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交換機計算機網路發展

發布時間:2022-07-04 06:04:28

『壹』 簡述計算機網路的形成與發展過程

計算機網路的形成與發展經歷了四個階段:

1.第1階段:20世紀60年代末到20世紀70年代初為計算機網路發展的萌芽階段。

其主要特徵是:為了增加系統的計算能力和資源共享,把小型計算機連成實驗性的網路。第一個遠程分組交換網叫ARPANET,是由美國國防部於1969年建成的,第一次實現了由通信網路和資源網路復合構成計算機網路系統。

2.第2階段:20世紀70年代中後期是區域網絡(LAN)發展的重要階段。

其主要特徵為:區域網絡作為一種新型的計算機體系結構開始進入產業部門。區域網技術是從遠程分組交換通信網路和I/O匯流排結構計算機系統派生出來的。

1976年,美國Xerox公司的Palo Alto研究中心推出乙太網(Ethernet),它成功地採用了夏威夷大學ALOHA無線電網路系統的基本原理,使之發展成為第一個匯流排競爭式區域網絡。

3.第3階段:整個20世紀80年代是計算機區域網絡的發展時期。

其主要特徵是:區域網絡完全從硬體上實現了ISO的開放系統互連通信模式協議的能力。

計算機區域網及其互連產品的集成,使得區域網與局域互連、區域網與各類主機互連,以及區域網與廣域網互連的技術越來越成熟。綜合業務數據通信網路(ISDN)和智能化網路(IN)的發展,標志著區域網絡的飛速發展。

4.第4階段:20世紀90年代初至現在是計算機網路飛速發展的階段。

其主要特徵是:計算機網路化,協同計算能力發展以及全球互連網路(Internet)的盛行。計算機的發展已經完全與網路融為一體,體現了「網路就是計算機」的口號。

拓展資料:

計算機網路,是指將地理位置不同的具有獨立功能的多台計算機及其外部設備,通過通信線路連接起來,在網路操作系統,網路管理軟體及網路通信協議的管理和協調下,實現資源共享和信息傳遞的計算機系統。

從整體上來說計算機網路就是把分布在不同地理區域的計算機與專門的外部設備用通信線路互聯成一個規模大、功能強的系統,從而使眾多的計算機可以方便地互相傳遞信息,共享硬體、軟體、數據信息等資源。計算機網路向用戶提供的最重要的功能有兩個,即連通性和共享。

簡單來說,計算機網路就是由通信線路互相連接的許多自主工作的計算機構成的集合體。

『貳』 計算機網路方面有沒有關於交換機和路由器的詳細解釋

第二層交換機和路由器的區別

傳統交換機從網橋發展而來,屬於OSI第二層即數據鏈路層設備。它根據MAC地址定址,通過站表選擇路由,站表的建立和維護由交換機自動進行。路由器屬於OSI第三層即網路層設備,它根據IP地址進行定址,通過路由表路由協議產生。交換機最大的好處是快速,由於交換機只須識別幀中MAC地址,直接根據MAC地址產生選擇轉發埠演算法簡單,便於ASIC實現,因此轉發速度極高。但交換機的工作機制也帶來一些問題。

1.迴路:根據交換機地址學習和站表建立演算法,交換機之間不允許存在迴路。一旦存在迴路,必須啟動生成樹演算法,阻塞掉產生迴路的埠。而路由器的路由協議沒有這個問題,路由器之間可以有多條通路來平衡負載,提高可靠性。

2.負載集中:交換機之間只能有一條通路,使得信息集中在一條通信鏈路上,不能進行動態分配,以平衡負載。而路由器的路由協議演算法可以避免這一點,OSPF路由協議演算法不但能產生多條路由,而且能為不同的網路應用選擇各自不同的最佳路由。

3.廣播控制:交換機只能縮小沖突域,而不能縮小廣播域。整個交換式網路就是一個大的廣播域,廣播報文散到整個交換式網路。而路由器可以隔離廣播域,廣播報文不能通過路由器繼續進行廣播。

4.子網劃分:交換機只能識別MAC地址。MAC地址是物理地址,而且採用平坦的地址結構,因此不能根據MAC地址來劃分子網。而路由器識別IP地址,IP地址由網路管理員分配,是邏輯地址且IP地址具有層次結構,被劃分成網路號和主機號,可以非常方便地用於劃分子網,路由器的主要功能就是用於連接不同的網路。

5.保密問題:雖說交換機也可以根據幀的源MAC地址、目的MAC地址和其他幀中內容對幀實施過濾,但路由器根據報文的源IP地址、目的IP地址、TCP埠地址等內容對報文實施過濾,更加直觀方便。

