四种交换机体系结构的比较详细分析
交换机四种组网方式
有朋友问到600个监控点位用什么交换机合适？200路监控，如何选择交换机?如何进行组网等？在选择交换机之前，我先要了解项目的组网框架，确实了组网框架，选择相关设备显得更加清楚。
这个问题确实常见，那么今天和大家一起来了解这方面内容。
一、小型网络接入的用户在100左右的为中小型企业网。
这里面涉及到一个问题，很多朋友问到过，100路网络需要使用核心交换机吗？基本在50路以下无需用核心交换机，二层交换机加路由器即可，而100路监控属于一个中小型的网络，他的网络承担压力不大，也不小，随时可能会有数据延时的情况发生。
核心交换机一般都是为三层交换机，具有高效路由及vlan划分等一些网管功能。
三层核心交换机通过使用硬件机构实现了IP的路由功能，其优化的路由软件使得路由过程效率提高，解决了传统路由器软件路由的速度问题。
三层核心交换机还有重要的作用就是在保证速度高效率的情况下连接子网。
另外也具有很好的扩展性，由于预留了各种扩展模块接口，后续如有设备添加，不需要对原来的网络布局和原来的设备进行改动就可以直接扩充设备，保护了原有的投资。
所以对于这种中小型网络，我们的组网方案为：在此方案中，把各个办公室划分为独立的vlan并设置一个单独的子网，使用2层交换机来进行接入层，使用中型3层交换机作为核心交换设备来在各个子网间进行数据转发，防火墙运行转换后连接到互联网；每个2层交换机接入12个左右个用户，并把中型3层交换机的每个接口都设置到不同的vlan之间去，这样做的目的是使各个办公室之间的数据不互相干扰，相应也就提高了每个办公室的上网速度；每个办公室之间的数据都是通过中型3层交换机进行3层转发的，因为交换机的线速转发性能，办公室之间的数据交换并不会出现丢包现象。
上图中的2层交换机建议使用具有16个100M以太网接口或者更多接口的交换机，当然，如果是监控摄像机码率比较高的话，100M交换机估计不行。
该组网方案中并没有出现汇聚层的设备，因为网络的规模太小，就没有必要了。
二层、三层、四层交换机的对比-电脑资料
二层、三层、四层交换机的对比-电脑资料（一）二层交换机，三层交换机，四层交换机的区别二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中，（1）当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的；（2）再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口；（3）如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上；（4）如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。
不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。
从二层交换机的工作原理可以推知以下三点：（1）由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M,交换机总线带宽超过N×M,那么这交换机就可以实现线速交换；（2）学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表，地址表的大小（一般两种表示方式：一为BEFFERRAM,一为MAC表项数值），地址表大小影响交换机的接入容量；（3）还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC（ApplicationspecificIntegratedCircuit）芯片，因此转发速度可以做到非常快。
由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能。
以上三点也是评判二三层交换机性能优劣的主要技术参数，这一点请大家在考虑设备选型时注意比较。
（二）路由技术路由器工作在OSI模型的第三层---网络层操作，其工作模式与二层交换相似，但路由器工作在第三层，这个区别决定了路由和交换在传递包时使用不同的控制信息，实现功能的方式就不同。
交换机的三层概念和四层技术
交换机的三层概念和四层技术网络设备都对应工作在OSI模型的一定层次上，工作的层次越高，说明其设备的技术性更高，性能也越好，档次也就越高。
根据工作的协议层，交换机可分二层交换机、三层交换机和四层交换机。
1.二层交换机二层交换机是最早的交换技术产品，由于它所负担的工作相对简单，处于交换网络的数据链路层，所以只需提供基本的二层数据转发功能即可。
二层交换机一般只应用于网络的接入层次。
目前桌面型交换机一般都属于这一类型。
二层交换机能够识别数据包中的MAC地址信息，然后根据MAC地址进行数据包的转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在内部的地址列表中。
2.三层交换机三层交换技术又称为多层交换技术、IP交换技术等，三层交换技术在网络层实现了数据包的高速转发。
它检查数据包信息，并根据网络层目标地址（IP地址）转发数据包。
三层交换机实际上是将传统交换机与路由器结合起来的网络设备，它既可以完成传统交换机的端口交换功能，又可完成部分路由功能。
当网络规模较大时，可以根据特殊应用需求划分为小的独立的VLAN网段，以减小广播风暴所造成的影响。
通常这类交换机采用模块化结构，以适应灵活配置的需要。
在实际应用中，各个VLAN之间采用三层交换技术互相通信。
