網路交換器

網路交換器

網路交換器(又稱“網路交換機”),是一個擴大網路的器材,能為子網路中提供更多的連線連線埠,以便連線更多的計算機。隨著通信業的發展以及國民經濟信息化的推進,網路交換機市場呈穩步上升態勢。它具有性能價格比高、高度靈活、相對簡單、易於實現等特點。所以,乙太網技術已成為當今最重要的一種區域網路組網技術,網路交換機也就成為了最普及的交換機。

遠程配置

1、Telnet

如果為交換機配置了名稱,則也可以直接在“Telnet”命令後面空一個空格後輸入交換機的名稱,看完本文你肯定有不少收穫,希望本文能教會你更多東西。

在計算機上運行Telnet客戶端程式(這個程式在Windows系統中與UNIX、Linux系統中都有,而且用法基本是是兼容的,特別是在Windows2000系統中的Telnet程式),並登錄至遠程交換機。如果我們前面已經設定交換機的IP位址為:#.#.#.#。

下面只介紹進入配置界面的方法,至於如何配置那是比較多的,要視具體情況而定,不作具體介紹。進入配置界面步驟很簡單,只需簡單的兩步:

第1步:單擊”開始“按鈕選擇”運行“選單項,然後在對話框中按“telnet#. #.#.# ”格式輸入。

登錄(當然也可先不輸入IP位址,在進入telnet主界面後再進行連線,但是這樣會多了一步,直接在後面輸入要連線的IP的地址更好些),如圖所示。如果為交換機配置了名稱,則也可以直接在“Telnet”。

命令後面空一個空格後輸入交換機配置的名稱。

這裡要注意的是“Host nqme包括了交換機的名稱,但更多的是我們在前面是為交換機配置了IP位址,所以在這裡更多的是指交換機的IP位址。格式後面的“Port”一般是不需要輸入的,它是用來設定Telnet通信所用的連線埠的。

一般來說Telnet通信連線埠,在TCP/IP協定中有規定,為23號連線埠,最好不用改它,也就是說我們可以不接這個參數。第2步,輸入好後,單擊“確定”按鈕,或單擊回車鍵,建立與遠程交換機的連線。

當利用Console口為交換機配置好IP位址信息並啟用HTTP服務後,即可通過支持JAVA的Web瀏覽器訪問交換機,並可通過Web通過瀏覽器修改交換機的各種參數並對交換機進行管理。

注意事項

事實上,通過Web界面,可以對交換機的許多重要參數進行修改和設定,並可實時查看交換機的運行狀態。不過在利用Web瀏覽器訪問交換機之前,應當確認已經做好以下準備工作。

2、Web

通過Web界面,可以對交換機設定,方法如下:

第1步,運行Web瀏覽器,在地址欄中輸入交換機IP,回車,彈出如下對話框。

第2步,輸入正確的用戶名和密碼。

第3步,連線建立,可進入交換機配置系統。

第4步,根據提示進行交換機設定和參數修改

概述

1993年,區域網路交換設備出現,1994年,國內掀起了交換網路技術的熱潮。其實,交換技術是一個具有簡化、低價、高性能和高連線埠密集特點的交換產品,體現了橋接技術的複雜交換技術在OSI參考模型的第二層操作。與橋接器一樣,交換機按每一個包中的MAC地址相對簡單地決策信息轉發。而這種轉發決策一般不考慮包中隱藏的更深的其他信息。與橋接器不同的是交換機轉發延遲很小,操作接近單個區域網路性能,遠遠超過了普通橋接網際網路之間的轉發性能。

交換技術允許共享型和專用型的區域網路段進行頻寬調整,以減輕區域網路之間信息流通出現的瓶頸問題。現在已有乙太網、快速乙太網、FDDI和ATM技術的交換產品。

類似傳統的橋接器,交換機提供了許多網路互聯功能。交換機能經濟地將網路分成小的衝突網域,為每個工作站提供更高的頻寬。協定的透明性使得交換機在軟體配置簡單的情況下直接安裝在多協定網路中;交換機使用現有的電纜、中繼器、集線器和工作站的網卡,不必作高層的硬體升級;交換機對工作站是透明的,這樣管理開銷低廉,簡化了網路節點的增加、移動和網路變化的操作。

