交换机的基本特性

3.3.4　交换机的基本特性

随着交换技术的不断发展以及网络应用需求的不断增长，在最近几年新推出的交换机中，在实现交换机的基本功能的基础上，还不断地加入了一些新的特性，使交换机的功能更加完备。下面将介绍当前交换机的基本特性。

1．端口-地址表的大小

从前面介绍的交换机基本工作原理中，可以看到交换机进行帧转发的重要依据是交换机中的端口-地址表，该表中记录了交换机每个端口上所连接的计算机的M AC地址。交换机根据接收到的帧中的目的M AC地址对照端口-地址表确定转发的端口。因此，端口-地址表的大小对交换机转发帧的能力有重大的影响，端口-地址表的大小决定了交换机所能同时连接的计算机数量。

端口-地址表大小有两个指标：每个端口支持的地址数目和交换机支持的总地址数目。每个端口支持的地址数目限制了该端口中可以连接的计算机的最大数量，而交换机支持的总地址数目则对整个交换机的所有端口都具有约束力，通常情况下交换机支持的总地址数目要大大小于所有端口支持的地址数目的总和。因此，可能会出现这样的情况：某个交换机的每个端口中的计算机数量并没有超过每个端口支持的地址数目，而交换机支持的总地址数目达到了限制值。在这种情况下，交换机已经用完了所有端口-地址表的表项，新加入的计算机将不能通过该交换机进行数据通信。

2．端口的自适应能力

以前的交换机端口均只支持10Mbps的传输速率，与交换机进行连接的其他交换机、计算机或HUB均是10Mbps。自从100Mbps传输技术开始进入实际应用以来，必须考虑如何从10Mbps迁移到100Mbps的机制，因为目前仍有一大批只支持10Mbps的交换机、网卡等网络设备在网络中使用。而且目前支持100Mbps的HUB的价格相对于支持10Mbps的HUB要高出很多，在选购HUB时，只支持10Mbps的HUB还是占了很大的比例。因此，虽然目前的交换机端口的速率已经达到了100Mbps，但必须考虑到与这些10Mbps的设备的互连问题。因此交换机端口应该具有自动感知数据传输的能力，这种能力使得交换机端口既可以支持10Mbps的以太网连接，也可以支持100Mbps的以太网连接，也就是说交换机端口具备了10/100Mbps的自适应能力。

3．全双工端口

全双工是交换机端口的一个重要特性。前面已经提到过，交换机端口的全双工特性使交换机脱离了CSM A/CD技术的束缚，不但提高了交换机端口的带宽，而且延长了链路的长度。通常情况下，交换机的端口工作模式是自适应的，交换机会与连接在端口中的设备进行协商，在双方均可以工作在全双工方式时则选择全双工的工作方式，否则就选择半双工的工作方式。另外，交换机端口的工作方式也可以通过软件设定的方式进行选择。

4．模块的热插拔

目前模块式交换机的应用在实际组网工程中已经非常流行，通常这些模块式交换机均具备了模块的热插拔特性。交换机模块的热插拔特性使得交换机的某个模块可以在不影响交换机中其他模块正常工作的前提下进行不断电的热插拔操作。这样就可以在不影响交换机工作或尽量少地影响交换机工作的情况下，对有故障的模块进行更换和检修，或者对交换机模块进行硬件升级。但如果对交换机的引擎模块进行热插拔时，如果没有备用引擎模块，那么交换机将停止工作。

5．流量控制

流量控制是交换机对各端口的报文流量进行有序的调节和控制。进行流量控制的主要情况有两种：一种情况是交换机的两个端口分别以100Mbps和10Mbps的传输速率连接了两台计算机，交换机必须限制100Mbps的端口向10Mbps的端口发送报文的速度；另外一种情况是多个交换机端口集中访问某个端口中连接的计算机，交换机同样需要对这些目的端口相同的多个端口进行流量控制，以保证目的端口能够有能力接收来自多个端口的报文。

交换机进行流量控制的主要手段是利用缓冲区对报文流量过高的端口的报文进行临时存储，因此，缓冲区的大小是影响交换机流量控制能力的重要因素，但不是决定因素。

在实际应用中，通常可以在交换机端口中设置一些参数，当该端口中的流量达到一定量时将丢弃部分报文以缓解交换机端口的压力，防止缓冲区的溢出。

6．转发延时

转发延时指帧的第一位到达源端口到第一位离开目的端口的持续时间。在许多产商的说明书中提供的交换机转发延时指标通常是一个理想的指标，交换机的实际转发延时往往要比这个值要大。直通式交换机的转发延时约为40μs，而存储转发式交换机的转发延时与报文的大小有重要的关系，一般情况下，72字节帧的延时为80μs~90μs，最长的1 516字节的帧的转发延时为1 250μs~1 300μs。

7．超大帧的处理

超大帧是指帧长度超过1 516字节的帧。通常情况下，超大帧是由硬件故障和碰撞引起的，接收设备通常不能对这种超大帧进行正确的处理。对于直通式交换机，可以通过一定的设置对超大帧进行分割处理后进行转发，而对于存储转发式交换机，通常会自动丢弃超大帧。

8．端口的捆绑

端口的捆绑是指将多个交换机端口进行逻辑上的组合，使得这几个端口能够像一个端口一样地工作，但拥有了所有这些端口的带宽的总和。通常这种将多个端口捆绑成一个端口的做法被用于交换机之间的连接或交换机与服务器的连接，使得这些链路能够具备更高的带宽。被捆绑的多个端口，要求具有完全相同的配置，比如VLAN号、传输速率、通信方式等等。