它解决了局域网中网段划分之后，各网段必须依赖第三层路由设备进行管理的局面，解决了路由器传输速率低、结构复杂所造成的网络瓶颈问题。
3.四层交换机四层交换机工作于OSI参考模型的第四层，即传输层。
四层交换机在决定传输时不仅仅依据MAC地址（数据链路层信息）或源/目标IP地址（网络层信息），它可以直接面对网络中的具体应用，通过分析数据包中的TCP/UDP（传输层信息）应用端口号，四层交换机可以做出向何处转发数据流的智能决定。
四层交换机在工作中会为支持不同应用的服务器组设立虚拟IP地址，并且在网络的域名服务器（DNS）中并不存储应用服务器的真实地址，而是每项应用的服务器组所对应的虚拟IP地址。
浅谈四层交换机技术原理 电脑资料
浅谈四层交换机技术原理电脑资料浅谈四层交换机技术原理四层交换机通常分为两大类：广域网交换机和局域网交换机，下面就对这两种交换机的特征和用途进行说明概括，在OSI模型的第四层是传输层，传输层的主要任务是负责端对端的通信任务，四层交换机技术可以根据数据帧的协议端口信息进行目标端口判断与分析工作。
在第四层中，TCP和UDP标题包含端口号(portnumber)，它们可以唯一区分每个数据包包含哪些应用协议(例如、FTP等)。
端点系统利用这种信息来区分包中的数据，尤其是端口号使一个接收端计算机系统能够确定它所收到的IP包类型，并把它交给适宜的高层软件。
端口号和设备IP地址的组合通常称作"插口(socket)"。
1和255之间的端口号被保存，他们称为"熟知"端口，也就是说，在所有主机TCP/IP协议栈实现中，这些端口号是相同的。
除了"熟知"端口外。
标准UNIX效劳分配在256到1024端口范围，定制的应用一般在1024以上分配端口号。
分配端口号的最近清单可以在RFc1700"Assigned Numbers"上找到。
TCP/UDP端口号提供的附加信息可以为网络交换机所利用，这是第4层交换的根底。
随着通信业的开展以及国民信息化的推进，以太网交换机市场呈稳步上升态势。
由于以太网具有性能价格比高、高度灵活、相对简单、易于实现等特点。
所以，以太网技术已成为当今最重要的一种局域网组网技术，以太网交换机也就成为了最普及的交换机。
从广义上来看，四层交换机分为两种：广域网交换机和局域网交换机。
广域网交换机主要应用于电信领域，提供通信根底平台。
而局域网交换机那么应用于局域网络，用于连接终端设备，如PC机及网络打印机等。
按照现在复杂的网络构成方式，网络交换机被划分为接入层交换机、会聚层交换机和核心层交换机。
其中，核心层交换机全部采用机箱式模块化设计，已经根本上都设计了与之相配备的1000Base-T模块。
交换机结构原理
交换机结构原理交换机是计算机网络中的一种重要设备，其作用是实现信息的交换与转发。
交换机通过建立逻辑连接，可以将信息从一个端口转发到另一个端口，实现不同设备之间的通信。
交换机的结构原理包括硬件结构和工作原理两个方面。
一、硬件结构交换机的硬件结构主要由以下几个部分组成：1.端口：交换机通常拥有多个端口，每个端口可以与一个设备连接。
端口分为发送端口和接收端口，通过发送端口发送的信息可以通过接收端口接收到。
2.交换矩阵：交换矩阵是交换机中的核心部分，其作用是实现输入端口与输出端口之间的逻辑连接。
交换矩阵可以使用不同的技术实现，常见的有电路交换和分组交换。
3.中央处理单元（CPU）：CPU是交换机的控制中心，负责管理交换机的运行、配置和管理等任务。
CPU会根据交换机的配置和网络状况，决定将信息从哪个端口转发到哪个端口。
4.存储器：交换机中的存储器用于存储交换机的配置信息、统计数据和临时数据等。
存储器的容量会直接影响交换机的性能和扩展能力。
5.电源模块：交换机需要稳定的电源供应，以确保交换机的正常工作。
二、工作原理交换机的工作原理可以分为学习和转发两个过程。
1.学习过程：交换机通过学习源MAC地址将端口与MAC地址关联起来，建立一个地址表。
当交换机接收到一帧数据时，会检查该帧的源MAC地址和接收端口的对应关系。
如果在地址表中能找到对应关系，则将源MAC地址和接收端口的对应关系更新到地址表中；如果找不到对应关系，则将该对应关系添加到地址表中。
2.转发过程：当交换机接收到一帧数据时，会根据数据的目的MAC 地址在地址表中查找对应的接收端口。
如果地址表中找到了对应关系，则将数据从源端口转发到目的端口；如果找不到对应关系，则将数据从所有端口转发出去（除了接收端口之外），这个过程称为广播。
交换机还有一些其他的工作原理，包括：1.速率控制：交换机可以根据不同端口的带宽情况，控制流入流量和流出流量的速率，确保网络的正常运行。
带你识别二三四层交换机
带你识别二三四层交换机交换机是我们组网所必需的设备之一，通过交换机来连接各个局域网，交换机在网络建设中，发挥着越来越重要的作用。
不过在购买交换机的时候，会提到交换机会为二层、三层和四层的说法，他们之间有什么区别吗？他们又是怎么样来工作的呢？下面笔者就带领大家来区分二层、三层和四层交换机，看一下他们之间究竟有什么区别。
一、二层交换机二层交换机发展到现在，其技术已经比较成熟，二层交换机属于数据链路层的设备，它能够识别出数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发。
当交换机从某个端口收到一个数据包的时候，它首先读取数据包中的源MAC地址，这样能够确定出源MAC地址的机器连接到了交换机的哪个端口上，然后再读取数据包中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口，如果地址表中能够找到与目的MAC地址相对应的商品，那么交换机就会把数据包直接复制到这个口上，完成数据转发的任务。