6.介質相關:交換機作為橋接設備也能完成不同鏈路層和物理層之間的轉換,但這種轉換過程比較復雜,不適合ASIC實現,勢必降低交換機的轉發速度。因此目前交換機主要完成相同或相似物理介質和鏈路協議的網路互連,而不會用來在物理介質和鏈路層協議相差甚元的網路之間進行互連。而路由器則不同,它主要用於不同網路之間互連,因此能連接不同物理介質、鏈路層協議和網路層協議的網路。路由器在功能上雖然占據了優勢,但價格昂貴,報文轉發速度低。 近幾年,交換機為提高性能做了許多改進,其中最突出的改進是虛擬網路和三層交換。

劃分子網可以縮小廣播域,減少廣播風暴對網路的影響。路由器每一介面連接一個子網,廣播報文不能經過路由器廣播出去,連接在路由器不同介面的子網屬於不同子網,子網范圍由路由器物理劃分。對交換機而言,每一個埠對應一個網段,由於子網由若干網段構成,通過對交換機埠的組合,可以邏輯劃分子網。廣播報文只能在子網內廣播,不能擴散到別的子網內,通過合理劃分邏輯子網,達到控制廣播的目的。由於邏輯子網由交換機埠任意組合,沒有物理上的相關性,因此稱為虛擬子網,或叫虛擬網。虛擬網技術不用路由器就解決了廣播報文的隔離問題,且虛擬網內網段與其物理位置無關,即相鄰網段可以屬於不同虛擬網,而相隔甚遠的兩個網段可能屬於不同虛擬網,而相隔甚遠的兩個網段可能屬於同一個虛擬網。不同虛擬網內的終端之間不能相互通信,增強了對網路內數據的訪問控制。交換機和路由器是性能和功能的矛盾體,交換機交換速度快,但控制功能弱,路由器控制性能強,但報文轉發速度慢。解決這個矛盾的最新技術是三層交換,既有交換機線速轉發報文能力,又有路由器良好的控制功能。

『叄』 cisco交換機的技術發展史

「交換機」是一個舶來詞,源自英文「Switch,原意是「開關」,我國技術界在引入這個詞彙時,翻譯為「交換」。在英文中,動詞「交換」和名詞「交換機」是同一個詞(注意這里的「交換」特指電信技術中的信號交換,與物品交換不是同一個概念)。
1993年,區域網交換設備出現,1994年,國內掀起了交換網路技術的熱潮。其實,交換技術是一個具有簡化、低價、高性能和高埠密集特點的交換產品,體現了橋接技術的復雜交換技術在OSI參考模型的第二層操作。與橋接器一樣,交換機按每一個包中的MAC地址相對簡單地決策信息轉發。而這種轉發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轉發延遲很小,操作接近單個區域網性能,遠遠超過了普通橋接互聯網路之間的轉發性能。
交換技術允許共享型和專用型的區域網段進行帶寬調整,以減輕區域網之間信息流通出現的瓶頸問題。如今已有乙太網、快速乙太網、FDDI和ATM技術的交換產品。
類似傳統的橋接器,交換機提供了許多網路互聯功能。交換機能經濟地將網路分成小的沖突網域,為每個工作站提供更高的帶寬。協議的透明性使得交換機在軟體配置簡單的情況下直接安裝在多協議網路中;交換機使用現有的電纜、中繼器、集線器和工作站的網卡,不必作高層的硬體升級;交換機對工作站是透明的,這樣管理開銷低廉,簡化了網路節點的增加、移動和網路變化的操作。
利用專門設計的集成電路可使交換機以線路速率在所有的埠並行轉發信息,提供了比傳統橋接器高得多的操作性能。如理論上單個乙太網埠對含有64個八進制數的數據包,可提供14880bps的傳輸速率。這意味著一台具有12個埠、支持6道並行數據流的「線路速率」乙太網交換器必須提供89280bps的總體吞吐率(6道信息流X14880bps/道信息流)。專用集成電路技術使得交換器在更多埠的情況下得以實現上述性能,其埠造價低於傳統型橋接器。 電信號交換的歷史應當追溯到電話出現的初期。當電話被發明後,只需要一根足夠長的導線,加上末端的兩台電話,就可以使相距很遠的兩個人進行語音交談。
電話增多後,要使每個擁有電話的人都能相互通信,我們不可能每兩台電話機之間有拉上一根線。於是人們設立了電話局,每個電話用戶都接一根線到電話局的一個大電路板上。當A希望和B通話時,就請求電話局的接線員接通B的電話。接線員用一根導線,一頭插在A接到電路板上的孔,另一頭插到B的孔,這就是「接續」,相當於臨時給A和B拉了一條電話線,這時雙方就可以通話了。當通話完畢後,接線員將電線拆下,這就是「拆線」。整個過程就是「人工交換」,它實際上就是一個「合上開關」和「斷開開關」的過程。因此,把「交換」譯為「開關」從技術上講更容易讓人理解。 人工交換的效率太低,不能滿足大規模部署電話的需要。隨著半導體技術的發展和開關電路技術的成熟,人們發現可以利用電子技術替代人工交換。電話終端用戶只要向電子設備發送一串電信號,電子設備就可以根據預先設定的程序,將請求方和被請求方的電路接通,並且獨占此電路,不會與第三方共享(當然,由於設計缺陷的緣故,可能會出現多人共享電路的情況,也就是俗稱的「串線」)。這種交換方式被稱為「程式控制交換」。而這種設備也就是「程式控制交換機」。
由於程式控制交換的技術長期被發達國家壟斷,設備昂貴,我國的電話普及率一直不高。隨著當年華為、中興通訊等企業陸續自主研製出程式控制交換機,電話在我國得到迅速地普及。
如今,語音程式控制交換機普遍使用的通信協議為七號信令(Signalling System No.7) 隨著計算機及其互聯技術(也即通常所謂的「網路技術」)的迅速發展,乙太網成為了迄今為止普及率最高的短距離二層計算機網路。而乙太網的核心部件就是乙太網交換機。
不論是人工交換還是程式控制交換,都是為了傳輸語音信號,是需要獨占線路的「電路交換」。而乙太網是一種計算機網路,需要傳輸的是數據,因此採用的是「分組交換」。但無論採取哪種交換方式,交換機為兩點間提供「獨享通路」的特性不會改變。就乙太網設備而言,交換機和集線器的本質區別就在於:當A發信息給B時,如果通過集線器,則接入集線器的所有網路節點都會收到這條信息(也就是以廣播形式發送),只是網卡在硬體層面就會過濾掉不是發給本機的信息;而如果通過交換機,除非A通知交換機廣播,否則發給B的信息C絕不會收到(獲取交換機控制許可權從而監聽的情況除外)。
如今,乙太網交換機廠商根據市場需求,推出了三層甚至四層交換機。但無論如何,其核心功能仍是二層的乙太網數據包交換,只是帶有了一定的處理IP層甚至更高層數據包的能力。 光交換是人們正在研製的下一代交換技術。如今所有的交換技術都是基於電信號的,即使是如今的光纖交換機也是先將光信號轉為電信號,經過交換處理後,再轉回光信號發到另一根光纖。由於光電轉換速率較低,同時電路的處理速度存在物理學上的瓶頸,因此人們希望設計出一種無需經過光電轉換的「光交換機」,其內部不是電路而是光路,邏輯原件不是開關電路而是開關光路。這樣將大大提高交換機的處理速率。

