電話交換機知識彙總◕✘·，很全面的交換機知識

目前交換機在傳送源和目的埠的資料包時通常採用直通式交換₪☁▩、儲存轉發式和碎片隔離方式三種資料包交換方式↟↟☁。目前的儲存轉發式是電話交換機的主流交換方式↟↟☁。

1₪☁▩、直通交換方式（Cut-through）

採用直通交換方式的乙太網交換機可以理解為在各埠間是縱橫交叉的線路矩陣電話交換機↟↟☁。它在輸入埠檢測到一個數據包時◕✘·，檢查該包的包頭◕✘·，獲取包的目的地址◕✘·，啟動內部的動態查詢錶轉換成相應的輸出埠◕✘·，在輸入與輸出交叉處接通◕✘·，把資料包直通到相應的埠◕✘·，實現交換功能↟↟☁。由於它只檢查資料包的包頭（通常只檢查14個位元組）◕✘·，不需要儲存◕✘·，所以切入方式具有延遲小◕✘·，交換速度快的優點↟↟☁。所謂延遲（Latency）是指資料包進入一個網路裝置到離開該裝置所花的時間↟↟☁。

它的缺點主要有三個方面↟•│◕：一是因為資料包內容並沒有被乙太網交換機儲存下來◕✘·，所以無法檢查所傳送的資料包是否有誤◕✘·，不能提供錯誤檢測能力；第二◕✘·，由於沒有快取◕✘·，不能將具有不同速率的輸入／輸出埠直接接通◕✘·，而且容易丟包↟↟☁。如果要連到高速網路上◕✘·，如提供快速乙太網（100BASE－T）₪☁▩、FDDI或ATM連線◕✘·，就不能簡單地將輸入／輸出埠“接通”◕✘·，因為輸入／輸出埠間有速度上的差異◕✘·，須提供快取；第三◕✘·，當乙太網交換機的埠增加時◕✘·，交換矩陣變得越來越複雜◕✘·，實現起來就越困難↟↟☁。

2₪☁▩、儲存轉發方式（Store-and-Forward）

儲存轉發（Store and Forward）是計算機網路領域使用得技術之一◕✘·，乙太網交換機的控制器先將輸入埠到來的資料包快取起來◕✘·，先檢查資料包是否正確◕✘·，並過濾掉衝突包錯誤↟↟☁。確定包正確後◕✘·，取出目的地址◕✘·，透過查詢表找到想要傳送的輸出埠地址◕✘·，然後將該包傳送出去↟↟☁。正因如此◕✘·，儲存轉發方式在資料處理時延時大◕✘·，這是它的不足◕✘·，但是它可以對進入交換機的資料包進行錯誤檢測◕✘·，並且能支援不同速度的輸入／輸出埠間的交換◕✘·，可有效地改善網路效能↟↟☁。它的另一優點就是這種交換方式支援不同速度埠間的轉換◕✘·，保持高速埠和低速埠間協同工作↟↟☁。實現的辦法是將10Mbps低速包儲存起來◕✘·，再透過100Mbps速率轉發到埠上↟↟☁。

3₪☁▩、碎片隔離式（Fragment Free）

這是介於直通式和儲存轉發式之間的一種解決方案↟↟☁。它在轉發前先檢查資料包的長度是否夠64個位元組（512 bit）◕✘·，如果小於64位元組◕✘·，說明是假包（或稱殘幀）◕✘·，則丟棄該包；如果大於64位元組◕✘·，則傳送該包↟↟☁。該方式的資料處理速度比儲存轉發方式快◕✘·，但比直通式慢◕✘·，但由於能夠避免殘幀的轉發◕✘·，所以被廣泛應用於低檔交換機中↟↟☁。

使用這類交換技術的交換機一般是使用了一種特殊的快取↟↟☁。這種快取是一種先進先出的FIFO（First In First Out）◕✘·，位元從一端進入然後再以同樣的順序從另一端出來↟↟☁。當幀被接收時◕✘·，它被儲存在FIFO中↟↟☁。如果幀以小於512位元的長度結束◕✘·，那麼FIFO中的內容（殘幀）就會被丟棄↟↟☁。因此◕✘·，不存在普通直通轉發交換機存在的殘幀轉發問題◕✘·，是一個非常好的解決方案↟↟☁。資料包在轉發之前將被快取儲存下來◕✘·，從而確保碰撞碎片不透過網路傳播◕✘·，能夠在很大程度上提高網路傳輸效率↟↟☁。

交換機 : 背板頻寬

交換機的背板頻寬◕✘·，是交換機介面處理器或介面卡和資料匯流排間所能吞吐的最大資料量↟↟☁。背板頻寬標誌了交換機總的資料交換能力◕✘·，單位為Gbps◕✘·，也叫交換頻寬◕✘·，一般的交換機的背板頻寬從幾Gbps到上百Gbps不等↟↟☁。一臺交換機的背板頻寬越高◕✘·，所能處理資料的能力就越強◕✘·，但同時設計成本也會越高↟↟☁。