如果在地址表中找不到相对应的端口，就会把数据包广播到交换机的所有端口，当发现目的机器对源机器有回应的时候，交换机就会学习目的MAC地址与哪个端口对应，并对其进行记录，以方便下次传送数据的时候，不再对所有的端口进行广播。
通过不断的循环上面的过程，对于全网的MAC地址信息就都可以学习到，所以二层交换机就是这样来建立与维护它自己的地址表的。
二层交换机主要用于小型的局域网中，在网络中广播包的影响不大，通过二层交换机的快速交换功能，多个接入端口与低廉的价格为小型网络用户提供了一个很完善的解决方案。
二、三层交换机三层交换是相对于传统的交换概念而提出的，传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的数据链路层进行操作的，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发，简单的说三层交换机就是在二层交换机的基础上采用了三层转发技术，从而解决了局域网中网段划分后，子网依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂造成的网络瓶颈问题。
当有数据从交换机的端口芯片接收进来以后，首先会在二层交换机芯片中查找对应的目的MAC地址，如果能够在MAC地址表中找到，就直接进行二层转发，从而实现数据的快速传送。
采用 CPU,ASIC,FPGA和NP网络处理器的网络交换机体系结构的比较
通用CPU,ASIC,FPGA和NP网络处理器这四种网络交换机体系结构的详细比较分析使用NP+ASIC的体系设计方式是最为完美的选择。
使用ASIC芯片高速处理各种传统的业务，如二层交换、三层路由、ACL、QoS以及组播处理等等，满足核心交换机对于交换机处理性能的需求；而利用NP实现各种非传统或未成熟的业务，根据需要灵活支持IPV6、Load Balancing、VPN、NAT、IDS、策略路由、MPLS、防火墙等多种业务功能，满足核心交换机对于业务按需叠加的需求……多层交换体系结构的引入有效地提高了局域网的速度，对多层交换体系结构排队模型、交换实施和交换结构等方面的了解，可以更深刻地认识到局域网交换机在性能上的提高。
首先明确几个基本概念：排队模型交换结构是指数据从一个端点到达另一个端点的“高速路”，排队是一种用于控制拥塞的缓冲机制，当交换结构出现拥塞时，会在很大程度上直接影响交换机的性能，所以进行拥塞管理是非常有必要的。
在多个端口争用同一个端口时就需要拥塞管理，对信息包进行排队处理。
排队可以采用动态缓冲区排队或固定缓冲区排队，其中动态缓冲区排队时缓冲区长度为固定增量（如每次64K字节），可以更有效地利用缓冲区资源；而固定缓冲区排序时缓冲区的长度是固定的，这样缓冲区的使用效率不高，但比定制控制器（custom conollers）成本低。
排队可以在交换结构的输入端口进行，即输入排队，也可在交换结构的输出端口进行，即输出排队。
在输入排队时，信息包在进入端口处得到缓冲，最高可将吞吐量减少60％，但会造成线路端阻塞；在输出排队时缓冲区设在输出端口，无线路阻塞，但在流量高峰期间会造成缓冲区溢出。
交换实施交换实施用来说明交换决策的地点和方式：是在本地还是在中央地点，是最长匹配还是准确匹配。
交换决策的地点是中央地点时，就是集中交换。
集中交换采用集中发送表，针对交换和识别提供集中控制，为达到实施的快速处理，查询由ASIC完成，集中交换可以执行第2层或第3层查询。
华为,思科二层三层四层交换机原理及识别
华为,思科二层三层四层交换机原理及识别2006-07-19 21:25二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。
具体的工作流程如下：（1）当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的；（2）再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口；（3）如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上；（4）如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。
不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。
从二层交换机的工作原理可以推知以下三点：（1）由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M，交换机总线带宽超过N×M，那么这交换机就可以实现线速交换；（2）学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表，地址表的大小（一般两种表示方式：一为BEFFER RAM，一为MAC表项数值），地址表大小影响交换机的接入容量；（3）还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC （Application specific Integrated Circuit）芯片，因此转发速度可以做到非常快。
由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能。
以上三点也是评判二三层交换机性能优劣的主要技术参数，这一点请大家在考虑设备选型时注意比较。