『肆』 簡述計算機網路的各個發展階段

計算機網路的發展可分為以下四個階段。
(1)面向終端的計算機通信網:其特點是計算機是網路的中心和控制者,終端圍繞中心計算機分布在各處,呈分層星型結構,各終端通過通信線路共享主機的硬體和軟體資源,計算機的主要任務還是進行批處理,在20世紀60年代出現分時系統後,則具有互動式處理和成批處理能力。
(2)分組交換網:分組交換網由通信子網和資源子網組成,以通信子網為中心,不僅共享通信子網的資源,還可共享資源子網的硬體和軟體資源。網路的共享採用排隊方式,即由結點的分組交換機負責分組的存儲轉發和路由選擇,給兩個進行通信的用戶段續(或動態)分配傳輸帶寬,這樣就可以大大提高通信線路的利用率,非常適合突發式的計算機數據。
(3)形成計算機網路體系結構:為了使不同體系結構的計算機網路都能互聯,國際標准化組織ISO提出了一個能使各種計算機在世界范圍內互聯成網的標准框架—開放系統互連基本參考模型OSI.。這樣,只要遵循OSI標准,一個系統就可以和位於世界上任何地方的、也遵循同一標準的其他任何系統進行通信。
(4)高速計算機網路:其特點是採用高速網路技術,綜合業務數字網的實現,多媒體和智能型網路的興起。

