交換技術(shù)以太網(wǎng)交換的基本原理

9.3.1 以太網(wǎng)交換的基本原理
以太網(wǎng)交換的基本功能是實(shí)現(xiàn)MAC幀的轉(zhuǎn)發(fā)，所以又稱為第二層交換。與其他交換機(jī)相似，以太網(wǎng)交換機(jī)也是由輸人輸出接口（這里稱為端口）、內(nèi)部交換網(wǎng)絡(luò)和交換控制器等組成。圖9-8示出以太網(wǎng)交換機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，各端口及連接它們的內(nèi)部交換網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了轉(zhuǎn)發(fā)部分，而交換控制器的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)控制。
在以太網(wǎng)交換機(jī)中，幀的轉(zhuǎn)發(fā)方式主要有兩種：直通轉(zhuǎn)發(fā)和存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。這兩種方式所采用的交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和幀的轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程是不同的。
1.直通（Cut-through)方式
考慮到以太網(wǎng)交換機(jī)的規(guī)模一般較小，單臺(tái)交換機(jī)的端口數(shù)一般不超過(guò)32，因此不需采用多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)。在直通方式下，為了適應(yīng)高速轉(zhuǎn)發(fā)的需要，一般采用開關(guān)矩陣型的空分交換網(wǎng)絡(luò)（Crossbar,參看第6章圖6-15),不設(shè)幀緩存器。

交換機(jī)的每個(gè)輸人端口首先識(shí)別到達(dá)MAC幀的目的地址；然后查找轉(zhuǎn)發(fā)表，以確定該幀的輸出端口號(hào)；據(jù)此啟動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)控制邏輯，建立輸人與輸出端口之間的交叉連接，將該幀從相應(yīng)的端口發(fā)送出去；幀轉(zhuǎn)發(fā)完畢后，即釋放連接。如果到達(dá)幀的目的地址就在本端口所屬的網(wǎng)段內(nèi)，則不予轉(zhuǎn)發(fā)。如果到達(dá)幀的目的地址是組地址，則要向該組地址所對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)。
直通方式最大限度地減小了轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延，因?yàn)榻粨Q機(jī)只需要讀取幀首定界符之后的目的地址字段，就可以決定向哪一個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)，而不需要等待收完整個(gè)幀后再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。這是直通方式的優(yōu)點(diǎn)。但是，由于不設(shè)幀的緩存器，交換機(jī)無(wú)法對(duì)出錯(cuò)的幀進(jìn)行過(guò)濾；也無(wú)法實(shí)現(xiàn)速率的轉(zhuǎn)換，也就是說(shuō)在轉(zhuǎn)發(fā)每個(gè)幀的過(guò)程中輸出速率必須等于輸入速率。此外，當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上輸人端口到達(dá)的幀需要同時(shí)或接近同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)到同一輸出端口時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生沖突，從而引起幀的丟失。

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