（二）路由技术路由器工作在OSI模型的第三层---网络层*作，其工作模式与二层交换相似，但路由器工作在第三层，这个区别决定了路由和交换在传递包时使用不同的控制信息，实现功能的方式就不同。
华为,思科二层三层四层交换机原理及识别
华为,思科二层三层四层交换机原理及识别2006-07-19 21:25二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。
具体的工作流程如下：（1）当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的；（2）再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口；（3）如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上；（4）如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。
不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。
从二层交换机的工作原理可以推知以下三点：（1）由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M，交换机总线带宽超过N×M，那么这交换机就可以实现线速交换；（2）学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表，地址表的大小（一般两种表示方式：一为BEFFER RAM，一为MAC表项数值），地址表大小影响交换机的接入容量；（3）还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC （Application specific Integrated Circuit）芯片，因此转发速度可以做到非常快。
由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能。
以上三点也是评判二三层交换机性能优劣的主要技术参数，这一点请大家在考虑设备选型时注意比较。
（二）路由技术路由器工作在OSI模型的第三层---网络层*作，其工作模式与二层交换相似，但路由器工作在第三层，这个区别决定了路由和交换在传递包时使用不同的控制信息，实现功能的方式就不同。
交换机的交换结构及交换模式
<培训课三>交换机的交换结构及交换模式一、交换机的交换结构交换机的交换结构主要有四种，它们分别是软件执行交换结构、矩阵交换结构、总线交换结构和共享存储交换结构。
1 软件执行交换结构交换机接收到数据帧后，先将其由串行代码转化为并行代码，暂时存储在交换机的快速缓存RAM中，交换机的CPU开始根据数据帧中的目的MAC地址进行查询交换表。
确定了目的端口后，交换机在源端口与目的端口之间建立起虚连接，然后将以并行代码形式存储在RAM中的数据帧转化为串行代码，发送到目的端口。
上述的步骤都是由软件控制完成的。
软件执行交换结构如图6-10所示。
2 矩阵交换结构(Crossbar)在矩阵交换结构中，交换机确定了目的端口后，根据源端口与目的端口打开交换矩阵中相应的开关，在两个端口之间建立连接，通过建立的这个传输通道来完成数据帧的传输。
它的优点是交换速率快、时延小、易于实现；缺点是扩展与可管理性较差。
图6-11为矩阵交换结构图。
3 总线交换结构总线交换结构的交换机拥有一条很高带宽的背部总线。
交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，总线按时隙分为多条逻辑通道，各个端口都可以往该总线上发送数据帧，这些数据帧都按时隙在总线上传输，并从各自的目的端口中输出数据帧。
总线交换结构对总线的带宽有较高的要求，设交换机的端口数为M，每个端口的带宽为N，则总线的带宽应为M×N。
总线交换结构扩展性和管理性好，易实现帧的广播和多个输入对一个输出的帧传送。
图6-12为总线交换结构图。
4 共享存储交换结构共享存储交换结构将共享存储RAM代替了总线交换结构中的总线，数据帧通过共享存储器实现从源端口直接传送到目的端口，它是总线交换结构的改进。
图6-13为共享存储交换结构图。
数量不断增加，存储容量不断扩大的同时，数据交换的时延也会越来越大。
而且共享存储交换结构的成本比较高。
二、交换机的交换模式交换机的交换方式包括静态交换和动态交换两种。
弱电工程中交换机的4种常用网络架构方式,入行前必须要懂？
弱电工程中交换机的4种常用网络架构方式，入行前必须要懂？交换机组网在我们弱电工程中经常碰到，常用的组网方式也是基本的三层架构，在我们项目中，一共有几种交换机组网方式经常用到呢？今天一起来看看吧！交换机（Switch）意为“开关”是一种用于电（光）信号转发的网络设备。
它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。
最常见的交换机是以太网交换机。
其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。
随着5G到来，新的物联网的到来，对交换机要求更高，同时需求量会便大。
交换机是使用非常广泛的网络设备，多台网络设备的局域网，交换机是必不可少的设备。
交换机的4种网络结构方式：01级联方式这是最常用的一种组网方式，它通过交换机上的级联口（UpLink）进行连接。
级联可以定义为两台或两台以上的交换机通过一定的方式相互连接。