利用專門設計的積體電路可使交換機以線路速率在所有的連線埠並行轉發信息,提供了比傳統橋接器高得多的操作性能。如理論上單個乙太網連線埠對含有64個八進制數的數據包,可提供14880bps的傳輸速率。這意味著一台具有12個連線埠、支持6道並行數據流的“線路速率”乙太網交換器必須提供89280bps的總體吞吐率(6道信息流X14880bps/道信息流)。專用積體電路技術使得交換器在更多連線埠的情況下以上述性能運行,其連線埠造價低於傳統型橋接器。

幾種交換技術

1. 連線埠交換

連線埠交換技術最早出現在插槽式的集線器中,這類集線器的背板通常劃分有多條乙太網段(每條網段為一個廣播域),不用網橋或路由連線,網路之間是互不相通的。以大主模組插入後通常被分配到某個背板的網段上,連線埠交換用於將以太模組的連線埠在背板的多個網段之間進行分配、平衡。根據支持的程度,連線埠交換還可細分為:

·模組交換:將整個模組進行網段遷移。

·連線埠組交換:通常模組上的連線埠被劃分為若干組,每組連線埠允許進行網段遷移。

·連線埠級交換:支持每個連線埠在不同網段之間進行遷移。這種交換技術是基於OSI第一層上完成的,具有靈活性和負載平衡能力等優點。如果配置得當,那么還可以在一定程度進行客錯,但沒有改變共享傳輸介質的特點,自而未能稱之為真正的交換。

2. 幀交換

幀交換是目前套用最廣的區域網路交換技術,它通過對傳統傳輸媒介進行微分段,提供並行傳送的機制,以減小衝突域,獲得高的頻寬。一般來講每個公司的產品的實現技術均會有差異,但對網路幀的處理方式一般有以下幾種:

·直通交換:提供線速處理能力,交換機唯讀出網路幀的前14個位元組,便將網路幀傳送到相應的連線埠上。

·存儲轉發:通過對網路幀的讀取進行驗錯和控制。

前一種方法的交換速度非常快,但缺乏對網路幀進行更高級的控制,缺乏智慧型性和安全性,同時也無法支持具有不同速率的連線埠的交換。因此,各廠商把後一種技術作為重點。

有的廠商甚至對網路幀進行分解,將幀分解成固定大小的信元,該信元處理極易用硬體實現,處理速度快,同時能夠完成高級控制功能(如美國MADGE公司的LET集線器)如優先權控制。

3. 信元交換

ATM技術採用固定長度53個位元組的信元交換。由於長度固定,因而便於用硬體實現。ATM採用專用的非差別連線,並行運行,可以通過一個交換機同時建立多個節點,但並不會影響每個節點之間的通信能力。ATM還容許在源節點和目標、節點建立多個虛擬連結,以保障足夠的頻寬和容錯能力。ATM採用了統計時分電路進行復用,因而能大大提高通道的利用率。ATM的頻寬可以達到25M、155M、622M甚至數Gb的傳輸能力。但隨著萬兆乙太網的出現,曾經代表網路和通訊技術發展的未來方向的ATM技術,開始逐漸失去存在的意義。

二層交換

二層交換技術的發展比較成熟,二層交換機屬數據鏈路層設備,可以識別數據包中的MAC地址信息,根據MAC地址進行轉發,並將這些MAC地址與對應的連線埠記錄在自己內部的一個地址表中。

具體的工作流程如下:

1) 當交換機從某個連線埠收到一個數據包,它先讀取包頭中的源MAC地址,這樣它就知道源MAC地址的機器是連在哪個連線埠上的;

2) 再去讀取包頭中的目的MAC地址,並在地址表中查找相應的連線埠;

3) 如表中有與這目的MAC地址對應的連線埠,把數據包直接複製到這連線埠上;

4) 如表中找不到相應的連線埠則把數據包廣播到所有連線埠上,當目的機器對源機器回應時,交換機又可以學習一目的MAC地址與哪個連線埠對應,在下次傳送數據時就不再需要對所有連線埠進行廣播了。不斷的循環這個過程,對於全網的MAC地址信息都可以學習到,二層交換機就是這樣建立和維護它自己的地址表。

