光交换是下一代交换技术的研究方向。当下,所有的交换技术基本都基于电信号,即便光纤交换机,也需先将光信号转换为电信号,经交换处理后再转回光信号发送到另一根光纤 。然而,光电转换速率较低,且电路处理速度存在物理瓶颈。因此,人们期望设计出无需光电转换的 “光交换机”,其内部采用光路而非电路,逻辑元件为开关光路而非开关电路 。这样一来,能大幅提升交换机的处理速率。由于交换机具备带宽较高的内部交换矩阵和背部总线,所有端口都挂接在背部总线上,借助内部交换矩阵,可将数据包迅速直接传送到目的节点,避免网络资源浪费,数据传输安全程度高 。并且,与集线器每个端口共享相同带宽不同,交换机的数据带宽具有独享性,能在同一时间段内将数据传输到多个节点,各节点可独自享有固定部分带宽 。端口密度大的交换机适用于连接大量计算机,在大型机房中发挥关键作用。Cisco交换机货期
交换机工作于 OSI 参考模型的第二层,即数据链路层 。交换机内部的 CPU 在每个端口成功连接时,会将 MAC 地址和端口对应起来,形成一张 MAC 表 。在后续通讯过程中,发往特定 MAC 地址的数据包只会被送往其对应的端口,而非所有端口,这一特性使得交换机可用于划分数据链路层广播,但无法划分网络层广播,即广播域 。交换机拥有高带宽的背部总线和内部交换矩阵,所有端口都连接在背部总线上 。当控制电路收到数据包后,处理端口会在内存中的地址对照表中查找目的 MAC 地址,确定对应的 NIC(网卡)挂接在哪个端口上,然后通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口 。若目的 MAC 地址不存在,交换机则会将数据包广播到所有端口,待接收端口回应后,交换机会 “学习” 新的 MAC 地址,并将其添加到内部 MAC 地址表中。佛山2960X-48FPS-L交换机POE在大型网络中,交换机通常采用层级结构,以提高网络扩展性和灵活性。
相比二层交换机,具备三层交换功能的思科交换机更具优势。它不仅能实现二层交换的功能,还可处理网络层的 IP 数据包。通过内置的路由功能模块,在同一设备上完成数据交换和路由转发操作。在大型企业网络中,不同子网之间的数据传输频繁,三层交换机可替代传统路由器,快速完成子网间的数据路由,减少网络延迟。例如,企业内财务子网与销售子网的数据交互,三层交换机无需将数据包转发到外部路由器,直接在设备内部进行 IP 地址解析和路由决策,极大地提升了子网间数据传输效率,同时降低了网络建设和运维成本。
交换机拥有多种类型的端口,以满足不同的网络连接需求。常见的以太网端口,如 RJ45 端口,是较普遍的网络接入端口,广泛应用于各类计算机、服务器和网络设备的连接。而光纤端口,如 SFP、SFP + 等,凭借其高速率、长距离传输的优势,常用于骨干网络连接以及数据中心内部设备之间的高速互联。此外,还有一些交换机支持 USB 端口,方便进行设备的配置和管理。丰富的端口类型,使得交换机能够灵活地与各种网络设备进行连接,构建出多样化的网络拓扑结构。交换机的缓存机制可临时存储数据,避免数据丢失,适应突发的网络流量高峰。
三层交换机兼具二层交换和三层路由的功能。在二层交换方面,它能够快速地根据 MAC 地址进行数据帧的转发,实现局域网内设备的高速通信。而在三层路由功能上,三层交换机可以根据 IP 地址进行数据包的路由选择,实现不同子网之间的通信。这一特性使得三层交换机在企业网络和园区网络中得到广泛应用。例如,在一个大型企业园区中,存在多个不同的子网,如生产子网、办公子网和研发子网等。三层交换机可以作为这些子网之间的连接设备,实现不同部门之间的数据通信,同时又能根据企业的网络策略进行路由控制,保障网络的安全和高效运行。交换机是构建局域网络的重要设备,能高效地转发数据帧,保障网络通信顺畅。佛山2960X-24TD-L交换机停产
智能交换机具备自动学习功能,能迅速识别新接入设备的 MAC 地址并更新转发表。Cisco交换机货期
在一些对网络可靠性要求极高的场景,如工业自动化网络、智能交通网络等,交换机的环网保护功能显得尤为重要。环网保护技术可以使交换机在网络中形成一个环形拓扑结构,当网络中的某个节点出现故障时,环网保护机制能够迅速检测到故障,并自动切换数据传输路径,绕过故障节点,保证网络的正常通信。这种快速的故障恢复能力,提高了网络的稳定性和可靠性,减少了因网络故障导致的生产中断和损失。随着环保意识的不断提高,绿色节能成为交换机发展的重要趋势。一些新型交换机采用了智能节能技术,能够根据端口的实际工作状态自动调整功率。当某个端口没有数据传输时,交换机会自动降低该端口的功率,从而减少能源消耗。此外,部分交换机还采用了低功耗的芯片和高效的散热设计,在保证性能的同时,较大限度地降低了能源消耗和设备发热量,为构建绿色环保的网络环境做出了贡献。Cisco交换机货期