電話交換機知識匯總，很全面的交換機知識

目前交換機在傳送源和目的端口的數據包時通常采用直通式交換、存儲轉發式和碎片隔離方式三種數據包交換方式。目前的存儲轉發式是電話交換機的主流交換方式。

1、直通交換方式（Cut-through）

采用直通交換方式的以太網交換機可以理解為在各端口間是縱橫交叉的線路矩陣電話交換機。它在輸入端口檢測到一個數據包時，檢查該包的包頭，獲取包的目的地址，啟動內部的動態查找表轉換成相應的輸出端口，在輸入與輸出交叉處接通，把數據包直通到相應的端口，實現交換功能。由于它只檢查數據包的包頭（通常只檢查14個字節），不需要存儲，所以切入方式具有延遲小，交換速度快的優點。所謂延遲（Latency）是指數據包進入一個網絡設備到離開該設備所花的時間。

它的缺點主要有三個方面：一是因為數據包內容并沒有被以太網交換機保存下來，所以無法檢查所傳送的數據包是否有誤，不能提供錯誤檢測能力；第二，由于沒有緩存，不能將具有不同速率的輸入／輸出端口直接接通，而且容易丟包。如果要連到高速網絡上，如提供快速以太網（100BASE－T）、FDDI或ATM連接，就不能簡單地將輸入／輸出端口“接通”，因為輸入／輸出端口間有速度上的差異，須提供緩存；第三，當以太網交換機的端口增加時，交換矩陣變得越來越復雜，實現起來就越困難。

2、存儲轉發方式（Store-and-Forward）

存儲轉發（Store and Forward）是計算機網絡領域使用得技術之一，以太網交換機的控制器先將輸入端口到來的數據包緩存起來，先檢查數據包是否正確，并過濾掉沖突包錯誤。確定包正確后，取出目的地址，通過查找表找到想要發送的輸出端口地址，然后將該包發送出去。正因如此，存儲轉發方式在數據處理時延時大，這是它的不足，但是它可以對進入交換機的數據包進行錯誤檢測，并且能支持不同速度的輸入／輸出端口間的交換，可有效地改善網絡性能。它的另一優點就是這種交換方式支持不同速度端口間的轉換，保持高速端口和低速端口間協同工作。實現的辦法是將10Mbps低速包存儲起來，再通過100Mbps速率轉發到端口上。

3、碎片隔離式（Fragment Free）

這是介于直通式和存儲轉發式之間的一種解決方案。它在轉發前先檢查數據包的長度是否夠64個字節（512 bit），如果小于64字節，說明是假包（或稱殘幀），則丟棄該包；如果大于64字節，則發送該包。該方式的數據處理速度比存儲轉發方式快，但比直通式慢，但由于能夠避免殘幀的轉發，所以被廣泛應用于低檔交換機中。

使用這類交換技術的交換機一般是使用了一種特殊的緩存。這種緩存是一種先進先出的FIFO（First In First Out），比特從一端進入然后再以同樣的順序從另一端出來。當幀被接收時，它被保存在FIFO中。如果幀以小于512比特的長度結束，那么FIFO中的內容（殘幀）就會被丟棄。因此，不存在普通直通轉發交換機存在的殘幀轉發問題，是一個非常好的解決方案。數據包在轉發之前將被緩存保存下來，從而確保碰撞碎片不通過網絡傳播，能夠在很大程度上提高網絡傳輸效率。

交換機 : 背板帶寬

交換機的背板帶寬，是交換機接口處理器或接口卡和數據總線間所能吞吐的最大數據量。背板帶寬標志了交換機總的數據交換能力，單位為Gbps，也叫交換帶寬，一般的交換機的背板帶寬從幾Gbps到上百Gbps不等。一臺交換機的背板帶寬越高，所能處理數據的能力就越強，但同時設計成本也會越高。

一般來講，計算方法如下:

1）線速的背板帶寬

考察交換機上所有端口能提供的總帶寬。計算公式為端口數*相應端口速率*2（全雙工模式）如果總帶寬≤標稱背板帶寬，那么在背板帶寬上是線速的。

2）第二層包轉發線速

第二層包轉發率=千兆端口數量×1.488Mpps+百兆端口數量*0.1488Mpps+其余類型端口數*相應計算方法，如果這個速率能≤標稱二層包轉發速率，那么交換機在做第二層交換的時候可以做到線速。

3）第三層包轉發線速

第三層包轉發率=千兆端口數量×1.488Mpps+百兆端口數量*0.1488Mpps+其余類型端口數*相應計算方法，如果這個速率能≤標稱三層包轉發速率，那么交換機在做第三層交換的時候可以做到線速。

那么，1.488Mpps是怎么得到的呢?

包轉發線速的衡量標準是以單位時間內發送64byte的數據包（最小包）的個數作為計算基準的

對于千兆以太網來說，計算方法如下：1，000，000，000bps/8bit/（64＋8＋12）byte=1,488,095pps 說明：當以太網幀為64byte時，需考慮8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開銷。故一個線速的千兆以太網端口在轉發64byte包時的包轉發率為1.488Mpps。快速以太網的統速端口包轉發率正好為千兆以太網的十分之一，為148.8mpps。

對于萬兆以太網，一個線速端口的包轉發率為14.88Mpps。

對于千兆以太網，一個線速端口的包轉發率為1.488Mpps。

對于快速以太網，一個線速端口的包轉發率為0.1488Mpps。

對于OC－12的POS端口，一個線速端口的包轉發率為1.17Mpps。

對于OC－48的POS端口，一個線速端口的包轉發率為468MppS。

所以說，如果能滿足上面三個條件，那么我們就說這款交換機做到了線性無阻塞

背板帶寬資源的利用率與交換機的內部結構息息相關。目前交換機的內部結構主要有以下幾種：一是共享內存結構，這種結構依賴中心交換引擎來提供全端口的高性能連接，由核心引擎檢查每個輸入包以決定路由。這種方法需要很大的內存帶寬、很高的管理費用，尤其是隨著交換機端口的增加，中央內存的價格會很高，因而交換機內核成為性能實現的瓶頸；二是交叉總線結構，它可在端口間建立直接的點對點連接，這對于單點傳輸性能很好，但不適合多點傳輸；三是混合交叉總線結構，這是一種混合交叉總線實現方式，它的設計思路是，將一體的交叉總線矩陣劃分成小的交叉矩陣，中間通過一條高性能的總線連接。其優點是減少了交叉總線數，降低了成本，減少了總線爭用；但連接交叉矩陣的總線成為新的性能瓶頸。

交換機 : 端口數量

交換機設備的端口數量是交換機直觀的衡量因素，通常此參數是針對固定端口交換機而言，常見的標準的固定端口交換機端口數有8、12、16、24、48等幾種。而非標準的端口數主要有：4端口，5端口、10端口、12端口、20端口、22端口和32端口等。

固定端口交換機雖然相對來說價格便宜一些，但由于它只能提供有限的端口和固定類型的接口，因此，無論從可連接的用戶數量上，還是所從可使用的傳輸介質上來講都具有一定的局限性，但這種交換機在工作組中應用較多，一般適用于小型網絡、桌面交換環境。