從二層交換機的工作原理可以推知以下三點:

1) 由於交換機對多數連線埠的數據進行同時交換,這就要求具有很寬的交換匯流排頻寬,如果二層交換機有N個連線埠,每個連線埠的頻寬是M,交換機匯流排頻寬超過N×M,那么這交換機就可以實現線速交換;

2) 學習連線埠連線的機器的MAC地址,寫入地址表,地址表的大小(一般兩種表示方式:一為BEFFER RAM,一為MAC表項數值),地址表大小影響交換機的接入容量;

3) 還有一個就是二層交換機一般都含有專門用於處理數據包轉發的ASIC(Application specific Integrated Circuit)晶片,因此轉發速度可以做到非常快。由於各個廠家採用ASIC不同,直接影響產品性能。

以上三點也是評判二三層交換機性能優劣的主要技術參數,這一點請大家在考慮設備選型時注意比較。

三層交換

下面先來通過一個簡單的網路來看看三層交換機的工作過程。

使用IP的設備A------------------------三層交換機------------------------使用IP的設備B

比如A要給B傳送數據,已知目的IP,那么A就用子網掩碼取得網路地址,判斷目的IP是否與自己在同一網段。如果在同一網段,但不知道轉發數據所需的MAC地址,A就傳送一個ARP請求,B返回其MAC地址,A用此MAC封裝數據包並傳送給交換機,交換機起用二層交換模組,查找MAC地址表,將數據包轉發到相應的連線埠。

如果目的IP位址顯示不是同一網段的,那么A要實現和B的通訊,在流快取條目中沒有對應MAC地址條目,就將第一個正常數據包傳送向一個預設網關,這個預設網關一般在作業系統中已經設好,對應第三層路由模組,所以可見對於不是同一子網的數據,最先在MAC表中放的是預設網關的MAC地址;然後就由三層模組接收到此數據包,查詢路由表以確定到達B的路由,將構造一個新的幀頭,其中以預設網關的MAC地址為源MAC地址,以主機B的MAC地址為目的MAC地址。通過一定的識別觸發機制,確立主機A與B的MAC地址及轉發連線埠的對應關係,並記錄進流快取條目表,以後的A到B的數據,就直接交由二層交換模組完成。這就通常所說的一次路由多次轉發。

以上就是三層交換機工作過程的簡單概括,可以看出三層交換的特點:

1)由硬體結合實現數據的高速轉發。這就不是簡單的二層交換機和路由器的疊加,三層路由模組直接疊加在二層交換的高速背板匯流排上,突破了傳統路由器的接口速率限制,速率可達幾十Gbit/s。算上背板頻寬,這些是三層交換機性能的兩個重要參數。

2)簡潔的路由軟體使路由過程簡化。大部分的數據轉發,除了必要的路由選擇交由路由軟體處理,都是又二層模組高速轉發,路由軟體大多都是經過處理的高效最佳化軟體,並不是簡單照搬路由器中的軟體。

二層和三層交換機的選擇

二層交換機用於小型的區域網路。這個就不用多言了,在小型區域網路中,廣播包影響不大,二層交換機的快速交換功能、多個接入連線埠和低謙價格為小型網路用戶提供了很完善的解決方案。

路由器的優點在於接口類型豐富,支持的三層功能強大,路由能力強大,適合用於大型的網路間的路由,它的優勢在於選擇最佳路由,負荷分擔,鏈路備份及和其他網路進行路由信息的交換等等路由器所具有功能。

三層交換機的最重要的功能是加快大型區域網路內部的數據的快速轉發,加入路由功能也是為這個目的服務的。如果把大型網路按照部門,地域等等因素劃分成一個個小區域網路,這將導致大量的網際互訪,單純的使用二層交換機不能實現網際互訪;如單純的使用路由器,由於接口數量有限和路由轉發速度慢,將限制網路的速度和網路規模,採用具有路由功能的快速轉發的三層交換機就成為首選。

一般來說,在區域網路數據流量大,要求快速轉發回響的網路中,如全部由三層交換機來做這個工作,會造成三層交換機負擔過重,回響速度受影響,將網間的路由交由路由器去完成,充分發揮不同設備的優點,不失為一種好的組網策略,當然,前提是客戶的腰包很鼓,不然就退而求其次,讓三層交換機也兼為網際互連。