根据需要，多台交换机可以以多种方式进行级联。
在较大的局域网例如园区网( 校园网) 中，多台交换机按照性能和用途一般形成总线型、树型或星型的级联结构。
需要注意的是交换机不能无限制级联，超过一定数量的交换机进行级联，最终会引起广播风暴，导致网络性能严重下降。
结构图：02端口聚合方式端口聚合将两个设备间多条物理链路捆绑在一起组成一条逻辑链路，从而达到带宽倍增的目的(这条逻辑链路带宽相当于物理链路带宽之和)。
除了增加带宽外，端口聚合还可以在多条链路上均衡分配流量，起到负载分担的作用；当一条或多条链路故障时，只要还有链路正常，流量将转移到其它的链路上，整个过程在几毫秒内完成，从而起到冗余的作用，增强了网络的稳定性和安全性。
结构图：03堆叠方式堆叠是指将一台以上的交换机组合起来共同工作，以便在有限的空间内提供尽可能多的端口。
多台交换机经过堆叠形成一个堆叠单元。
可堆叠的交换机性能指标中有一个" 最大可堆叠数" 的参数，它是指一个堆叠单元中所能堆叠的最大交换机数，代表一个堆叠单元中所能提供的最大端口密度。
交换机的接入层、汇聚层、核心层以及包转发率、背板带宽
交换机的接入层、汇聚层、核心层以及包转发率、背板带宽高清网络视频监控系统中，经常有客户反馈画面延时、卡顿等现象，造成这种现象的原因有很多，但大多数情况下还是交换机的配置不够合理，导致带宽不足造成的。
从网络拓扑结构来讲，一个中大型高清网络视频监控系统需采用三层网络架构：接入层、汇聚层、核心层。
1、接入层交换机的选择接入层交换机主要下联前端网络高清摄像机，上联汇聚交换机。
以720P网络摄像机4M码流计算，一个百兆口接入交换机最大可以接入几路720P网络摄像机呢？我们常用的交换机的实际带宽是理论值的50%-70%，所以一个百兆口的实际带宽在50M-70M。
4M*12=48M，因此建议一台百兆接入交换机最大接入12台720P网络摄像机。
同时考虑目前网络监控采用动态编码方式，摄像机码流峰值可能会超过4M带宽，同时考虑带宽冗余设计，因此一台百兆接入交换机控制在8台以内时最好的，超过8台建议采用千兆口。
2、汇聚层交换机的选择汇聚层交换机主要下联接入层交换机，上联监控中心核心交换机。
一般情况下汇聚交换机需选择带千兆上传口的二层交换机。
还是以720P网络摄像机4M码流计算，前端每台接入层交换机上有6台720P网络摄像机，该汇聚交换机下联5台接入层交换机。
该汇聚层交换机下总带宽为4M*6*5=120M，因此汇聚交换机与核心交换机级联口应选千兆口。
3、核心层交换机的选择核心层交换机主要下联汇聚层交换机，上联监控中心视频监控平台，存储服务器，数字矩阵等设备，是整个高清网络监控系统的核心。
在选择核心交换机是必须考虑整个系统的带宽容量及如何核心层交换机配置不当，必然导致视频画面无法流畅显示。
因此监控中心需选择全千兆口核心交换机。
如点位较多，需划分VLAN，还应选择三层全千兆口核心交换机。
附：决定交换机性能的参数背板带宽：背板带宽计算方法：端口数*端口速度*2=背板带宽，以华为S2700-26TP-SI为例，该款交换机有24个百兆口，两个千兆上联口。
交换机的接入层、汇聚层、核心层以及包转发率、背板带宽
交换机的接入层、汇聚层、核心层以及包转发率、背板带宽今天继续给大家说说交换机方面的知识。
高清网络视频监控系统中，经常有客户反馈画面延时、卡顿等现象，造成这种现象的原因有很多，但大多数情况下还是交换机的配置不够合理，导致带宽不足造成的。
从网络拓扑结构来讲，一个中大型高清网络视频监控系统需采用三层网络架构：接入层、汇聚层、核心层。
1、接入层交换机的选择接入层交换机主要下联前端网络高清摄像机，上联汇聚交换机。
以720P网络摄像机4M码流计算，一个百兆口接入交换机最大可以接入几路720P网络摄像机呢？我们常用的交换机的实际带宽是理论值的50%-70%，所以一个百兆口的实际带宽在50M-70M。
4M*12=48M，因此建议一台百兆接入交换机最大接入12台720P网络摄像机。
同时考虑目前网络监控采用动态编码方式，摄像机码流峰值可能会超过4M带宽，同时考虑带宽冗余设计，因此一台百兆接入交换机控制在8台以内时最好的，超过8台建议采用千兆口。
2、汇聚层交换机的选择汇聚层交换机主要下联接入层交换机，上联监控中心核心交换机。
一般情况下汇聚交换机需选择带千兆上传口的二层交换机。
还是以720P网络摄像机4M码流计算，前端每台接入层交换机上有6台720P网络摄像机，该汇聚交换机下联5台接入层交换机。
该汇聚层交换机下总带宽为4M*6*5=120M，因此汇聚交换机与核心交换机级联口应选千兆口。
3、核心层交换机的选择核心层交换机主要下联汇聚层交换机，上联监控中心视频监控平台，存储服务器，数字矩阵等设备，是整个高清网络监控系统的核心。
在选择核心交换机是必须考虑整个系统的带宽容量及如何核心层交换机配置不当，必然导致视频画面无法流畅显示。
因此监控中心需选择全千兆口核心交换机。
如点位较多，需划分VLAN，还应选择三层全千兆口核心交换机。
附：决定交换机性能的参数背板带宽：背板带宽计算方法：端口数*端口速度*2=背板带宽，以华为S2700-26TP-SI为例，该款交换机有24个百兆口，两个千兆上联口。
以太网交换机结构和原理
以太网交换机结构和原理1.物理结构:交换机的内部由多个交换模块组成，通常包括端口管理模块、转发引擎和交换矩阵。
端口管理模块负责管理每个端口的状态，包括连接状态、速度和双工模式等。
转发引擎用来处理数据包的转发和接收，以及生成和更新MAC地址表。
交换矩阵是交换机的核心部分，负责实现快速、准确的数据包转发。