『伍』 計算機網路發展的現狀與趨勢

計算機的發揮現狀是甚至是非常好的良好發展前景

『陸』 計算機網路的發展歷程

中國計算機網路設備製造行業是改革開放後成長起來的,早期與世界先進水平存在巨大差距;但受益於計算機網路設備行業生產技術不斷提高以及下游需求市場不斷擴大,我國計算機網路設備製造行業發展十分迅速。近兩年,隨著我國國民經濟的快速發展以及國際金融危機的逐漸消退,計算機網路設備製造行業獲得良好發展機遇,中國已成為全球計算機網路設備製造行業重點發展市場。
2010年我國計算機網路設備製造行業規模以上企業有171家,全年實現銷售收入385.70億元,同比增長15.64%;實現利潤總額39.83億元,同比增長24.93%;產品銷售利潤為72.18億元,同比增長44.34%。2011年,在國內宏觀經濟向好的環境及電信產業投資高速增長產生的需求帶動下,計算機網路設備製造行業將繼續保持較好發展。2011年1-5月,計算機網路設備製造行業銷售收入較上年同期增長19.78%;利潤總額較上年同期增長48.61%;產品銷售利潤則較上年同期增長42.36%。
我國計算機網路設備製造企業主要分布在華東和華南地區,其中又以廣東、江蘇、浙江三地企業分布最為集中,且是全國計算機網路設備製造行業發展領先的地區,2010年行業銷售收入均在84億元以上。與此同時,四川、湖北及上海地區的計算機網路設備製造行業也得到了快速發展,2010年銷售收入增長率均在30%以上。
第一代計算機網路---遠程終端聯機階段;
第二代計算機網路---計算機網路階段;
第三代計算機網路---計算機網路互聯階段;
第四代計算機網路---國際互聯網與信息高速公路階段; 20世紀60年代,美蘇冷戰期間,美國國防部領導的遠景研究規劃局ARPA提出要研製一種嶄新的網路對付來自前蘇聯的核攻擊威脅。因為當時,傳統的電路交換的電信網雖已經四通八達,但戰爭期間,一旦正在通信的電路有一個交換機或鏈路被炸,則整個通信電路就要中斷,如要立即改用其他迂迴電路,還必須重新撥號建立連接,這將要延誤一些時間。這個新型網路必須滿足一些基本要求:
1:不是為了打電話,而是用於計算機之間的數據傳送。
2:能連接不同類型的計算機。
3:所有的網路節點都同等重要,這就大大提高了網路的生存性。
4:計算機在通信時,必須有迂迴路由。當鏈路或結點被破壞時,迂迴路由能使正在進行的通信自動地找到合適的路由。
5:網路結構要盡可能地簡單,但要非常可靠地傳送數據。
根據這些要求,一批專家設計出了使用分組交換的新型計算機網路。而且,用電路交換來傳送計算機數據,其線路的傳輸速率往往很低。因為計算機數據是突發式地出現在傳輸線路上的,比如,當用戶閱讀終端屏幕上的信息或用鍵盤輸入和編輯一份文件時或計算機正在進行處理而結果尚未返回時,寶貴的通信線路資源就被浪費了。
分組交換是採用存儲轉發技術。把欲發送的報文分成一個個的「分組」,在網路中傳送。分組的首部是重要的控制信息,因此分組交換的特徵是基於標記的。分組交換網由若干個結點交換機和連接這些交換機的鏈路組成。從概念上講,一個結點交換機就是一個小型的計算機,但主機是為用戶進行信息處理的,結點交換機是進行分組交換的。每個結點交換機都有兩組埠,一組是與計算機相連,鏈路的速率較低。一組是與高速鏈路和網路中的其他結點交換機相連。注意,既然結點交換機是計算機,那輸入和輸出埠之間是沒有直接連線的,它的處理過程是:將收到的分組先放入緩存,結點交換機暫存的是短分組,而不是整個長報文,短分組暫存在交換機的存儲器(即內存)中而不是存儲在磁碟中,這就保證了較高的交換速率。再查找轉發表,找出到某個目的地址應從那個埠轉發,然後由交換機構將該分組遞給適當的埠轉發出去。各結點交換機之間也要經常交換路由信息,但這是為了進行路由選擇,當某段鏈路的通信量太大或中斷時,結點交換機中運行的路由選擇協議能自動找到其他路徑轉發分組。通訊線路資源利用率提高:當分組在某鏈路時,其他段的通信鏈路並不被通信的雙方所佔用,即使是這段鏈路,只有當分組在此鏈路傳送時才被佔用,在各分組傳送之間的空閑時間,該鏈路仍可為其他主機發送分組。可見採用存儲轉發的分組交換的實質上是採用了在數據通信的過程中動態分配傳輸帶寬的策略。 Internet的基礎結構大體經歷了三個階段的演進,這三個階段在時間上有部分重疊。
1:從單個網路ARPAnet向互聯網發展:1969年美國國防部創建了第一個分組交換網ARPAnet只是一個單個的分組交換網,所有想連接在它上的主機都直接與就近的結點交換機相連,它規模增長很快,到70年代中期,人們認識到僅使用一個單獨的網路無法滿足所有的通信問題。於是ARPA開始研究很多網路互聯的技術,這就導致後來的互聯網的出現。1983年TCP/IP協議稱為ARPAnet的標准協議。同年,ARPAnet分解成兩個網路,一個進行試驗研究用的科研網ARPAnet,另一個是軍用的計算機網路MILnet。1990,ARPAnet因試驗任務完成正式宣布關閉。
2:建立三級結構的網際網路:1985年起,美國國家科學基金會NSF就認識到計算機網路對科學研究的重要性,1986年,NSF圍繞六個大型計算機中心建設計算機網路NSFnet,它是個三級網路,分主幹網、地區網、校園網。它代替ARPAnet成為internet的主要部分。1991年,NSF和美國政府認識到網際網路不會限於大學和研究機構,於是支持地方網路接入,許多公司的紛紛加入,使網路的信息量急劇增加,美國政府就決定將網際網路的主幹網轉交給私人公司經營,並開始對接入網際網路的單位收費。
3:多級結構網際網路的形成:1993年開始,美國政府資助的NSFnet就逐漸被若干個商用的網際網路主幹網替代,這種主幹網也叫網際網路服務提供者ISP,考慮到網際網路商用化後可能出現很多的ISP,為了使不同ISP經營的網路能夠互通,在1994創建了4個網路接入點NAP分別由4個電信公司經營,本世紀初,美國的NAP達到了十幾個。NAP是最高級的接入點,它主要是向不同的ISP提供交換設備,使它們相互通信。網際網路已經很難對其網路結構給出很精細的描述,但大致可分為五個接入級:網路接入點NAP,多個公司經營的國家主幹網,地區ISP,本地ISP,校園網、企業或家庭PC機上網用戶。

