交换机百科，交换机科普
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|目前，交换机在从源端口和目的端口传输数据包时通常使用三种包交换方法：直通交换、存储转发交换和分段隔离模式。目前交换机的主流切换方式是存储转发切换。
1、直通切换方式（cut-through）
使用直通交换的以太网交换机可以理解为每个端口之间具有垂直和水平交叉的线矩阵电话交换机。当它在输入端口检测到数据包时，它会检查数据包标头，检索数据包的目标地址，启动内部动态查找表将其转换为相应的输出端口，并连接输入和输出的交集。实现切换功能。切入法只检查数据包的头部（通常只有14字节），不需要存储，因此具有低延迟和高交换速度的优点。延迟是指数据包进入网络设备和离开设备所需的时间。
其缺点主要包括三个方面：一是以太网交换机不保存数据包的内容，因此无法检查传输的数据包是否正确，不具备错误检测能力。因为没有缓存所以不用输入。由于不同速率的输出端口直接相连，更容易出现丢包。当连接到高速网络（例如快速以太网(100BASE-T)、FDDI 或ATM 连接）时，您不能简单地“插入”输入和输出端口，因为它们之间存在速度差异。必须提供缓存。第三，随着以太网交换机端口数量的增加，交换矩阵变得越来越复杂且难以实现。
2. 存储和转发
存储转发是计算机网络领域中使用最广泛的技术之一，其中以太网交换机的控制器首先缓存到达其输入端口的数据包，并进行纠正并排除冲突的数据包错误。验证数据包正确后，获取目标地址，从查找表中找到要发送的输出端口地址，然后发送数据包。为此，存储转发方式存在数据处理延迟较大的缺点，但它可以检测进入交换机的数据包的错误，也可以处理不同速度的输入和输出端口之间的切换。这样可以有效提高网络性能。另一个优点是这种切换方法支持不同速度端口之间的转换，并保持高速和低速端口一起工作。实现这一点的方法是存储10Mbps 的低速数据包，并以100Mbps 的速率将它们转发到端口。
3.无碎片
这是介于直通和存储转发之间的解决方案。转发前检查数据包的长度是否为64字节（512位），如果小于64字节，则将该数据包作为假包（或残留帧）丢弃，如果小于64字节，则丢弃数据包。马苏。如果长度超过64 字节，请发送包。数据处理速度比存储转发法快，但比直通法慢，但由于可以避免转发残留帧而广泛应用于低端交换机。
使用这种类型的交换技术的交换机通常使用特殊的高速缓存。该缓存是先进先出FIFO（先进先出），这意味着位以相同的顺序从一端进入并从另一端出来。当接收到帧时，将其存储在FIFO 中。如果帧最终长度小于512 位，则FIFO 的内容（帧的其余部分）将被丢弃。因此，不存在普通直通转发交换机存在的残留帧转发问题，是一个非常好的解决方案。数据包在传输前进行缓存存储，防止冲突碎片在网络中扩散，大大提高网络传输效率。
交换机：背板带宽
交换机背板带宽是交换机接口处理器或接口卡与数据总线之间可以吞吐量的最大数据量。背板带宽代表交换机的总数据交换能力。以Gbps（也称为交换带宽）为单位测量。典型的交换机背板带宽范围从几Gbps 到数百Gbps。交换机的背板带宽越大，其数据处理能力就越强，但设计成本也越高。
一般计算方法是：
1) 线速背板带宽
检查交换机上所有端口提供的总带宽。计算公式为：端口数*对应端口速率*2（全双工模式），其中总带宽标称背板带宽，则背板带宽即为线速。
2）第2层数据包传输线速度
第2 层数据包传输速率=千兆端口数交换时可以达到的线路速度。
3）第3层数据包传输线速度
第3 层数据包传输速率=千兆端口数交换时可以达到的线路速度。
那么我们是如何达到1.488Mpps 的呢？
数据包传输线速度指标基于每单位时间发送的64 字节数据包（最小数据包）的数量。
对于千兆以太网，计算如下： 1,000,000,000bps/8 位/(64+8+12) 字节=1,488,095pps 注意：如果您的以太网帧是64 字节，则必须将8 字节帧头和12 字节帧间隙视为固定开销。因此，线速千兆以太网端口在传输64字节数据包时，数据包传输速率为1.488Mpps。快速以太网统一速度端口的数据包转发速率仅为千兆以太网148.8mpps 的十分之一。
对于10G以太网，线速端口的数据包转发率为14.88Mpps。
对于千兆以太网，线速端口的数据包传输率为1.488Mpps。
对于快速以太网，线速端口的数据包转发率为0.1488Mpps。
对于OC-12 POS端口，线速端口包转发率为1.17Mpps。
对于OC-48 POS端口，线速端口包转发率为468MppS。
因此，如果满足以上三个条件，那么开关才是真正的线性、无阻塞的。
背板带宽资源利用率与交换机的内部结构密切相关。目前，交换机的内部结构主要包括：首先，共享内存结构依赖中央交换引擎提供全端口、高性能连接，以及检查每个输入数据包以做出路由决策的核心引擎。这种方式需要较大的内存带宽，管理成本较高，特别是随着交换机端口数量的增加，中央内存的价格变得非常高，因此交换机核心成为实现性能的瓶颈。端口之间的点对点连接，对于单点传输有良好的性能，但不适合多点传输。三是混合交叉巴士结构。 -Overbus实现其设计理念是将交叉总线矩阵划分为更小的交叉矩阵，并通过中央高性能总线将它们连接起来。这样做的好处是交叉总线少、成本低、总线争用少，但连接交叉矩阵的总线成为新的性能瓶颈。
交换机：端口号
交换机设备上的端口数量是对交换机最直观的衡量。此参数通常适用于固定端口交换机。常见的标准固定端口交换机端口号有8、12、16、24、48等。非标准端口号主要有4口、5口、10口、12口、20口、22口、32口等。
固定端口交换机虽然价格相对便宜，但其提供的端口数量和接口类型有限，因此在可连接的用户数量和可使用的传输介质方面有一定的限制。这种类型的交换机广泛应用于工作组中，通常适用于小型网络和桌面交换环境。