2.数据转发和交换算法:以太网交换机的关键任务是根据数据包的目的MAC地址转发数据包。
当交换机接收到数据包时，它会通过查找MAC地址表来确定数据包的目的地址所对应的端口。
如果交换机的MAC地址表中没有对应的地址，它会广播数据包到所有连接的端口上。
交换机使用不同的交换算法来确定数据包的转发路径。
其中，最常用的算法是学习算法和转发算法。
学习算法用来学习和记录设备之间的MAC 地址和端口的对应关系，以建立和更新MAC地址表。
转发算法用来确定数据包的转发路径，以保证数据包能够快速、准确地到达目的地。
3.网络流量控制:流量控制的主要方法包括速率限制、拥塞控制和碰撞检测。
速率限制用来限制每个端口进出的数据包速率，以避免网络拥堵。
拥塞控制主要针对网络中的拥塞情况，通过调整转发速率，避免数据包堆积和丢失。
碰撞检测用来检测并解决网络中的碰撞问题，以确保数据的可靠传输。
此外，以太网交换机还支持虚拟局域网（VLAN）的功能。
VLAN可以通过将不同的设备划分到不同的虚拟网络中，以实现安全隔离和更好的网络性能。
总结起来，以太网交换机通过物理结构、数据转发和交换算法以及网络流量控制来实现多个设备之间的数据传输。
它的设计和实现使得局域网中的数据传输更加高效、可靠，并且支持多种功能，如VLAN等。
随着技术的发展，以太网交换机的性能和功能还将不断提升，以适应不断变化和发展的网络需求。
以太网交换机结构和原理
以太网交换机结构和原理以太网交换机是一种基于以太网技术的网络设备，主要用于实现局域网的数据交换。
它的主要作用是根据目的MAC地址和端口的对应关系，将数据包从一个端口复制并转发给目标端口，从而实现数据的快速传输和转发。
下面将从交换机的结构和原理两方面进行详细介绍。
一、交换机的结构1.交换机的外部结构交换机通常具有多个接口，用于连接多台终端设备，如计算机、服务器、打印机等。
每个接口都有一个端口号，用于标识不同的接口。
交换机能够通过不同的端口号将数据发送到相应的接口。
2.交换机的内部结构交换机内部通常包含以下几个主要部分：（1）端口：交换机的每个端口都与一个终端设备相连，可以通过端口来接收和发送数据。
（2）转发引擎：转发引擎是交换机的核心部分，主要负责实现数据包的转发和处理。
转发引擎通常由ASIC芯片（专用集成电路）组成，能够对数据包进行快速处理和转发。
（3）存储器：交换机通常具有一定的存储器容量，用于存储MAC地址表、数据包缓存等。
（4）控制板：控制板通常由CPU、操作系统和管理功能组成，用于控制和管理交换机的运行。
二、交换机的工作原理交换机的工作原理主要有两种模式：存储转发模式和直通模式。
1.存储转发模式（1）数据接收：当交换机接收到一个数据包时，首先会通过物理层和数据链路层的处理将数据包的帧头提取出来，并将源MAC地址记录到MAC地址表中。
（2）MAC地址表：MAC地址表存储了每个端口对应的MAC地址，以及MAC地址和接口的对应关系。
当交换机接收到一个新的数据包时，会根据源MAC地址在MAC地址表中查找对应的接口。
（3）根据MAC地址转发：如果在MAC地址表中找到了源MAC地址对应的接口，则将数据包发送到相应的接口，并更新源MAC地址的端口信息。
如果没有找到源MAC地址对应的接口，则将数据包广播到所有的端口上。
（4）根据目的MAC地址转发：当交换机接收到一个数据包时，会根据目的MAC地址在MAC地址表中查找对应的接口。
交换机的体系结构和各部件说明
交换机的体系结构和各部件说明最近在研究交换机，把从⽹上学习的和⾃⼰理解的总结下如果那⾥有错误请多多指教。
⼀、交换机从外形主要分为盒式交换机和框式交换机，盒式交换机和框式交换机内部主要功能部件都⼀样，只是形态和性能上有很⼤的区别。
1、盒式交换机外形如下图：硬件模块逻辑结构如下图：2、框式交换机外形如下图（每个品牌的布局可能不⼀样）：⼆、交换架构的演进介绍（主要以框式）1，共享总线2，环形交换3，共享内存4，Crossbar＋共享内存5，分布式Crossbar1、共享总线总线交换是最古⽼的⼀种数据交换⽅式，这种⽅式的主要特点是没有专门的交换⽹芯⽚，通过共享背板总线进⾏各线卡之间的数据传递，各线卡分时占⽤背板总线，共享总线不可避免内部冲突；结构和技术⽐较简单，但交换容量受背板总线带宽限制，⽆法构建⼤容量系统，并且随着背板总线带宽的增加，码流的同步控制也成为⼀⼤瓶颈；⽬前采⽤这种交换⽅式的系统交换容量⼀般⼩于32G，并且⼀般都是有阻塞的系统。
这种交换形式在⼀些⽼机型上仍有使⽤，新的系统不会采⽤这种交换形式。
这种交换形式将逐渐被淘汰。
2、环形交换环形交换实质上仍然是⼀种总线交换⽅式，改进点就是将总线移到了芯⽚中，⽽不是在背板上；带宽有所提⾼，但是没有根本改善；采⽤这种交换⽅式的系统容量在32G-64G之间，⼀般来讲都是有阻塞的系统；这种交换形式也将逐渐被淘汰。
3、共享内存共享内存结构的交换机使⽤⼤量的⾼速RAM来存储输⼊数据，同时依赖中⼼交换引擎来提供全端⼝的⾼性能连接，由核⼼引擎检查每个输⼊包以决定路由。
这类交换机设计上⽐较容易实现，但在交换容量扩展到⼀定程度时内存操作会产⽣延迟，另外在这种设计中由于总线互连的问题增加冗余交换引擎相对⽐较复杂，所以这种交换机如果提供双引擎的话要做到⾮常稳定相对⽐较困难。
所以我们可以看到早期在市场上推出的⽹络核⼼交换机往往都是单引擎，尤其是随着交换机端⼝的增加,由于需要内存容量更⼤,速度也更快,中央内存的价格变得很⾼。
河姆渡尖货：二、三层和四层交换机的区别汇总
河姆渡尖货：二、三层和四层交换机的区别汇总交换机的分级是参考OSI模型设计的，在开头先简要解释一下该模型。
