赫斯曼（Hirschmann）    MS4128-L2P ATEX

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交換機(jī)（Switch）意為“開關(guān)”是一種用于電（光）信號轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它可以為接入交換機(jī)的任意兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供獨(dú)享的電信號通路。zui常見的交換機(jī)是以太網(wǎng)交換機(jī)。其他常見的還有語音交換機(jī)、光纖交換機(jī)等。
定義
交換機(jī)
交換（switching）是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設(shè)備自動完成的方法，把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳?yīng)路由上的技術(shù)的統(tǒng)稱。交換機(jī)根據(jù)工作位置的不同，可以分為廣域網(wǎng)交換機(jī)和局域網(wǎng)交換機(jī)。廣域的交換機(jī)（switch）就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設(shè)備，它應(yīng)用在數(shù)據(jù)鏈路層。交換機(jī)有多個端口，每個端口都具有橋接功能，可以連接一個局域網(wǎng)或一臺高性能服務(wù)器或工作站。實(shí)際上，交換機(jī)有時被稱為多端口網(wǎng)橋。
在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，交換概念的提出改進(jìn)了共享工作模式。而HUB集線器就是一種物理層共享設(shè)備，HUB本身不能識別MAC 地址和IP地址，當(dāng)同一局域網(wǎng)內(nèi)的A主機(jī)給B主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)包在以HUB為架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)上是以廣播方式傳輸?shù)模擅恳慌_終端通過驗(yàn)證數(shù)據(jù)報頭的MAC地址來確定是否接收。也就是說，在這種工作方式下，同一時刻網(wǎng)絡(luò)上只能傳輸一組數(shù)據(jù)幀的通訊，如果發(fā)生碰撞還得重試。這種方式就是共享網(wǎng)絡(luò)帶寬。通俗的說，普通交換機(jī)是不帶管理功能的，一根進(jìn)線，其他接口接到電腦上就可以了。
在今天，交換機(jī)以更多的卻是以應(yīng)用需求為導(dǎo)向，在選擇方案和產(chǎn)品時用戶還非常關(guān)心如何有效保證投資收益。在用戶提出需求后，由系統(tǒng)集成商或廠商來為其需求來提供相應(yīng)的服務(wù)，然后再去選擇相應(yīng)的技術(shù)。這點(diǎn)是在網(wǎng)絡(luò)方面表現(xiàn)尤其明顯，廣大用戶，不論是重點(diǎn)行業(yè)用戶還是一般的企業(yè)用戶，在應(yīng)用IT技術(shù)方面更加明智，也更加穩(wěn)健。此外，寬帶的廣泛應(yīng)用、大容量視頻文件的不斷涌現(xiàn)等等都對網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹袠?-交換機(jī)的性能提出了新的要求。
據(jù)《2013-2018年中國交換機(jī)市場競爭格局及投資前景評估報告》中顯示：隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展從技術(shù)驅(qū)動應(yīng)用，轉(zhuǎn)為從應(yīng)用選擇技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)的融合也從理論走向?qū)嵺`；網(wǎng)絡(luò)的安全越來越受到重視。而交換網(wǎng)絡(luò)的智能化提供了解決這些問題的方法。網(wǎng)絡(luò)將在綜合應(yīng)用、速度和覆蓋范圍等方面繼續(xù)發(fā)展。
原理
交換機(jī)工作于OSI參考模型的第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層。交換機(jī)內(nèi)部的CPU會在每個端口成功連接時，通過將MAC地址和端口對應(yīng)，形成一張MAC表。在今后的通訊中，發(fā)往該MAC地址的數(shù)據(jù)包將僅送往其對應(yīng)的端口，而不是所有的端口。因此，交換機(jī)可用于劃分?jǐn)?shù)據(jù)鏈路層廣播，即沖突域；但它不能劃分網(wǎng)絡(luò)層廣播，即廣播域。
