6.1.3 交换机的分类

作者: 卢玥俪，丁小丽，丁丽娅编著 出处:电子工业出版社易飞思公司 　2008-03-12 11:41　   砖    好    评论  条 　进入论坛

阅读提示：《全国计算机等级考试实用应试教程. 四级网络工程师》2008版第六章内容主要叙述了交换机的原理与配置，本文讲的是交换机的分类。

6.1.3  交换机的分类

由于交换机的种类多样，所以它的分类方式也有多种，按照不同的分类方式可以将交换机划分成不同的类型。其中最常的分类方法有：根据OSI参考模型的层次、根据交换机的构架以及根据交换机支持的局域网标准这3种方式来分类：

1．根据OSI参考模型的层次分类
交换机根据OSI标准模型的层次通常可分为第二层交换机、第三层交换机第四层交换机和多层交换机。

1）第二层交换机

通常所说的交换机就是第二层交换机，也叫局域网交换机。它在OSI参考模型的第二层数据链路层工作。

第二层交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。而这种转发决策一般不考虑包中的其他信息。它不具有路由功能。虽然第二层交换机也可以划分VLAN，但两个不同的VLAN之间还是要经过路由器来完成数据帧的交换，否则不能进行直接通信。

第二层交换机一般都含有一个专门用于处理数据包转发的ASIC芯片，因此转发速度非常快。由于各个厂家采用ASIC不同，产品性能也各不相同。

2）第三层交换机

第三层交换机工作在OSI参考模型的第三层网络层。它的功能相当于是将二层交换技术与路由技术的结合，但它并不是简单的第二层交换机和路由器的叠加，它是通过第三层路由模块直接叠加在二层交换的高速背板总线上的。这个模块的功能是完成路径选择，而数据交换仍是由二层交换模块完成的。

第三层交换机最根本的特点就是能实现VLAN间的信息互通，这是通过一个虚拟VLAN的接口来实现的。交换机内部针对每一个VLAN都有一个与之相对应的接口，这是对外不可见的虚拟的接口，它有着所有物理接口如MAC地址、配置最大传输单元和传输的帧类型等的特性。交换机接收到一个数据帧时，通过其MAC地址判断它是不是发给同一个VLAN中的另一个节点，如果是，则进行二层转发，否则进行三层转发。

3）第四层交换机

第四层交换机工作在OSI参考模型的第四层传输层。传输层负责端对端的通信，即在网络源和目标系统之间协调通信。

第四层交换机能够起到与服务器相连接的“虚拟IP”（VIP）前端的作用。每台服务器和支持单一或通用应用的服务器组都配有一个VIP地址。这个VIP地址被发送出去并在域名系统上注册。第四层交换机在接收到一个请求时，通过判定TCP开始，来识别一次会话的开始，它利用复杂的算法来确定处理这个请求的最佳服务器，并将会话与一个具体的IP地址联系在一起，并用该服务器真正的IP地址来代替服务器上的VIP地址。因此每台第四层交换机都保存一个与被选择的服务器相配的源IP地址和源TCP端口相关联的连接表。第四层交换机向这台服务器转发连接请求。

4）多层交换机

多层交换机与第二层交换机工作方式类似，它除了使用第二层MAC地址进行交换之外，同时还使用第三层网络地址，同时多层交换机也可以检查第四层信息，包括帮助识别应用程序类型的TCP报头。

2．根据交换机的构架分类

交换机根据构架分类可分为单台交换机、堆叠交换机和模块化交换机。

1）单台交换机

单台交换机即为独立工作的、不可堆叠的交换机。如图6-1所示。

图6-1  单台交换机

2）堆叠交换机
堆叠交换机，就是指一个交换机中一般同时具有“UP”和“DOWN”的堆叠端口。堆叠在一起的多个交换机可以当作一个单元设备来进行管理。一般情况下，当有多个交换机堆叠时，其中存在一个可管理交换机，它可以对该堆叠式交换机中的其他“独立型交换机”进行管理。堆叠交换机如图6-2所示。