OSI 是Open System Interconnect的缩写，是ISO（国际标准化组织）组织在1985年研究的网络互联模型。
该体系结构标准定义了网络互连的七层框架，在这一框架下进一步详细规定了每一层的功能，以实现开放系统环境中的互连性、互操作性和应用的可移植性。
根据OSI模型可以将目前的交换机按照功能分为以下几类：（1）一层交换机（物理层，比特流传输，相当于邮局的搬运工人）一层交换其实不叫交换，它工作在物理层，对信号只起简单的再生、放大，除噪声的作用，常见的网络设备是集线器。
集线器只是简单将信息传输给所有端口，目标主机接收并保留信号，非目标主机接收后丢弃。
（2）二层交换机（数据链路层，提供介质访问、链路管理等，相当于邮局的装拆箱工人）二层交换机会有一张MAC地址表，这个地址表标明了MAC地址和交换机端口的对应关系。
二层交换机能够读取数据包中的MAC地址（物理地址）信息并根据MAC 地址来进行交换。
二层交换机可以对多数端口的数据进行同时交换，这就要求有很宽的交换总线带宽，同时二层交换机的地址表数量会影响交换机的接入容量，这两点是评判二、三层交换机优劣的主要技术参数。
（3）三层交换（网络层，寻址和路由选择，相当于邮局中的排序工人）三层交换＝二层交换+三层路由转发三层交换机将三层路由直接叠加在二层交换机的高速背板走线上突破了传统路由器的接口速率限制，速率可达几十Gbit/s。
算上背板带宽，这些是三层交换机性能的两个重要参数。
路由模块的工作原理是，路由器内部有一个路由表，这表标明了如果要去某个地方，下一步应该往哪走，由此路由器会根据数据包所要到达的目的地选择最佳路径把数据包发送到可以到达该目的地的下一台路由器处。
（4）四层交换（传输层，建立主机到端的通信，相当于邮局中的送信职员）路由器和第三层交换机在转发不同数据包时并不了解哪个包在前哪个包在后。
二层、三层、四层交换机之间的区别
(一)二层交换机，三层交换机，四层交换机的区别二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。
具体的工作流程如下：(1) 当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的;(2) 再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口;(3) 如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上;(4) 如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。
不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。
从二层交换机的工作原理可以推知以下三点：(1) 由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M，交换机总线带宽超过N×M，那么这交换机就可以实现线速交换;(2) 学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表，地址表的大小(一般两种表示方式：一为BEFFER RAM，一为MAC表项数值)，地址表大小影响交换机的接入容量;(3) 还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC(Application specific Integrated Circuit)芯片，因此转发速度可以做到非常快。
由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能。
以上三点也是评判二三层交换机性能优劣的主要技术参数，这一点请大家在考虑设备选型时注意比较。
(二)路由技术路由器工作在OSI模型的第三层---网络层操作，其工作模式与二层交换相似，但路由器工作在第三层，这个区别决定了路由和交换在传递包时使用不同的控制信息，实现功能的方式就不同。
交换机结构种类
交换机结构种类局域网交换机卓越的性能表现，来源于其内部独特的技术结构。
而不同的交换模式或不同的交换类型，也跟局域网交换机内部结构密不可分。
所以说，了解了局域网交换机的内部结构，就等于了解了局域网交换机的技术特点和工作原理。
目前局域网交换机采用的内部技术结构主要有以下几种。
1.共享内存式结构该结构依赖于中心局域网交换机引擎所提供的全端口的高性能连接，并由核心引擎完成检查每个输入包来决定连接路由。
这种方式需要很大的内存带宽和很高的管理费用，尤其是随着局域网交换机端口的增加，需要内存容量更大，速度也更快，中央内存的价格就变得很高，从而使得局域网交换机内存成为性能实现的主要瓶颈。
2.交叉总线式结构交叉总线式结构可在端口间建立直接的点对点连接，这种结构对于简单的单点式（Unicast）信息传输来讲性能很好，但并不适合点对多点的广播式传输。
由于实际网络应用环境中，广播和多播传输方式很常见，所以这种标准的交叉总线方式会带来一些传输问题。
例如，当端口A向端口D传输数据时，端口B和端口C就只能等待。
而当端口A向所有端口广播消息时，就可能会引起目标端口的排队等候。
这样将会消耗掉系统大量带宽，从而影响局域网交换机传输性能。
而且要连接N个端口，就需要N×（N+1）条交叉总线，因而实现成本也会随着端口数量的增加而急剧上升。
3.混合交叉总线式结构鉴于标准交叉总线存在的缺陷，一种混合交叉总线实现方式被提了出来。
该方式的设计思路是将一体的交叉总线矩阵划分成小的交叉矩阵，中间通过一条高性能总线连接。