一般來講◕✘·，計算方法如下:

1）線速的背板頻寬

考察交換機上所有埠能提供的總頻寬↟↟☁。計算公式為埠數*相應埠速率*2（全雙工模式）如果總頻寬≤標稱背板頻寬◕✘·，那麼在背板頻寬上是線速的↟↟☁。

2）第二層包轉發線速

第二層包轉發率=千兆埠數量×1.488Mpps+百兆埠數量*0.1488Mpps+其餘型別埠數*相應計算方法◕✘·，如果這個速率能≤標稱二層包轉發速率◕✘·，那麼交換機在做第二層交換的時候可以做到線速↟↟☁。

3）第三層包轉發線速

第三層包轉發率=千兆埠數量×1.488Mpps+百兆埠數量*0.1488Mpps+其餘型別埠數*相應計算方法◕✘·，如果這個速率能≤標稱三層包轉發速率◕✘·，那麼交換機在做第三層交換的時候可以做到線速↟↟☁。

那麼◕✘·，1.488Mpps是怎麼得到的呢?

包轉發線速的衡量標準是以單位時間內傳送64byte的資料包（最小包）的個數作為計算基準的

對於千兆乙太網來說◕✘·，計算方法如下↟•│◕：1◕✘·，000◕✘·，000◕✘·，000bps/8bit/（64＋8＋12）byte=1,488,095pps 說明↟•│◕：當乙太網幀為64byte時◕✘·，需考慮8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開銷↟↟☁。故一個線速的千兆乙太網埠在轉發64byte包時的包轉發率為1.488Mpps↟↟☁。快速乙太網的統速埠包轉發率正好為千兆乙太網的十分之一◕✘·，為148.8mpps↟↟☁。

對於萬兆乙太網◕✘·，一個線速埠的包轉發率為14.88Mpps↟↟☁。

對於千兆乙太網◕✘·，一個線速埠的包轉發率為1.488Mpps↟↟☁。

對於快速乙太網◕✘·，一個線速埠的包轉發率為0.1488Mpps↟↟☁。

對於OC－12的POS埠◕✘·，一個線速埠的包轉發率為1.17Mpps↟↟☁。

對於OC－48的POS埠◕✘·，一個線速埠的包轉發率為468MppS↟↟☁。

所以說◕✘·，如果能滿足上面三個條件◕✘·，那麼我們就說這款交換機做到了線性無阻塞

背板頻寬資源的利用率與交換機的內部結構息息相關↟↟☁。目前交換機的內部結構主要有以下幾種↟•│◕：一是共享記憶體結構◕✘·，這種結構依賴中心交換引擎來提供全埠的高效能連線◕✘·，由核心引擎檢查每個輸入包以決定路由↟↟☁。這種方法需要很大的記憶體頻寬₪☁▩、很高的管理費用◕✘·，尤其是隨著交換機埠的增加◕✘·，中央記憶體的價格會很高◕✘·，因而交換機核心成為效能實現的瓶頸；二是交叉匯流排結構◕✘·，它可在埠間建立直接的點對點連線◕✘·，這對於單點傳輸效能很好◕✘·，但不適合多點傳輸；三是混合交叉匯流排結構◕✘·，這是一種混合交叉匯流排實現方式◕✘·，它的設計思路是◕✘·，將一體的交叉匯流排矩陣劃分成小的交叉矩陣◕✘·，中間透過一條高效能的匯流排連線↟↟☁。其優點是減少了交叉匯流排數◕✘·，降低了成本◕✘·，減少了匯流排爭用；但連線交叉矩陣的匯流排成為新的效能瓶頸↟↟☁。

交換機 : 埠數量

交換機裝置的埠數量是交換機直觀的衡量因素◕✘·，通常此引數是針對固定埠交換機而言◕✘·，常見的標準的固定埠交換機埠數有8₪☁▩、12₪☁▩、16₪☁▩、24₪☁▩、48等幾種↟↟☁。而非標準的埠數主要有↟•│◕：4埠◕✘·，5埠₪☁▩、10埠₪☁▩、12埠₪☁▩、20埠₪☁▩、22埠和32埠等↟↟☁。

固定埠交換機雖然相對來說價格便宜一些◕✘·，但由於它只能提供有限的埠和固定型別的介面◕✘·，因此◕✘·，無論從可連線的使用者數量上◕✘·，還是所從可使用的傳輸介質上來講都具有一定的侷限性◕✘·，但這種交換機在工作組中應用較多◕✘·，一般適用於小型網路₪☁▩、桌面交換環境↟↟☁。