图6-2  堆叠交换机

堆叠交换机一般有两种堆叠方式：级联和星型堆叠。级联通过相对高速的端口串接和软件的支持，最终实现构建一个多交换机的层叠结构，通过环路，可以在一定程度上实现冗余。级联适用于高密度端口需求的单节点机构，可用于网络边缘。而星型堆叠模式适用于要求高效率高密度端口的单节点局域网，星型堆叠模式克服级联模式多层次转发时的时延较大的缺点，但需要提供高带宽矩阵，成本较高。

堆叠交换机主要应用于中小企业或大型企业的网络边缘，对于网络升级和改靠等的实现很方便。同时，堆叠交换机部署迅速，伸缩性强并且易于管理。因此，堆叠交换机目前得到了广泛的应用。

3）模块化交换机

模块化交换机就是配备了多个空闲的插槽，用户根据其对网络的不同需求，可任意选择不同数量、不同速率和不同接口类型的模块，如图6-3所示。空闲的插槽越多，用户选择的余地就越大，模块化交换机的端口数量就取决于模块的数量和插槽的数量。一般来说，模块交换机的插槽数量不能低于2个。

图6-2  堆叠交换机

一般来说，企业级交换机应考虑其扩充性、兼容性和排错性，因此，应当选用模块化交换机以获取更多的端口。

3．根据交换机支持的局域网标准分类
根据交换机支持的局域网标准可将交换机分为Ethernet交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机。

1）Ethernet交换机

Ethernet交换机根据其传输速率和介质，又可分为一般Ethernet交换机、快速Ethernet交换机、千兆位Ethernet交换机、万兆位Ethernet交换机。

一般Ethernet交换机
一般Ethernet交换机指的是带宽在100Mbps以下的一般Ethernet交换机，它的档次比较齐全，应用领域也非常广泛，几乎在所有大大小小的局域网中都有被使用到，它所用的传输介质为双绞线和同轴电缆。

快速Ethernet交换机
快速Ethernet交换机，它用于100Mbps快速Ethernet。它是一种在普通双绞线或者光纤上实现100Mbps传输带宽的网络技术，快速Ethernet目前基本上还是速率为10/100Mbps的自适应型的交换机。

 千兆位Ethernet交换机
千兆位Ethernet的带宽可以达到1000Mbps，一般用于大型网络的主干网段，所采用的传输介质有光纤、双绞线。工作于千兆位Ethernet的交换机即为千兆位Ethernet交换机。

 万兆位Ethernet交换机
万兆位Ethernet交换机主要是为了适应现在万兆位Ethernet的接入，它一般是用于大型网络的主干网段上，采用的传输介质为光纤，其接口方式也就相应为光纤接口。

2）FDDI交换机

FDDI交换机即为FDDI设备，它的接口形式都为光纤接口。FDDI技术是为了解决10Mbps以太网和16Mbps令牌网速度的局限而提出的，它是采用光纤作为传输介质，其传输速度可达到100Mbps。由于FDDI技术比以双绞线为传输介质的网络成本高许多，因此它随着快速Ethernet技术的快速发展而渐渐失去了应有的市场。

3）ATM交换机

ATM交换机用于ATM网络。ATM网络由于其技术独特、价格昂贵，现在还只广泛用于电信、邮政等网络系统的主干网。例如在ADSL宽带接入方式中，若采用PPPoA协议，则需要配置ATM交换机；有线电视的接入也需要采用ATM交换机。它的传输介质一般采用光纤。

4）令牌环交换机

令牌环网在物理上采用星型拓扑结构，而逻辑上采用环形拓扑结构。与之相匹配的交换机即为令牌环交换机。早期的令牌环网络的数据传输速率为4Mbps~16Mbps，新型的令牌环网络的数据传输速率可高达100Mbps。但由于令牌环网在市场上已经渐渐消失，因此令牌环交换机产品也较少。

※重点提示：交换机的分类方式有很多种，其中最常用的分类方式包括按OSI参考模型的层次分类、按交换机的构架分类以及按交换机所支持的局域网分类。

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