交換機(jī)擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機(jī)的所有的端口都掛接在這條背部總線上，控制電路收到數(shù)據(jù)包以后，處理端口會查找內(nèi)存中的地址對照表以確定目的MAC（網(wǎng)卡的硬件地址）的NIC（網(wǎng)卡）掛接在哪個端口上，通過內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口，目的MAC若不存在，廣播到所有的端口，接收端口回應(yīng)后交換機(jī)會“學(xué)習(xí)”新的MAC地址，并把它添加入內(nèi)部MAC地址表中。使用交換機(jī)也可以把網(wǎng)絡(luò)“分段”，通過對照IP地址表，交換機(jī)只允許必要的網(wǎng)絡(luò)流量通過交換機(jī)。通過交換機(jī)的過濾和轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效的減少沖突域，但它不能劃分網(wǎng)絡(luò)層廣播，即廣播域。
端口
交換機(jī)在同一時刻可進(jìn)行多個端口對之間的數(shù)據(jù)傳輸。每一端口都可視為獨(dú)立的物理網(wǎng)段（注：非IP網(wǎng)段），連接在其上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備獨(dú)自享有全部的帶寬，無須同其他設(shè)備競爭使用。當(dāng)節(jié)點(diǎn)A向節(jié)點(diǎn)D發(fā)送數(shù)據(jù)時，節(jié)點(diǎn)B可同時向節(jié)點(diǎn)C發(fā)送數(shù)據(jù)，而且這兩個傳輸都享有網(wǎng)絡(luò)的全部帶寬，都有著自己的虛擬連接。假使這里使用的是10Mbps的以太網(wǎng)交換機(jī)，那么該交換機(jī)這時的總流通量就等于2×10Mbps=20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB時，一個HUB的總流通量也不會超出10Mbps。總之，交換機(jī)是一種基于MAC地址識別，能完成封裝轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。交換機(jī)可以“學(xué)習(xí)”MAC地址，并把其存放在內(nèi)部地址表中，通過在數(shù)據(jù)幀的始發(fā)者和目標(biāo)接收者之間建立臨時的交換路徑，使數(shù)據(jù)幀直接由源地址到達(dá)目的地址。
傳輸
交換機(jī)的傳輸模式有全雙工，半雙工，全雙工/半雙工自適應(yīng)
交換機(jī)的全雙工是指交換機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時也能夠接收數(shù)據(jù)，兩者同步進(jìn)行，這好像我們平時打一樣，說話的同時也能夠聽到對方的聲音。交換機(jī)都支持全雙工。全雙工的好處在于遲延小，速度快。
提到全雙工，就不能不提與之密切對應(yīng)的另一個概念，那就是“半雙工”，所謂半雙工就是指一個時間段內(nèi)只有一個動作發(fā)生，舉個簡單例子，一條窄窄的馬路，同時只能有一輛車通過，當(dāng)有兩輛車對開，這種情況下就只能一輛先過，等到頭兒后另一輛再開，這個例子就形象的說明了半雙工的原理。早期的對講機(jī)、以及早期集線器等設(shè)備都是實(shí)行半雙工的產(chǎn)品。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，半雙工會逐漸退出歷史舞臺。
歷史
“交換機(jī)”是一個舶來詞，源自英文“Switch”，原意是“開關(guān)”，中國技術(shù)界在引入這個詞匯時，翻譯為“交換”。在英文中，動詞“交換”和名詞“交換機(jī)”是同一個詞（注意這里的“交換”特指電信技術(shù)中的信號交換，與物品交換不是同一個概念）。
