以太網(wǎng)的分類及靜態(tài)以太網(wǎng)交換和動態(tài)以太網(wǎng)交換、介紹

以太網(wǎng)是最早的標準LAN技術，也是中國使用最廣泛的技術。隨著用戶要求的提高，出現(xiàn)了許多用于提高網(wǎng)絡性能的技術，包括：交換以太網(wǎng)、FDDI、全雙工以太網(wǎng)、100BASE-T、100VG-AnyLAN、ATM等。其中交換以太網(wǎng)可以最大限度地發(fā)揮以太網(wǎng)的性能，是解決當今網(wǎng)絡瓶頸的最有效方案，是步入明天技術的最佳途徑。以太網(wǎng)交換技術具有許多類型，各自宣傳其不同的優(yōu)點：通過簡單的鼠標即可增加、移動和改變網(wǎng)絡的結構；比網(wǎng)橋和路由器更為有效地進行網(wǎng)絡分段；為高性能工作站或服務器提供高帶寬。網(wǎng)絡管理者渴望采用這些技術，但是首先他們想了解各種以太網(wǎng)交換技術。本文將解釋不同的以太網(wǎng)交換技術的工作機制及各種不同技術所適用的典型應用場合。

當前有兩種主要的以太網(wǎng)交換技術：靜態(tài)以太網(wǎng)交換和動態(tài)以太網(wǎng)交換。

以太網(wǎng)交換技術具有許多類型，各自宣傳其具有不同的優(yōu)點；通過簡單的鼠標即可增加、移動和改變往來落的結構；比網(wǎng)橋和路由器更為有效地進行網(wǎng)絡分段；為高性能工作站或服務器提供高寬帶。網(wǎng)絡管理者渴望采用這些技術，但是首先他們想了解各種以太網(wǎng)交換技術。當前有兩種以太網(wǎng)交換技術：靜態(tài)以太網(wǎng)交換和動態(tài)以太網(wǎng)交換。

一、靜態(tài)以太網(wǎng)交換

靜態(tài)以太網(wǎng)交換是為網(wǎng)絡管理者通過軟件來完成網(wǎng)絡配置的增加、移動及改變而設計的。靜態(tài)以太網(wǎng)交換工作與傳統(tǒng)的共享式網(wǎng)絡環(huán)境。所以稱為"靜態(tài)"是由于需要網(wǎng)絡管理員的人工干預，既每次網(wǎng)絡節(jié)點的移動和增加，網(wǎng)絡管理員必須通過網(wǎng)絡管理軟件進行操作。一旦一次靜態(tài)交換操作完成，用戶或工作站將被移到一個新的共享網(wǎng)段，并且一直呆在那里直到另一次新的操作。

靜態(tài)交換允許網(wǎng)絡管理員在一個HUB內(nèi)將用戶容易地從一個共享局域網(wǎng)總線移到另外一個共享局域網(wǎng)總線。如圖1所示，集線器的以太網(wǎng)總線1是由工程部8臺工作站共享的以太網(wǎng)網(wǎng)段。而以太網(wǎng)總線4是由市場部的工作站所共享（這些工作站在圖中未標注）的網(wǎng)段，以上兩個網(wǎng)段都是傳統(tǒng)的共享局域網(wǎng)。當工程部某位工程師調至市場部，希望將其工作站連至市場部局域網(wǎng)段（以太網(wǎng)總線4）時，該如何操作？

對靜態(tài)以太網(wǎng)交換，網(wǎng)絡管理員只需通過網(wǎng)絡管理工作站的集線器圖形界面，用鼠標將調離的工程師工作站所對應的端口從總線1拉至總線4即可。這種改變只需幾秒鐘的時間。而傳統(tǒng)的方法，則需網(wǎng)絡管理員通過查線、撥號、重新布線等一系列的工作才能完成。顯然，在網(wǎng)絡結構需經(jīng)常改變的場合，靜態(tài)交換以太網(wǎng)極為適宜。靜態(tài)交換不能改變帶寬（性能）， 用戶唯一可以提高網(wǎng)絡性能的方法是將工作站從擁擠的網(wǎng)段移到空閑的網(wǎng)段。只有動態(tài)以太網(wǎng)交換才可以增加標準以太網(wǎng)的帶寬（性能）。