该结构的优点是减少了交叉总线数，降低了成本，还减少了总线争用。
但连接交叉矩阵的总线成为新的性能瓶颈。
4.环形总线式结构这种结构方式在一个环内最多可支持四个交换引擎，并且允许不同速度的交换矩阵互连，以及环与环间通过交换引擎连接。
由于采用环形结构，所以很容易聚集带宽。
当端口数增加的时候，带宽就相应增加了。
与前述几种结构不同的是，该结构方式有独立的一条控制总线，用于搜集总线状态、处理路由、流量控制和清理数据总线。
以太网交换机结构和原理
以太网交换机结构和原理首先是端口模块，它负责外部设备和交换机之间的物理连接。
每个端口模块通常包括一个物理接口和一个逻辑接口。
物理接口是接入线缆的接口，常见的有RJ-45接口、光纤接口等。
逻辑接口则负责管理该端口的数据流动，对接入的数据进行分析和处理。
交换矩阵是以太网交换机的核心组件，它负责处理数据包的转发和交换。
交换矩阵通过运用复用技术，将多个数据包同时传输到不同的端口的输出队列中，然后根据目的地址进行匹配，找到正确的输出端口并将数据包转发至目标设备。
常见的交换矩阵有共享总线、矩阵式、共享内存等。
共享总线矩阵是一种较为简单的交换机结构，它通过共享一个总线来实现数据包的转发。
当一个数据包到达时，交换机首先会将其存储在内存中，然后通过共享总线依次将数据包发送至目标端口。
这种结构的特点是成本较低，但是容易因总线带宽约束而造成阻塞。
矩阵式交换矩阵采用了矩阵交换技术，能够同时处理多个数据包的转发。
它通过交换矩阵将每个输入端口连接到每个输出端口，并根据目的地址将数据包传输至目标端口，实现了快速的数据转发。
共享内存交换矩阵利用了内存的并行读写能力，能够同时处理多个数据包的转发。
数据包在输入端口接收后暂时存储在共享内存中，然后由交换矩阵根据目的地址将其转发至目标端口。
这种结构的优点是速度快、容量大，但成本较高。
控制模块是以太网交换机的管理中心，它负责控制端口模块和交换矩阵的运行。
控制模块通过解析数据包的目的地址，确定数据包的传输路径，并向交换矩阵下发相应的控制指令。
此外，控制模块还负责维护交换表，记录数据包的源地址、目的地址和对应的输出端口，以便下次转发时快速匹配。
1.当数据包到达交换机时，交换机首先会通过端口模块接收和解析数据包的源地址和目的地址。
2.交换机会检查交换表，查询目的地址对应的输出端口。
如果找到了匹配项，则直接将数据包转发至相应端口；如果未找到匹配项，则将数据包发送至所有的输出端口。
3.接收到数据包的目标设备将会返回一个应答信号，交换机会将该信号交给控制模块进行处理，更新交换表中的源地址和目的地址的映射关系。
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无疑，通过对几种体系设计技术的分析可以看出，使用NP+ASIC的体系设计方式是最为完美的选择。使用ASIC芯片高速处理各种传统的业务，如二层交换、三层路由、ACL、QoS以及组播处理等等，满足核心交换机对于交换机处理性能的需求；而利用NP实现各种非传统或未成熟的业务，根据需要灵活支持IPV6、Load Balancing、VPN、NAT、IDS、策略路由、MPLS、防火墙等多种业务功能，满足核心交换机对于业务按需叠加的需求；同时NP接近ASIC的高效特性又保障了多业务提供的高性能，依然保持了核心交换机对于强大处理能力的需求
交换机的体系结构在很大程度上决定了其处理能力和业务支持能力。目前，业内主要有以下几种常用的技术： !
1 通用CPU的优点是功能易扩展，理论上可以实现任何网络功能，但缺点是性能低下。所以，在交换机的体系结构设计中，通用CPU一般仅用于网络设备的控制和管理。 特别注意：本站所有转载文章言论不代表本站观点，本站所提供的摄影照片，插画，设计作品，如需使用，请与原作者联系
针对这种情况，业内采取了NP+ASIC的设计方式，这种体系结构完 美地满足了强大处理能力、业务按需叠加、业务和性能并重的现代核心交换机设计需求，成为目前核心交换机设计中最为重要的发展方向。 特别画，设计作品，如需使用，请与原作者联系
2 ASIC芯片可以使用硬件方式实现性能极高的多种常用网络功能，单颗芯片就可以实现几百MPPS以上的处理能力。但ASIC芯片一旦开发完毕就很难继续扩展其他应用了，新功能的添加需要芯片研发公司花费较长开发周期。所以，ASIC芯片最合适应用于处理网络中的各种成熟传统功能。 ..
3 FPGA是可以反复编程、擦除、使用以及在外围电路不动的情况下用不同软件就可实现不同功能的一种门阵列芯片，可以在一定程度上灵活地扩展业务处理类型。但可惜的是，FPGA由于技术的限制，发展至今其处理能力还是非常有限的（今年6月份业界推出了10G处理能力的FPGA，但还未得到大规模的成熟应用），造成了FPGA无法很好地同时处理多种协议，不能满意地胜任复杂业务扩展。所以，在交换机体系结构中，FPGA一般仅应用于少量简单协议的扩展。 ..
4 NP网络处理器内部由若干个微码处理器和若干硬件协处理器组成。近几年，NP技术得到了长足的发展，使得NP保留了ASIC高性能处理数据的特性（2002年业界就出现了10G的NP产品，现在业界还出现了少量的40G处理能力的NP产品）。同时，NP通过众多并行运转的微码处理器，能够通过微码编程进行复杂的多业务扩展。NP技术的不足是网络厂商使用NP进行产品设计时需要投入大量的相关开发人员，各厂家的NP需要统一标准，无法进行开发经验的复制，同时NP的性能和ASIC相比依然还存在一些差距，所以NP网络处理器被应用于高端网络产品复杂的多业务扩展，但并不用于网络传统功能的实现。 !