1993年，局域網(wǎng)交換設(shè)備出現(xiàn)，1994年，國內(nèi)掀起了交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的熱潮。其實(shí)，交換技術(shù)是一個具有簡化、低價、高性能和口密集特點(diǎn)的交換產(chǎn)品，體現(xiàn)了橋接技術(shù)的復(fù)雜交換技術(shù)在OSI參考模型的第二層操作。與橋接器一樣，交換機(jī)按每一個包中的MAC地址相對簡單地決策信息轉(zhuǎn)發(fā)。而這種轉(zhuǎn)發(fā)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(jī)轉(zhuǎn)發(fā)延遲很小，操作接近單個局域網(wǎng)性能，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了普通橋接互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)發(fā)性能。
交換技術(shù)允許共享型和型的局域網(wǎng)段進(jìn)行帶寬調(diào)整，以減輕局域網(wǎng)之間信息流通出現(xiàn)的瓶頸問題。已有以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、FDDI和ATM技術(shù)的交換產(chǎn)品。
類似傳統(tǒng)的橋接器，交換機(jī)提供了許多網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)功能。交換機(jī)能經(jīng)濟(jì)地將網(wǎng)絡(luò)分成小的沖突網(wǎng)域，為每個工作站提供更高的帶寬。協(xié)議的透明性使得交換機(jī)在軟件配置簡單的情況下直接安裝在多協(xié)議網(wǎng)絡(luò)中；交換機(jī)使用現(xiàn)有的電纜、中繼器、集線器和工作站的網(wǎng)卡，不必作高層的硬件升級；交換機(jī)對工作站是透明的，這樣管理開銷低廉，簡化了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的增加、移動和網(wǎng)絡(luò)變化的操作。
利用專門設(shè)計(jì)的集成電路可使交換機(jī)以線路速率在所有的端口并行轉(zhuǎn)發(fā)信息，提供了比傳統(tǒng)橋接器高得多的操作性能。如理論上單個以太網(wǎng)端口對含有64個八進(jìn)制數(shù)的數(shù)據(jù)包，可提供14880bps的傳輸速率。這意味著一臺具有12個端口、支持6道并行數(shù)據(jù)流的“線路速率”以太網(wǎng)交換器必須提供89280bps的總體吞吐率（6道信息流X14880bps/道信息流）。集成電路技術(shù)使得交換器在更多端口的情況下得以實(shí)現(xiàn)上述性能，其端口造價低于傳統(tǒng)型橋接器。
分類
從廣義上來看，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)分為兩種：廣域網(wǎng)交換機(jī)和局域網(wǎng)交換機(jī)。廣域網(wǎng)交換機(jī)主要應(yīng)用于電信領(lǐng)域，提供通信用的基礎(chǔ)平臺。而局域網(wǎng)交換機(jī)則應(yīng)用于局域網(wǎng)絡(luò)，用于連接終端設(shè)備，如PC機(jī)及網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)等。從傳輸介質(zhì)和傳輸速度上可分為以太網(wǎng)交換機(jī)、快速以太網(wǎng)交換機(jī)、千兆以太網(wǎng)交換機(jī)、FDDI交換機(jī)、ATM交換機(jī)和令牌環(huán)交換機(jī)等。從規(guī)模應(yīng)用上又可分為企業(yè)級交換機(jī)、部門級交換機(jī)和工作組交換機(jī)等。各廠商劃分的尺度并不是**的，一般來講，企業(yè)級交換機(jī)都是機(jī)架式，部門級交換機(jī)可以是機(jī)架式（插槽數(shù)較少），也可以是固定配置式，而工作組級交換機(jī)為固定配置式（功能較為簡單）。另一方面，從應(yīng)用的規(guī)模來看，作為骨干交換機(jī)時，支持500個信息點(diǎn)以上大型企業(yè)應(yīng)用的交換機(jī)為企業(yè)級交換機(jī)，支持300個信息點(diǎn)以下中型企業(yè)的交換機(jī)為部門級交換機(jī)，而支持100個信息點(diǎn)以內(nèi)的交換機(jī)為工作組級交換機(jī)。本文所介紹的交換機(jī)指的是局域網(wǎng)交換機(jī)。 
以太網(wǎng)機(jī)
隨著計(jì)算機(jī)及其互聯(lián)技術(shù)（也即通常所謂的“網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”）的迅速發(fā)展，以太網(wǎng)成為了迄今為止普及率zui高的短距離二層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。而以太網(wǎng)的核心部件就是以太網(wǎng)交換機(jī)。
