交換機故障
網(wǎng)絡設備故障通常有兩種表現(xiàn)形式，軟故障和硬故障，所謂軟故障就是指因為誤操作，錯誤配置，病毒等引起的網(wǎng)絡設備的故障，這類故障通常能夠通過更改設置，重新安裝軟件來排除，而硬故障是指網(wǎng)絡設備本身的硬件系統(tǒng)發(fā)生了故障，這類故障一般智能通過更換硬件設備來解決，不過，日常生活中所遇到的故障大部分是軟故障，因此，本章主要涉及網(wǎng)絡設備軟故障的解決。
交換機，英文名稱為“SWITCH”。大家肯定聽說過“程控交換機”這個名詞吧?“程控交換機”是指電話通訊系統(tǒng)中使用的線路交換機。計算機網(wǎng)絡上使用的交換機就是從電話交換機的技術上發(fā)展而來的。一般意義上的交換機是指工作在OSI模型中第二層即數(shù)據(jù)鏈路層上的第二層交換機。從外觀上來看，它與集線器(HUB)基本上沒有太大區(qū)別，都是帶有多個端口的長方形盒狀體，而且都遵循IEEE802.3及其擴展標準，介質(zhì)存取方式也均為CSMA/CD，但是它們在工作原理上還是有著根本的區(qū)別。
交換機的內(nèi)部有一條帶寬很高的背板總線和內(nèi)部交換矩陣，交換機前面的所有端口都連接在背板總線之上。在交換機中還有一個重要的組成部分，那就是內(nèi)存。在這個內(nèi)存中保存著一張MAC地址對照表，它記錄著MAC地址和端口的對應關系。如下圖所示：
當交換機接收到一個數(shù)據(jù)時，首先取出數(shù)據(jù)包中的目標MAC地址，根據(jù)內(nèi)存中所保存的MAC地址表來判斷該數(shù)據(jù)包應該發(fā)送到哪個端口，然后就把數(shù)據(jù)包直接發(fā)送到目標端口。如果沒有在MAC地址表中找到目標端口，則發(fā)送一個廣播包至所有端口，來查找目標端口。只要目標端口所連接的計算機響應，則交換機就“記住”這個端口和MAC地址的對應關系，因為交換機具有學習功能。當下一次接收到一個擁有相同的目標MAC地址的數(shù)據(jù)時，這個數(shù)據(jù)會立即被轉(zhuǎn)發(fā)到相應的端口上，而不用再發(fā)廣播包。這樣就使得數(shù)據(jù)傳輸效率大大提高，且不易出現(xiàn)廣播風暴，也不會有被其它節(jié)點偵聽的安全問題。而集線器不具有這個地址表，所以HUB接收到一個數(shù)據(jù)后，便將該數(shù)據(jù)發(fā)送到所有端口上，所以容易引起廣播風暴，且易被其他節(jié)點偵聽。
MAC地址表在交換機剛剛啟動時，是空白的。當它所連接的計算機通過它的端口進行通信時，交換機即可根據(jù)所接收或發(fā)送的數(shù)據(jù)來得知MAC地址和端口的對應關系，從而更新MAC地址表的內(nèi)容。交換機使用的時間越長，學到的MAC地址就越多，未知的MAC地址就越少，從而廣播就越少，速度就越快。
由交換機構(gòu)建的網(wǎng)絡之所以被稱為交換式網(wǎng)絡，是因為交換機的每一個端口都是獨享帶寬的，這是交換機相比于HUB的最大特點。所有端口都能夠同時進行通訊，并且能夠在全雙工模式下提供雙倍的傳輸速率，也就是說交換機端口可以同時接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)流是雙向的，端口之間互不干擾。比如：PORT1向PORT2發(fā)送數(shù)據(jù)的同時，PORT3可以向PORT4發(fā)送數(shù)據(jù)，這兩個連接都享有獨自的帶寬，互不干擾。假如有一個8端口100Mbps的以太網(wǎng)交換機，如果每個端口同時工作，那么它的總帶寬就是8×100Mbps=800Mbps。
隨著交換技術的發(fā)展，不少高檔交換機提供虛網(wǎng)(VLAN)、網(wǎng)管和路由功能。其中VLAN功能是指在一臺交換機上，經(jīng)過配置后，把它所連接的計算機網(wǎng)絡分為若干個相互獨立的虛擬局域網(wǎng)。劃分VLAN時，可以依據(jù)交換機上的端口，也可以依據(jù)端口所連計算機的MAC地址。如果這些VLAN之間沒有經(jīng)過特殊配置或線路連接，則相互之間不能通信。這一功能可以劃分廣播域，從而減少廣播，提供更加安全的通信。路由功能則是指交換機具有第三層的路由功能，這就是我們常聽說的“第三層交換機”。
常用以太網(wǎng)交換機之間的連接可以通過兩種方式：堆疊和級聯(lián)。堆疊是指通過交換機自帶的堆疊線纜，把多個交換機的堆疊模塊進行連接。級聯(lián)是指通過交叉雙絞線把兩臺或多臺交換機連在一起。由于各個廠商的技術不同，堆疊和級聯(lián)的交換機個數(shù)也不相同。
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