交換機

交換機英文名稱為Switch，也稱為交換式集線器,是一種基于MAC地址識別，能完成封裝轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。交換機可以“學(xué)習(xí)”MAC地址，并把其存放在內(nèi)部地址表中，通過在數(shù)據(jù)幀的始發(fā)者和目標接收者之間建立臨時的交換路徑，使數(shù)據(jù)幀直接由源地址到達目的地址。

交換機的工作特點:

擁有一條很高帶寬的背板總線和內(nèi)部交換矩陣·所有的端口都掛接在這條背板總線上

控制電路收到數(shù)據(jù)包以后，處理端口會查找內(nèi)存中的地址對照表以確定目的MAC地址的網(wǎng)卡(NIC)掛接在哪個端口上，通過內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口目的MAC若不存在才廣播到所有的端口，接收端口回應(yīng)后交換機會“學(xué)習(xí)”新的地址，并把它添加入內(nèi)部MAC地址表中。

交換機中的術(shù)語介紹

1. MAC地址老化時間

交換機中各端口具有自動學(xué)習(xí)地址的功能，通過端口發(fā)送和接收的幀的源地址(源MAC地址、交換機端口號)將存儲到地址表中。老化時間是一個影響交換機學(xué)習(xí)進程的參數(shù)。從一個地址記錄加入地址表以后開始計時，如果在老化時間內(nèi)各端口未收到源地址為該MAC地址的幀，那么，這些地址將從動態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)地址表（由源MAC地址、目的MAC地址和它們相對應(yīng)的交換機的端口號）中被刪除。靜態(tài)MAC地址表不受地址老化時間影響。

2. 靜態(tài)地址表

靜態(tài)MAC地址區(qū)別與一般的由學(xué)習(xí)得到的動態(tài)MAC地址。靜態(tài)地址一旦被加入，該地址在刪除之前將一直有效，不受老化時間的限制。靜態(tài)地址表記錄了端口的靜態(tài)地址。靜態(tài)地址表中一個MAC地址對應(yīng)一個端口，如果設(shè)置，則所有發(fā)給這個地址的數(shù)據(jù)只會轉(zhuǎn)發(fā)給該端口。也成為MAC地址綁定。

3.MAC地址過濾

MAC地址過濾是通過配置過濾地址，允許交換機對不期望轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)幀進行過濾。當被限制的MAC地址接入到交換機上，交換機將自動過濾掉目的地址為這個地址的幀，以達到安全的目的。過濾地址表中的地址對所有的交換機端口都生效。已加入到過濾地址表中的地址不能被加入到靜態(tài)地址表中，也不能被端口動態(tài)綁定。

交換機中的一些術(shù)語介紹

1、動態(tài)MAC地址綁定

動態(tài)地址綁定是指交換機的端口在動態(tài)地址綁定狀態(tài)下，可以動態(tài)學(xué)習(xí)MAC地址，但是可以學(xué)習(xí)地址的數(shù)目是受到限制的。當端口學(xué)習(xí)到一個MAC地址后，立即被綁定，接著學(xué)習(xí)下一個地址。被綁定的地址不受老化時間的限制，會一直生效。端口學(xué)習(xí)到一定數(shù)目的地址后，就不再學(xué)習(xí)和綁定了。被端口綁定的MAC地址在該端口地址綁定功能被禁用或交換機重啟后才會被刪除。

2、端口安全

當某個端口啟用端口安全后，該端口將不學(xué)習(xí)新的MAC地址，并且只轉(zhuǎn)發(fā)來已學(xué)習(xí)到的MAC地址的數(shù)據(jù)幀，其他的數(shù)據(jù)幀將被丟棄。判斷條件為：發(fā)往交換機的幀，如果其源地址為該端口的MAC地址表成員，則允許轉(zhuǎn)發(fā)，否則將被丟棄。當端口安全選擇“禁用”時，該端口將恢復(fù)自動學(xué)習(xí)新的MAC地址，轉(zhuǎn)發(fā)收到的幀。

工業(yè)交換機大多使用在工廠，環(huán)境惡劣，因此對工業(yè)交換機的要求就嚴格了許多，那么工業(yè)交換機在選擇的時候需要注意什么呢？

工業(yè)交換機實時性

在不同的應(yīng)用環(huán)境中，系統(tǒng)可以忍受的響應(yīng)時間與抖動大不相同。自動化網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)幀在從一臺設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)至另一臺設(shè)備的每次過程中都會產(chǎn)生一定延遲。因此，選擇工業(yè)交換機首先需要考慮的是交換機對于數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)過程中的端口時延。

在標準的工廠自動化控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)可以容忍的響應(yīng)時間不超過10毫秒，為了控制數(shù)據(jù)幀從系統(tǒng)頂端到底部的累積時延，選擇交換機時，應(yīng)當注意交換機端口時延這一數(shù)值的不應(yīng)當超過10微秒。