四層交換

第四層交換的一個簡單定義是:它是一種功能,它決定傳輸不僅僅依據MAC地址(第二層網橋)或源/目標IP位址(第三層路由),而且依據TCP/UDP(第四層) 套用連線埠號。第四層交換功能就象是虛IP,指向物理伺服器。它傳輸的業務服從的協定多種多樣,有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他協定。這些業務在物理伺服器基礎上,需要複雜的載量平衡算法。

在IP世界,業務類型由終端TCP或UDP連線埠地址來決定,在第四層交換中的套用區間則由源端和終端IP位址、TCP和UDP連線埠共同決定。 在第四層交換中為每個供搜尋使用的伺服器組設立虛IP位址(VIP),每組伺服器支持某種套用。在域名伺服器(DNS)中存儲的每個套用伺服器地址是VIP,而不是真實的伺服器地址。當某用戶申請套用時,一個帶有目標伺服器組的VIP連線請求(例如一個TCP SYN包)發給伺服器交換機。伺服器交換機在組中選取最好的伺服器,將終端地址中的VIP用實際伺服器的IP取代,並將連線請求傳給伺服器。這樣,同一區間所有的包由伺服器交換機進行映射,在用戶和同一伺服器間進行傳輸。

第四層交換的原理

OSI模型的第四層是傳輸層。傳輸層負責端對端通信,即在網路源和目標系統之間協調通信。在IP協定棧中這是TCP(一種傳輸協定)和UDP(用戶數據包協定)所在的協定層。

在第四層中,TCP和UDP標題包含連線埠號(port number),它們可以唯一區分每個數據包包含哪些套用協定(例如HTTP、FTP等)。端點系統利用這種信息來區分包中的數據,尤其是連線埠號使一個接收端計算機系統能夠確定它所收到的IP包類型,並把它交給合適的高層軟體。連線埠號和設備IP位址的組合通常稱作"插口(socket)"。1和255之間的連線埠號被保留,他們稱為"熟知"連線埠,也就是說,在所有主機TCP/I P協定棧實現中,這些連線埠號是相同的。除了"熟知"連線埠外,標準UNIX服務分配在256到1024連線埠範圍,定製的套用一般在1024以上分配連線埠號。分配連線埠號的最近清單可以在RFC1700 "Assigned Numbers"上找到。

TCP/UDP連線埠號提供的附加信息可以為網路交換機所利用,這是第四層交換的基礎。具有第四層功能的交換機能夠起到與伺服器相連線的"虛擬IP"(VIP)前端的作用。每台伺服器和支持單一或通用套用的伺服器組都配置一個VIP位址。這個VIP位址被傳送出去並在域名系統上註冊。在發出一個服務請求時,第四層交換機通過判定TCP開始,來識別一次會話的開始。然後它利用複雜的算法來確定處理這個請求的最佳伺服器。一旦做出這種決定,交換機就將會話與一個具體的IP位址聯繫在一起,並用該伺服器真正的IP位址來代替伺服器上的VIP位址。

每台第四層交換機都保存一個與被選擇的伺服器相配的源IP位址以及源TCP連線埠相關聯的連線表。然後第四層交換機向這台伺服器轉發連線請求。所有後續包在客戶機與伺服器之間重新影射和轉發,直到交換機發現會話為止。在使用第四層交換的情況下,接入可以與真正的伺服器連線在一起來滿足用戶制定的規則,諸如使每台伺服器上有相等數量的接入或根據不同伺服器的容量來分配傳輸流。

如何選用合適的第四層交換

1) 速度

為了在企業網中行之有效,第四層交換必須提供與第三層線速路由器可比擬的性能。也就是說,第四層交換必須在所有連線埠以全介質速度操作,即使在多個千兆乙太網連線上亦如此。千兆乙太網速度等於以每秒1488000 個數據包的最大速度路由(假定最壞的情形,即所有包為以及網定義的最小尺寸,長64位元組)。