『柒』 計算機網路的發展可分為哪幾個階段每個階段各有什麼特點

計算機網路的發展可分為以下四個階段

1、面向終端的計算機通信網:其特點是計算機是網路的中心和控制者,終端圍繞中心計算機分布在各處,呈分層星型結構,各終端通過通信線路共享主機的硬體和軟體資源,計算機的主要任務還是進行批處理,在20世紀60年代出現分時系統後,則具有互動式處理和成批處理能力。

2、分組交換網:分組交換網由通信子網和資源子網組成,以通信子網為中心,不僅共享通信子網的資源,還可共享資源子網的硬體和軟體資源。網路的共享採用排隊方式,即由結點的分組交換機負責分組的存儲轉發和路由選擇,給兩個進行通信的用戶段續(或動態)分配傳輸帶寬,這樣就可以大大提高通信線路的利用率,非常適合突發式的計算機數據。

3、形成計算機網路體系結構:為了使不同體系結構的計算機網路都能互聯,國際標准化組織ISO提出了一個能使各種計算機在世界范圍內互聯成網的標准框架—開放系統互連基本參考模型OSI.。

4、高速計算機網路:其特點是採用高速網路技術,綜合業務數字網的實現,多媒體和智能型網路的興起。

特點:

第一階段為面向終端的計算機網路,特點是由單個具有自主處理功能的計算機和多個沒有自主處理功能的終端組成網路。

第二階段為計算機-計算機網路,特點是由具有自主處理功能的多個計算機組成獨立的網路系統.。

第三階段為開放式標准化網路,特點是由多個計算機組成容易實現網路之間互相連接的開放式網路系統.。

第四階段為網際網路的廣泛應用與高速網路技術的發展,特點是網路系統具備高度的可靠性與完善的管理機 。

(7)交換機計算機網路發展擴展閱讀:

計算機網路可以從不同的角度進行分類:

1、根據網路的交換功能分為電路交換、報文交換、分組交換和混合交換;

2、根據網路的拓撲結構可以分為星型網、樹型網、匯流排網、環型網、網狀網等;

3、根據網路的通信性能可以分為資源共享計算機網路、分布式計算機網路和遠程通信網路;

4、根據網路的覆蓋范圍與規模可分為區域網、城域網和廣域網;

5、根據網路的使用范圍分為公用網和專用網。

計算機網路也稱計算機通信網。一些相互連接的、以共享資源為目的的、自治的計算機的集合。若按此定義,則早期的面向終端的網路都不能算是計算機網路,而只能稱為聯機系統(因為那時的許多終端不能算是自治的計算機)。

但隨著硬體價格的下降,許多終端都具有一定的智能,因而「終端」和「自治的計算機」逐漸失去了嚴格的界限。若用微型計算機作為終端使用,按上述定義,則早期的那種面向終端的網路也可稱為計算機網路。

『捌』 計算機網路的發展分為哪幾個階段

1、早期年代,過去人們開始將彼此獨立發展的計算機技術與通信技術結合起來,完成了數據通信與計算機通信網路的研究,為計算機網路的出現做好了技術准備,奠定了理論基礎。

2、分組交換,美蘇冷戰期間,美國國防部領導的遠景研究規劃局ARPA提出要研製一種嶄新的網路對付來自前蘇聯的核攻擊威脅。一批專家設計出了使用分組交換的新型計算機網路。分組交換是採用存儲轉發技術。把欲發送的報文分成一個個的「分組」,在網路中傳送。

3、網際網路時代,Internet的基礎結構大體經歷了三個階段的演進:從單個網路ARPAnet向互聯網發展;建立三級結構的網際網路;多級結構網際網路的形成。

(8)交換機計算機網路發展擴展閱讀

網際網路時代:從單個網路ARPAnet向互聯網發展。1969年美國國防部創建了第一個分組交換網ARPAnet只是一個單個的分組交換網,所有想連接在它上的主機都直接與就近的結點交換機相連,它規模增長很快,到70年代中期,人們認識到僅使用一個單獨的網路無法滿足所有的通信問題。

