二层以太网交换机功能、性能指标完全详细解释

一、物理特性

交换机的物理特性是指交换机提供的外观特性、物理连接特性、端口配臵、底座类型、扩展能力、堆叠能力以及指示灯设臵，反映了交换机的基本情况。

1．端口配臵端口配臵指交换机包含的端口数目和支持的端口类型，端口配臵情况决定了单台交换机支持的最大连接站点数和连接方式。快速以太网交换机端口类型一般包括10Base-T、100Base-TX、100Base-FX，其中10Base-T和100Base-TX一般是由10M/100M自适应端口提供，有的高性能交换机还提供千兆光纤接口。端口的工作模式分为半双工和全双工两种。自适应是IEEE 802.3工作组发布的标准，为线端的两个设备提供自动协商达到最优互*作模式的机制。通过自动协商，线端的两个设备可以自动从100Base-T4、100Base-TX、

10Base-T中选择端口类型，并选择全双工或半双工工作模式。为了提供方便的级联，有的交换机设臵了单独的Uplink(级联)端口或通过MDI/MDI-X按钮切换，对没有Uplink端口或MDI/MDI-X按钮的交换机则需要使用交叉线互连。

2．模块化交换机的底座类型有三种: 固定、模块和混合。固定型交换机的端口永久安装在交换机上。模块化交换机有可以插接端口模块和上行模块的插槽。混合型交换机既包含固定端口又有可替换的上行端口。模块化提供改变媒体类型和端口速度的灵活性，并可以扩展交换机的端口数量和类型。模块包括可互换媒体端口、可互换模块和可互换上行端口。

3.堆叠特性堆叠为交换机提供简单的端口扩展和统一的管理，提供交换机间高速互连.

4．热插拔热插拔对于减少网络停机时间非常重要，在开机状态下更换元件可以最大程度地避免中断网络的工作。热插拔元件一般包括连接模块、上行模块、风扇和电源。

5.指示灯指示灯可以为用户提供直接明了的交换机工作状态指示，一般包括电源指示灯、端口连接状态指示灯、端口工作模式指示灯、链路活动指示灯、碰撞指示灯、插槽指示灯，有的交换机还提供Console指示灯、带宽利用率指示灯。

6．控制指交换机是否为用户提供简单、方便、直接的*作按钮，包括电源开关、配臵按钮、重臵按钮。

二、功能特性测试

1. 转发类型交换机转发类型分为存储转发(store-and-forward)和快速转发(cut-through)两类。存储转发在本质上和传统的LAN网桥转发方式相同。被转发的帧在输出端口等待，直到交换机完整地收到整个帧才开始转发。快速转发在交换机收到整个帧之前，就已经开始转发,因此可以有效地减少交换延迟。有些交换机提供“自适应快速转发”机制。这种设备支持存储转发和快速转发两种方式，但在某一确定时刻，交换机只在一种方式下工作。缺省情况下，绝大多数交换机都工作在低延迟的快速转发方式。如果帧错误率超过用户设定的阀值，交换机将自动配臵工作在存储转发方式。两种方式之间的切换机制因交换机而异。长预测(Long look-ahead)和短预测(Short look-ahead)是快速转发交换的

另外两个属性。长预测结合了快速转发的低延迟和存储转发的完整性两者的优点，在一个帧的前64字节被处理之后，才开始转发，这样可以防止转发残帧(runt)。与之相反，短预测则在读到帧头（接收到一个有效的MAC地址）后立即转发帧。存储转发是交换机应提供的最基本的工作方式。通过向交换机发送一定数量不同大小的连续帧，测试其转发延迟，分析帧的长度与延迟值之间的关系，确定交换机的转发类型。在快速转发情况下，当帧的长度超过一个确定值之后，延迟值的曲线将变平，不再随帧的长度而增加。而对于存储转发，随着帧长度的增加，转发延迟也相应增加.

2. 过滤过滤的目的是通过去掉某些特定的数据帧提高网络的性能、增强网络的安全性。典型的过滤提供基于源和(或)目的地址或交换机端口的过滤，包括广播、多播、单播，以及错误帧过滤。

3. 消减交换机上的广播风暴会消耗大量带宽，降低正常的网络流量，给网络性能带来很大影响。广播消减的目的是有效地减少网络上的广播风暴。除了广播风暴还有不明目的MAC地址（单播）风暴。消减的目的是通过减少某些特定类型的数据帧提高网络的性能、增强网络的安全性，保证正常或更重要的网络应用正常运行。

4. 端口干路端口干路 (Port Trunking，也称为端口聚集或链路聚集)为交换机提供了端口捆绑技术，允许两个交换机之间通过两个或多个端口并行连接同时传输数据以提供更高的带宽，并提供线路冗余。端口干路是目前许多交换机支持的一个高级特性。

5. 协议支持所有的交换机都利用桥接技术在端口之间转发帧，即具有地址学习功能，自动建立MAC地址和端口对应的转发表，并根据帧的目的MAC地址转发帧到相应的端口。绝大多数交换机支持802.1d跨越树(Spanning Tree)协议。当某个网段的数据包通过某个桥接设备传输到另一个网段，而返回的数据包通过另一个桥接设备返回源地址。这个现象就叫“拓扑环”。跨越树协议能够自动检测网络中出现的逻辑环路，保留并行链路中的一条，而阻塞其他链路，从而达到消除环路的目的, 维持网络中拓扑树的完整性。

6.流量控制当通过一个端口的流量过大，超过了它的处理能力时，就会发生端口阻塞。流量控制的作用是防止在出现阻塞的情况下丢帧。网络拥塞有可能是由线速不匹配（如100M向10M端口发送数据）或突发的集中传输造成的，它可能导致这几种情况：延时增加、丢包、重传增加，网络资源不能有效利用。在半双工方式下，流量控制是通过反向压力（backpressure）技术实现的，模拟产生碰撞，使得信息源降低发送速度。在全双工方式下流量控制一般遵循IEEE 802.3x标准。IEEE 802.3x规定了一种64字节的”Pause”MAC控制帧的格式。当端口发生阻塞时，交换机向信息源发送”Pause”帧，告诉信息源暂停一段时间再发送信息。在实际的网络中，尤其是一般局域网，产生网络拥塞的情况较少，所以有的厂家的交换机并不支持流量控制。高级交换机应支持半双工方式下的反向压力和全双工的IEEE 802.3x。