二、動態(tài)以太網(wǎng)交換

動態(tài)以太網(wǎng)交換最初設計思路于電話網(wǎng)， 即在一個系統(tǒng)內(nèi)同時按需存在許多點-點會話。動態(tài)以太網(wǎng)交換可以在不改變標準以太網(wǎng)節(jié)點設備的同時（ 即工作站和服務器采用標準的以太網(wǎng)卡，驅動程序，電纜和應用程序），極大地提高網(wǎng)絡的帶寬。 其工作過程如下：交換機檢查來自PC的數(shù)據(jù)包； 交換機識別該數(shù)據(jù)包的源地址和目的地址；交換機動態(tài)打開一專用的10Mbps鏈路，將包由源地址端口傳送至目的地址端口。

以圖2為例，動態(tài)交換檢查由A工作站發(fā)往B工作站的數(shù)據(jù)包，在A與B 之間動態(tài)建立一專用的10Mbps鏈路。顯然，不象傳統(tǒng)的共享以太網(wǎng)， 數(shù)據(jù)包不是發(fā)往網(wǎng)絡上的所有工作站，而是對每一數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生專用的10Mbps鏈路。而連接到動態(tài)交換上的工作站及服務器仍使用標準的以太網(wǎng)卡，驅動程序，電纜及應用程序。

在動態(tài)交換的內(nèi)部，標準以太網(wǎng)的沖突式網(wǎng)絡存取機制（CSMA/CD）不再存在， 與以太網(wǎng)相依存的"沖突"顯著變小或不復存在， 每一用戶昀可獨立享受局域網(wǎng)的全部帶寬（以太網(wǎng)10Mbps），所有的數(shù)據(jù)包都通過專用的點對點10Mbps鏈路進行交換，因此以太網(wǎng)交換為諸如客戶機/服務器應用，分布式數(shù)據(jù)庫，圖像處理，CAD,甚至多媒體等數(shù)據(jù)密集型網(wǎng)絡應用提供了足夠的帶寬。因為數(shù)據(jù)不昌傳送到所有的端口，網(wǎng)絡也難以被竊聽，所以動態(tài)交換環(huán)境比共享式以太網(wǎng)更加安全。

動態(tài)交換同時檢查所有數(shù)據(jù)包，同時開辟許多的10Mbps 專用鏈路以完成并行的數(shù)據(jù)通信。這樣在任何時間內(nèi)可以存在許多專用的源-目的以太網(wǎng)。 動態(tài)交換以太網(wǎng)的這種并行的，點對點特性與電話網(wǎng)相似，同時也與FTM相近。一旦一個獨立的端口通信完成，動態(tài)交換釋放此鏈路。因此，動態(tài)交換的帶寬流量是按需的，這種按需帶寬特性是ATM網(wǎng)的另一特性。但因動態(tài)以太網(wǎng)交換是建立在標準以太網(wǎng)基礎上（ 標準接口卡，驅動，電纜和應用） , 用戶可以保留其在原有以太網(wǎng)上的投資和基礎上， 獲得像ATM一樣的專用帶寬及安全保密性。

三、以太網(wǎng)交換技術分類

上面已討論了動態(tài)交換和靜態(tài)交換在功能和應用上的基本差異， 下面將著重討論每種交換技術的兩種實現(xiàn)方式：

動態(tài)端口交換

動態(tài)段交換

靜態(tài)端口交換

靜態(tài)模塊交換

對靜態(tài)交換而言，模塊交換和端口交換差別很小，它們可應用于相同的場合， 而對動態(tài)交換，段交換與端口交換的應用明顯不同。

1.動態(tài)端口交換

動態(tài)端口交換的功能已在前面講述過，每一端口聯(lián)接到單一的工作站或服務器。 因為每一端口可被按需賦予一個獨立的 10Mbps專用以太網(wǎng)鏈路，這樣可以賦予每一工作站或服務器更高的網(wǎng)絡帶寬。

