交換機故障
網(wǎng)絡(luò )設備故障通常有兩種表現形式，軟故障和硬故障，所謂軟故障就是指因為誤操作，錯誤配置，病毒等引起的網(wǎng)絡(luò )設備的故障，這類(lèi)故障通常能夠通過(guò)更改設置，重新安裝軟件來(lái)排除，而硬故障是指網(wǎng)絡(luò )設備本身的硬件系統發(fā)生了故障，這類(lèi)故障一般智能通過(guò)更換硬件設備來(lái)解決，不過(guò)，日常生活中所遇到的故障大部分是軟故障，因此，本章主要涉及網(wǎng)絡(luò )設備軟故障的解決。
交換機，英文名稱(chēng)為“SWITCH”。大家肯定聽(tīng)說(shuō)過(guò)“程控交換機”這個(gè)名詞吧?“程控交換機”是指電話(huà)通訊系統中使用的線(xiàn)路交換機。計算機網(wǎng)絡(luò )上使用的交換機就是從電話(huà)交換機的技術(shù)上發(fā)展而來(lái)的。一般意義上的交換機是指工作在OSI模型中第二層即數據鏈路層上的第二層交換機。從外觀(guān)上來(lái)看，它與集線(xiàn)器(HUB)基本上沒(méi)有太大區別，都是帶有多個(gè)端口的長(cháng)方形盒狀體，而且都遵循IEEE802.3及其擴展標準，介質(zhì)存取方式也均為CSMA/CD，但是它們在工作原理上還是有著(zhù)根本的區別。
交換機的內部有一條帶寬很高的背板總線(xiàn)和內部交換矩陣，交換機前面的所有端口都連接在背板總線(xiàn)之上。在交換機中還有一個(gè)重要的組成部分，那就是內存。在這個(gè)內存中保存著(zhù)一張MAC地址對照表，它記錄著(zhù)MAC地址和端口的對應關(guān)系。如下圖所示：
當交換機接收到一個(gè)數據時(shí)，首先取出數據包中的目標MAC地址，根據內存中所保存的MAC地址表來(lái)判斷該數據包應該發(fā)送到哪個(gè)端口，然后就把數據包直接發(fā)送到目標端口。如果沒(méi)有在MAC地址表中找到目標端口，則發(fā)送一個(gè)廣播包至所有端口，來(lái)查找目標端口。只要目標端口所連接的計算機響應，則交換機就“記住”這個(gè)端口和MAC地址的對應關(guān)系，因為交換機具有學(xué)習功能。當下一次接收到一個(gè)擁有相同的目標MAC地址的數據時(shí)，這個(gè)數據會(huì )立即被轉發(fā)到相應的端口上，而不用再發(fā)廣播包。這樣就使得數據傳輸效率大大提高，且不易出現廣播風(fēng)暴，也不會(huì )有被其它節點(diǎn)偵聽(tīng)的安全問(wèn)題。而集線(xiàn)器不具有這個(gè)地址表，所以HUB接收到一個(gè)數據后，便將該數據發(fā)送到所有端口上，所以容易引起廣播風(fēng)暴，且易被其他節點(diǎn)偵聽(tīng)。
MAC地址表在交換機剛剛啟動(dòng)時(shí)，是空白的。當它所連接的計算機通過(guò)它的端口進(jìn)行通信時(shí)，交換機即可根據所接收或發(fā)送的數據來(lái)得知MAC地址和端口的對應關(guān)系，從而更新MAC地址表的內容。交換機使用的時(shí)間越長(cháng)，學(xué)到的MAC地址就越多，未知的MAC地址就越少，從而廣播就越少，速度就越快。
由交換機構建的網(wǎng)絡(luò )之所以被稱(chēng)為交換式網(wǎng)絡(luò )，是因為交換機的每一個(gè)端口都是獨享帶寬的，這是交換機相比于HUB的最大特點(diǎn)。所有端口都能夠同時(shí)進(jìn)行通訊，并且能夠在全雙工模式下提供雙倍的傳輸速率，也就是說(shuō)交換機端口可以同時(shí)接收和發(fā)送數據，數據流是雙向的，端口之間互不干擾。比如：PORT1向PORT2發(fā)送數據的同時(shí)，PORT3可以向PORT4發(fā)送數據，這兩個(gè)連接都享有獨自的帶寬，互不干擾。假如有一個(gè)8端口100Mbps的以太網(wǎng)交換機，如果每個(gè)端口同時(shí)工作，那么它的總帶寬就是8×100Mbps=800Mbps。
隨著(zhù)交換技術(shù)的發(fā)展，不少高檔交換機提供虛網(wǎng)(VLAN)、網(wǎng)管和路由功能。其中VLAN功能是指在一臺交換機上，經(jīng)過(guò)配置后，把它所連接的計算機網(wǎng)絡(luò )分為若干個(gè)相互獨立的虛擬局域網(wǎng)。劃分VLAN時(shí)，可以依據交換機上的端口，也可以依據端口所連計算機的MAC地址。如果這些VLAN之間沒(méi)有經(jīng)過(guò)特殊配置或線(xiàn)路連接，則相互之間不能通信。這一功能可以劃分廣播域，從而減少廣播，提供更加安全的通信。路由功能則是指交換機具有第三層的路由功能，這就是我們常聽(tīng)說(shuō)的“第三層交換機”。
常用以太網(wǎng)交換機之間的連接可以通過(guò)兩種方式：堆疊和級聯(lián)。堆疊是指通過(guò)交換機自帶的堆疊線(xiàn)纜，把多個(gè)交換機的堆疊模塊進(jìn)行連接。級聯(lián)是指通過(guò)交叉雙絞線(xiàn)把兩臺或多臺交換機連在一起。由于各個(gè)廠(chǎng)商的技術(shù)不同，堆疊和級聯(lián)的交換機個(gè)數也不相同。
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