2:建立三級結構的網際網路:1985年起,美國國家科學基金會NSF就認識到計算機網路對科學研究的重要性,1986年,NSF圍繞六個大型計算機中心建設計算機網路NSFnet,它代替ARPAnet成為internet的主要部分。

3、多級結構網際網路的形成。網際網路已經很難對其網路結構給出很精細的描述,但大致可分為五個接入級:網路接入點NAP,多個公司經營的國家主幹網,地區ISP,本地ISP,校園網、企業或家庭PC機上網用戶。

『玖』 交換機發展史與作用

一、概述

1993年,區域網交換設備出現,1994年,國內掀起了交換網路技術的熱潮。其實,交換技術是一個具有簡化、低價、高性能和高埠密集特點的交換產品,體現了橋接技術的復雜交換技術在OSI參考模型的第二層操作。與橋接器一樣,交換機按每一個包中的MAC地址相對簡單地決策信息轉發。而這種轉發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轉發延遲很小,操作接近單個區域網性能,遠遠超過了普通橋接互聯網路之間的轉發性能。

交換技術允許共享型和專用型的區域網段進行帶寬調整,以減輕區域網之間信息流通出現的瓶頸問題。現在已有乙太網、快速乙太網、FDDI和ATM技術的交換產品。

類似傳統的橋接器,交換機提供了許多網路互聯功能。交換機能經濟地將網路分成小的沖突網域,為每個工作站提供更高的帶寬。協議的透明性使得交換機在軟體配置簡單的情況下直接安裝在多協議網路中;交換機使用現有的電纜、中繼器、集線器和工作站的網卡,不必作高層的硬體升級;交換機對工作站是透明的,這樣管理開銷低廉,簡化了網路節點的增加、移動和網路變化的操作。

利用專門設計的集成電路可使交換機以線路速率在所有的埠並行轉發信息,提供了比傳統橋接器高得多的操作性能。如理論上單個乙太網埠對含有64個八進制數的數據包,可提供14880bps的傳輸速率。這意味著一台具有12個埠、支持6道並行數據流的「線路速率」乙太網交換器必須提供89280bps的總體吞吐率(6道信息流X14880bps/道信息流)。專用集成電路技術使得交換器在更多埠的情況下以上述性能運行,其埠造價低於傳統型橋接器。

二、幾種交換技術

1.埠交換

埠交換技術最早出現在插槽式的集線器中,這類集線器的背板通常劃分有多條乙太網段(每條網段為一個廣播域),不用網橋或路由連接,網路之間是互不相通的。以大主模塊插入後通常被分配到某個背板的網段上,埠交換用於將以太模塊的埠在背板的多個網段之間進行分配、平衡。根據支持的程度,埠交換還可細分為:

·模塊交換:將整個模塊進行網段遷移。

·埠組交換:通常模塊上的埠被劃分為若干組,每組埠允許進行網段遷移。

·埠級交換:支持每個埠在不同網段之間進行遷移。這種交換技術是基於OSI第一層上完成的,具有靈活性和負載平衡能力等優點。如果配置得當,那麼還可以在一定程度進行客錯,但沒有改變共享傳輸介質的特點,自而未能稱之為真正的交換。

2.幀交換

幀交換是目前應用最廣的區域網交換技術,它通過對傳統傳輸媒介進行微分段,提供並行傳送的機制,以減小沖突域,獲得高的帶寬。一般來講每個公司的產品的實現技術均會有差異,但對網路幀的處理方式一般有以下幾種:

·直通交換:提供線速處理能力,交換機只讀出網路幀的前14個位元組,便將網路幀傳送到相應的埠上。

·存儲轉發:通過對網路幀的讀取進行驗錯和控制。

前一種方法的交換速度非常快,但缺乏對網路幀進行更高級的控制,缺乏智能性和安全性,同時也無法支持具有不同速率的埠的交換。因此,各廠商把後一種技術作為重點。

有的廠商甚至對網路幀進行分解,將幀分解成固定大小的信元,該信元處理極易用硬體實現,處理速度快,同時能夠完成高級控制功能(如美國MADGE公司的LET集線器)如優先順序控制。

3.信元交換

ATM技術代表了網路和通訊技術發展的未來方向,也是解決目前網路通信中眾多難題的一劑「良葯」,ATM採用固定長度53個位元組的信元交換。由於長度固定,因而便於用硬體實現。ATM採用專用的非差別連接,並行運行,可以通過一個交換機同時建立多個節點,但並不會影響每個節點之間的通信能力。ATM還容許在源節點和目標、節點建立多個虛擬鏈接,以保障足夠的帶寬和容錯能力。ATM採用了統計時分電路進行復用,因而能大大提高通道的利用率。ATM的帶寬可以達到25M、155M、622M甚至數Gb的傳輸能力。
三、區域網交換機的種類和選擇