2.動態(tài)段交換

動態(tài)段交換與動態(tài)端口交換的功能相似，通過交換結構，按需提供專用的端口間10Mbps專用鏈路。每一動態(tài)段交換端口可以連接一個網(wǎng)段（即傳統(tǒng)的共享以太網(wǎng)），而不只是一個工作站或服務。動態(tài)段交換通過對大量MAC地址的識別來完成此功能。用端口連結整個網(wǎng)段，可以使動態(tài)段交換取代現(xiàn)今分段網(wǎng)絡中的路由器及網(wǎng)橋。

如果網(wǎng)段A的用戶在網(wǎng)段內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)包， 交換識別數(shù)據(jù)為本網(wǎng)段數(shù)據(jù)包而不允許這些數(shù)據(jù)包進入其它網(wǎng)段。但是如果網(wǎng)絡段A的用戶發(fā)送數(shù)據(jù)包到網(wǎng)絡段B,則交換機識別那些傳送至網(wǎng)段B的數(shù)據(jù)包，分配一專用的10Mbps鏈路，發(fā)送數(shù)據(jù)包到網(wǎng)段B的目的用戶。網(wǎng)絡分段，即將一個大的擁擠的網(wǎng)絡分成一系列的小型網(wǎng)絡，每一網(wǎng)絡具有小的用戶和小的流量。

以前網(wǎng)絡分段一般是通過網(wǎng)橋和路由器來實現(xiàn)的， 而采用動態(tài)段交換對網(wǎng)絡分段比用網(wǎng)橋和路由器更優(yōu)越，理由如下：

（1）價低。

（2）易管理，而路由器需要QSI協(xié)議中網(wǎng)絡層的復雜網(wǎng)絡管理。

（3）更快速，因為交換只檢測其數(shù)據(jù)包頭中的源及目的地址， 而網(wǎng)橋及路由器則需檢測整個包，這樣交換所產(chǎn)生的時延比網(wǎng)橋及路由器小得多。

3.靜態(tài)模塊交換

靜態(tài)模塊交換也是由軟件來實現(xiàn)網(wǎng)絡的增加，移動和改變。與靜態(tài)端口交換不同的是，靜態(tài)模塊交換是將整個模塊（包括模塊上的所有端口） 從一條共享總線移至另一條共享總線。

4.靜態(tài)端口交換

靜態(tài)端口交換允許網(wǎng)絡管理員通過軟件將用戶工作站從一條共享以太網(wǎng)總線移到另一條，靈活地對網(wǎng)絡進行增加，減少所需的交換模塊訂貨量。例如，在網(wǎng)絡上增加8個用戶，他們工作于4個不同的部門，在4條不同的以太網(wǎng)總線上。所有這些用戶可以采用一塊單一的端口交換模塊來實現(xiàn)。與此相比，以前則需購4 塊新的模塊并連到不同的總線，但每個新的模塊的大部分端口是未用的，造成低效及浪費。

以太網(wǎng)交換所涉及到的知識面較廣，內(nèi)容較多。理論上，交換就是選路及連接，不同的交換理論實際上就是在選路及連接上采用了不同的策略。相信隨著Internet網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，必定會不斷涌現(xiàn)出各種新的交換技術與新的交換概念。在硬件交換芯片方面，也不停的有新的方案推出。INTEL、MOTOROLA等公司所推出的網(wǎng)絡處理器具有良好的可編程性，而且對網(wǎng)絡處理有大量的硬件支持，也可以用以構筑以太網(wǎng)交換系統(tǒng)，而且可以得到更高的靈活性，可維護性、可升級性。