2) 伺服器容量平衡算法

依據所希望的容量平衡間隔尺寸,第四層交換機將套用分配給伺服器的算法有很多種,有簡單的檢測環路最近的連線、檢測環路時延或檢測伺服器本身的閉環反饋。在所有的預測中,閉環反饋提供反映伺服器現有業務量的最精確的檢測。

3) 表容量

應注意的是,進行第四層交換的交換機需要有區分和存貯大量傳送表項的能力。交換機在一個企業網的核心時尤其如此。許多第二/ 三層交換機傾向傳送表的大小與網路設備的數量成正比。對第四層交換機,這個數量必須乘以網路中使用的不同套用協定和會話的數量。因而傳送表的大小隨端點設備和套用類型數量的增長而迅速增長。第四層交換機設計者在設計其產品時需要考慮表的這種增長。大的表容量對製造支持線速傳送第四層流量的高性能交換機至關重要.

4) 冗餘

第四層交換機內部有支持冗餘拓撲結構的功能。在具有雙鏈路的網卡容錯連線時,就可能建立從一個伺服器到網卡,鏈路和伺服器交換器的完全冗餘系統。

可網管交換機的管理方式

可網管交換機可以通過以下幾種途徑進行管理:通過RS-232 串列口(或並行口)管理、通過網路瀏覽器管理和通過網路管理軟體管理。

1. 通過串口管理

可網管交換機附帶了一條串口電纜,供交換機管理使用。先把串口電纜的一端插在交換機背面的串口裡,另一端插在普通電腦的串口裡。然後接通交換機和電腦電源。在Windows 98和Windows 2000里都提供了“超級終端”程式。打開“超級終端”,在設定好連線參數後,就可以通過串口電纜與交換機互動了,如圖1所示。這種方式並不占用交換機的頻寬,因此稱為“帶外管理”(Out of band)。

在這種管理方式下,交換機提供了一個選單驅動的控制台界面或命令行界面。你可以使用“Tab”鍵或箭頭鍵在選單和子選單里移動,按回車鍵執行相應的命令,或者使用專用的交換機管理命令集管理交換機。不同品牌的交換機命令集是不同的,甚至同一品牌的交換機,其命令也不同。使用選單命令在操作上更加方便一些。

2. 通過Web管理

可網管交換機可以通過Web(網路瀏覽器)管理,但是必須給交換機指定一個IP位址。這個IP位址除了供管理交換機使用之外,並沒有其他用途。在默認狀態下,交換機沒有IP位址,必須通過串口或其他方式指定一個IP位址之後,才能啟用這種管理方式。

使用網路瀏覽器管理交換機時,交換機相當於一台Web伺服器,只是網頁並不儲存在硬碟裡面,而是在交換機的NVRAM裡面,通過程式可以把NVRAM裡面的Web程式升級。當管理員在瀏覽器中輸入交換機的IP位址時,交換機就像一台伺服器一樣把網頁傳遞給電腦,此時給你的感覺就像在訪問一個網站一樣,如圖2所示。這種方式占用交換機的頻寬,因此稱為“帶內管理”(In band)。

如果你想管理交換機,只要點擊網頁中相應的功能項,在文本框或下拉列表中改變交換機的參數就可以了。Web管理這種方式可以在區域網路上進行,所以可以實現遠程管理。

3. 通過網管軟體管理

可網管交換機均遵循SNMP協定(簡單網路管理協定),SNMP協定是一整套的符合國際標準的網路設備管理規範。凡是遵循SNMP協定的設備,均可以通過網管軟體來管理。你只需要在一台網管工作站上安裝一套SNMP網路管理軟體,通過區域網路就可以很方便地管理網路上的交換機、路由器、伺服器等。通過SNMP網路管理軟體的界面如圖3所示,它也是一種帶內管理方式。

可網管交換機的管理可以通過以上三種方式來管理。究竟採用哪一種方式呢?在交換機初始設定的時候,往往得通過帶外管理;在設定好IP位址之後,就可以使用帶內管理方式了。帶內管理因為管理數據是通過公共使用的區域網路傳遞的,可以實現遠程管理,然而安全性不強。帶外管理是通過串口通信的,數據只在交換機和管理用機之間傳遞,因此安全性很強;然而由於串口電纜長度的限制,不能實現遠程管理。所以採用哪種方式得看你對安全性和可管理性的要求了。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們