區域網交換機根據使用的網路技術可以分為:

·乙太網交換機;

·令牌環交換機;

·FDDI交換機;

·ATM交換機;

·快速乙太網交換機等。

如果按交換機應用領域來劃分,可分為:

·台式交換機;

·工作組交換機;

·主幹交換機;

·企業交換機;

·分段交換機;

·埠交換機;

·網路交換機等。

區域網交換機是組成網路系統的核心設備。對用戶而言,區域網交換機最主要的指標是埠的配置、數據交換能力、包交換速度等因素。因此,在選擇交換機時要注意以下事項:

(1)交換埠的數量;

(2)交換埠的類型;

(3)系統的擴充能力;

(4)主幹線連接手段;

(5)交換機總交換能力;

(6)是否需要路由選擇能力;

(7)是否需要熱切換能力;

(8)是否需要容錯能力;

(9)能否與現有設備兼容,順利銜接;

(10)網路管理能力。

四、交換機應用中幾個值得注意的問題

1.交換機網路中的瓶頸問題

交換機本身的處理速度可以達到很高,用戶往往迷信廠商宣傳的Gbps級的高速背板。其實這是一種誤解,連接入網的工作站或伺服器使用的網路是以大網,它遵循CSMA/CD介質訪問規則。在當前的客戶/伺服器模式的網路中多台工作站會同時訪問伺服器,因此非常容易形成伺服器瓶頸。有的廠商已經考慮到這一點,在交換機中設計了一個或多個高速埠(如3COM的Linkswitch1000可以配置一個或兩個100Mbps埠),方便用戶連接伺服器或高速主幹網。用戶也可以通過設計多台伺服器(進行業務劃分)或追加多個網卡來消除瓶頸。交換機還可支持生成樹演算法,方便用戶架構容錯的冗餘連接。

2.網路中的廣播幀

目前廣泛使用的網路操作系統有Netware、Windows NT等,而Lan Server的伺服器是通過發送網路廣播幀來向客戶機提供服務的。這類區域網中廣播包的存在會大大降低交換機的效率,這時可以利用交換機的虛擬網功能(並非每種交換機都支持虛擬網)將廣播包限制在一定范圍內。

每台文交換機的埠都支持一定數目的MAC地址,這樣交換機能夠「記憶」住該埠一組連接站點的情況,廠商提供的定位不同的交換機埠支持MAC數也不一樣,用戶使用時一定要注意交換機埠的連接端點數。如果超過廠商給定的MAC數,交換機接收到一個網路幀時,只有其目的站的MAC地址不存在於該交換機埠的MAC地址表中,那麼該幀會以廣播方式發向交換機的每個埠。

3.虛擬網的劃分

虛擬網是交換機的重要功能,通常虛擬網的實現形式有三種:

(1)靜態埠分配

靜態虛擬網的劃分通常是網管人員使用網管軟體或直接設置交換機的埠,使其直接從屬某個虛擬網。這些埠一直保持這些從屬性,除非網管人員重新設置。這種方法雖然比較麻煩,但比較安全,容易配置和維護。

(2)動態虛擬網

支持動態虛擬網的埠,可以藉助智能管理軟體自動確定它們的從屬。埠是通過藉助網路包的MAC地址、邏輯地址或協議類型來確定虛擬網的從屬。當一網路節點剛連接入網時,交換機埠還未分配,於是交換機通過讀取網路節點的MAC地址動態地將該埠劃入某個虛擬網。這樣一旦網管人員配置好後,用戶的計算機可以靈活地改變交換機埠,而不會改變該用戶的虛擬網的從屬性,而且如果網路中出現未定義的MAC地址,則可以向網管人員報警。

(3)多虛擬網埠配置

該配置支持一用戶或一埠可以同時訪問多個虛擬網。這樣可以將一台網路伺服器配置成多個業務部門(每種業務設置成一個虛擬網)都可同時訪問,也可以同時訪問多個虛擬網的資源,還可讓多個虛擬網間的連接只需一個路由埠即可完成。但這樣會帶來安全上的隱患。虛擬網的業界規范正在制定當中,因而各個公司的產品還談不上互操作性。Cisco公司開發了Inter-Switch Link(ISL)虛擬網路協議,該協議支持跨骨幹網(ATM、FDDI、Fast Ethernet)的虛擬網。但該協議被指責為缺乏安全性上的考慮。傳統的計算機網路中使用了大量的共享式Hub,通過靈活接入計算機埠也可以獲得好的效果。

4.高速區域網技術的應用

快速乙太網技術雖然在某些方面與傳統以大網保持了很好的兼容性,但100BASE-TX、100BASAE-T4及100BASE-FX對傳輸距離和級連都有了比較大的限制。通過100Mbps的交換機可以打破這些局限。同時也只有交換機埠才可以支持雙工高速傳輸。