不論是人工交換還是程控交換，都是為了傳輸語音信號，是需要獨(dú)占線路的“電路交換”。而以太網(wǎng)是一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，需要傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)，因此采用的是“分組交換”。但無論采取哪種交換方式，交換機(jī)為兩點(diǎn)間提供“獨(dú)享通路”的特性不會改變。就以太網(wǎng)設(shè)備而言，交換機(jī)和集線器的本質(zhì)區(qū)別就在于：當(dāng)A發(fā)信息給B時，如果通過集線器，則接入集線器的所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都會收到這條信息（也就是以廣播形式發(fā)送），只是網(wǎng)卡在硬件層面就會過濾掉不是發(fā)給本機(jī)的信息；而如果通過交換機(jī)，除非A通知交換機(jī)廣播，否則發(fā)給B的信息C絕不會收到（獲取交換機(jī)控制權(quán)限從而監(jiān)聽的情況除外）。
以太網(wǎng)交換機(jī)廠商根據(jù)市場需求，推出了三層甚至四層交換機(jī)。但無論如何，其核心功能仍是二層的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包交換，只是帶有了一定的處理IP層甚至更高層數(shù)據(jù)包的能力。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)是一個擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的器材，能為子網(wǎng)絡(luò)中提供更多的連接端口，以便連接更多的計(jì)算機(jī)。隨著通信業(yè)的發(fā)展以及國民經(jīng)濟(jì)信息化的推進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)市場呈穩(wěn)步上升態(tài)勢。它具有性能價格比高、高度靈活、相對簡單、易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。
光交換機(jī)
光交換是人們正在研制的下一代交換技術(shù)。所有的交換技術(shù)都是基于電信號的，即使是的光纖交換機(jī)也是先將光信號轉(zhuǎn)為電信號，經(jīng)過交換處理后，再轉(zhuǎn)回光信號發(fā)到另一根光纖。由于光電轉(zhuǎn)換速率較低，同時電路的處理速度存在物理學(xué)上的瓶頸，因此人們希望設(shè)計(jì)出一種無需經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換的“光交換機(jī)”，其內(nèi)部不是電路而是光路，邏輯原件不是開關(guān)電路而是開關(guān)光路。這樣將大大提高交換機(jī)的處理速率。
遠(yuǎn)程配置
交換機(jī)除了可以通過“Console”端口與計(jì)算機(jī)直接連接，還可以通過普通端口連接。此時配置交換機(jī)就不能用本地配置，而是需要通過net或者Web瀏覽器的方式實(shí)現(xiàn)交換機(jī)配置。具體配置方法如下：
1、net
net協(xié)議是一種遠(yuǎn)程訪問協(xié)議，可以通過它登錄到交換機(jī)進(jìn)行配置。
假設(shè)交換機(jī)IP為：192.168.0.1，通過net進(jìn)行交換機(jī)配置只需兩步：
第1步，單擊開始，運(yùn)行，輸入“net 192.168.0.1”
第2步，輸入好后，單擊“確定”按鈕，或單擊回車鍵，建立與遠(yuǎn)程交換機(jī)的連接。然后，就可以根據(jù)實(shí)際需要對該交換機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的配置和管理了。
2、Web
通過Web界面，可以對交換機(jī)設(shè)置，方法如下：
第1步，運(yùn)行Web瀏覽器，在地址欄中輸入交換機(jī)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，連接建立，可進(jìn)入交換機(jī)配置系統(tǒng)。
第4步，根據(jù)提示進(jìn)行交換機(jī)設(shè)置和參數(shù)修改。