目前也出現了CDDI/FDDI的交換技術,另外該CDDI/FDDI的埠價格也呈下降趨勢,同時在傳輸距離和安全性方面也有比較大的優勢,因此它是大型網路骨乾的一種比較好的選擇。

3COM的主要交換產品有Linkswitch系列和LANplex系列;BAY的主要交換產品有LattisSwitch2800,BAY stack workgroup、System3O00/5000(提供某些可選交換模塊);Cisco的主要交換產品有Catalyst 1000/2000/3000/5000系列。

三家公司的產品形態看來都有相似之處,產品的價格也比較接近,除了設計中要考慮網路環境的具體需要(強調埠的搭配合理)外,還需從整體上考慮,例如網管、網路應用等。隨著ATM技術的發展和成熟以及市場競爭的加劇,幀交換機的價格將會進一步下跌,它將成為工作組網的重要解決方案。

『拾』 計算機網路的發展經過哪幾個階段

計算機網路的發展可分為以下四個階段。

(1)面向終端的計算機通信網:其特點是計算機是網路的中心和控制者,終端圍繞中心計算機分布在各處,呈分層星型結構,各終端通過通信線路共享主機的硬體和軟體資源,計算機的主要任務還是進行批處理,在20世紀60年代出現分時系統後,則具有互動式處理和成批處理能力。

(2)分組交換網:分組交換網由通信子網和資源子網組成,以通信子網為中心,不僅共享通信子網的資源,還可共享資源子網的硬體和軟體資源。網路的共享採用排隊方式,即由結點的分組交換機負責分組的存儲轉發和路由選擇,給兩個進行通信的用戶段續(或動態)分配傳輸帶寬,這樣就可以大大提高通信線路的利用率,非常適合突發式的計算機數據。

(3)形成計算機網路體系結構:為了使不同體系結構的計算機網路都能互聯,國際標准化組織ISO提出了一個能使各種計算機在世界范圍內互聯成網的標准框架—開放系統互連基本參考模型OSI.。這樣,只要遵循OSI標准,一個系統就可以和位於世界上任何地方的、也遵循同一標準的其他任何系統進行通信。

(4)高速計算機網路:其特點是採用高速網路技術,綜合業務數字網的實現,多媒體和智能型網路的興起。

(10)交換機計算機網路發展擴展閱讀:

第一代計算機網路---遠程終端聯機階段;

第二代計算機網路---計算機網路階段;

第三代計算機網路---計算機網路互聯階段;

第四代計算機網路---國際互聯網與信息高速公路階段;

計算機網路的分類與一般的事物分類方法一樣,可以按事物所具有的不同性質特點(即事物的屬性)分類。計算機網路通俗地講就是由多台計算機(或其它計算機網路設備)通過傳輸介質和軟體物理(或邏輯)連接在一起組成的。

總的來說計算機網路的組成基本上包括:計算機、網路操作系統、傳輸介質(可以是有形的,也可以是無形的,如無線網路的傳輸介質就是空間)以及相應的應用軟體四部分。

時延是指數據(一個報文或分組,甚至比特)從網路(或鏈路)的一端傳送到另一端所需的時間。時延是個很重要的性能指標,它有時也稱為延遲或遲延。網路中的時延是由以下幾個不同的部分組成的。

① 發送時延。

發送時延是主機或路由器發送數據幀所需要的時間,也就是從發送數據幀的第一個比特算起,到該幀的最後一個比特發送完畢所需的時間。

因此發送時延也叫做傳輸時延。發送時延的計算公式是:

發送時延=數據幀長度(bit/s)/信道帶寬(bit/s)

由此可見,對於一定的網路,發送時延並非固定不變,而是與發送的幀長(單位是比特)成正比,與信道帶寬成反比。

② 傳播時延。

傳播時延是電磁波在信道中傳播一定的距離需要花費的時間。傳播時延的計算公式是:

傳播時延=信道長度(m)/電磁波在信道上的傳播速率(m/s)

電磁波在自由空間的傳播速率是光速,即3.0×10km/s。電磁波在網路傳輸媒體中的傳播速率比在自由空間要略低一些。

③ 處理時延。

主機或路由器在收到分組時要花費一定的時間進行處理,例如分析分組的首部,從分組中提取數據部分,進行差錯檢驗或查找適當的路由等,這就產生了處理時延。

④ 排隊時延。

分組在經過網路傳輸時,要經過許多的路由器。但分組在進入路由器後要先在輸入隊列中排隊等待處理。在路由器確定了轉發介面後,還要在輸出隊列中排隊等待轉發。這就產生了排隊時延。

這樣,數據在網路中經歷的總時延就是以上四種時延之和:

總時延=發送時延+傳播時延+處理時延+排隊時延

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