李小紅

摘 要：在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的如今，以太網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用領(lǐng)域逐漸加大，同時(shí)人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)寬帶的流量等性能要求逐漸增強(qiáng)。因此，本文從網(wǎng)絡(luò)管理的角度對(duì)近幾年的以太網(wǎng)交換機(jī)技術(shù)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)管理；以太網(wǎng)交換機(jī)；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號(hào)： TP393.07 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）17-141-2

0 引言

因特網(wǎng)已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一個(gè)重要方向?；赪eb技術(shù)在線購(gòu)物、數(shù)據(jù)收集等運(yùn)用日益增多，這也導(dǎo)致因特網(wǎng)流量猛烈增長(zhǎng)。由于現(xiàn)在信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟，人們?cè)谀軌蜻B接網(wǎng)絡(luò)的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)因特網(wǎng)中的任何遠(yuǎn)程信息進(jìn)行訪問，這表示網(wǎng)絡(luò)流量模式直接由用戶對(duì)信息和數(shù)據(jù)的需求程度決定。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，因特網(wǎng)對(duì)個(gè)人、商業(yè)以及政府等組織的發(fā)展具有舉足輕重的作用。因此各個(gè)類型的用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求與日俱增，某些商業(yè)部門或者政府部門對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的需要可能高達(dá)數(shù)百千兆每秒。在此背景下，本文對(duì)高性能的快速以太網(wǎng)交換機(jī)技術(shù)進(jìn)行了研究，從網(wǎng)絡(luò)管理的角度提煉出了幾種快速的以太網(wǎng)交換機(jī)技術(shù)。

1 快速以太網(wǎng)交換機(jī)總體結(jié)構(gòu)

1.1 以太網(wǎng)的參考模型

IEEE802.3提供的以太網(wǎng)的參考模型，該模型展示了以太網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu)。以太網(wǎng)中的鏈路層有兩個(gè)子層組成：一是邏輯鏈路控制層，為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)接口，處理錯(cuò)誤傳輸行為、調(diào)節(jié)流速避免信息被淹沒；二是介質(zhì)訪問控制層，決定信道分配協(xié)議。

1.2 以太網(wǎng)的工作原理

①基本傳輸方式。傳輸數(shù)字信號(hào)的技術(shù)有兩種：一種是基帶，一種是寬帶。這兩種傳輸技術(shù)可以使用同一種類型的線纜?；鶐鬏斒侵苯訉⒕幋a后的數(shù)據(jù)脈沖發(fā)送到線纜上；而寬帶傳輸則是現(xiàn)將數(shù)字脈調(diào)制后，再發(fā)送到線纜上。

②以太幀發(fā)送。在CSMA/CD協(xié)議下，當(dāng)以太網(wǎng)處于空閑狀態(tài)時(shí)，以太網(wǎng)能夠在簡(jiǎn)短的一個(gè)幀延遲之后啟動(dòng)發(fā)送幀。

③以太網(wǎng)幀接收。以太網(wǎng)在探測(cè)到輸入數(shù)據(jù)幀的起始位后，對(duì)該數(shù)據(jù)幀的目的地址進(jìn)行檢查，目的是為了檢驗(yàn)數(shù)據(jù)幀目的地址匹配以太網(wǎng)點(diǎn)的組地址或者目的地址。如果兩者地址相匹配，以太網(wǎng)點(diǎn)將會(huì)接受后續(xù)的數(shù)據(jù)，并借助奇偶校驗(yàn)位檢查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。采用與無沖突幀相同的手段對(duì)沖突中涉及到的幀進(jìn)行處理，差錯(cuò)檢驗(yàn)幀會(huì)將該數(shù)據(jù)幀當(dāng)作不完整幀從而舍棄，同時(shí)也舍棄傳輸有誤的完整幀，但是不對(duì)發(fā)送點(diǎn)進(jìn)行任何通知。

2 快速以太網(wǎng)交換機(jī)總體設(shè)計(jì)

2.1 硬件體系

基于網(wǎng)絡(luò)管理的快速以太網(wǎng)交換機(jī)硬件體系主要包含了三個(gè)模塊：輔助電路模塊、網(wǎng)絡(luò)管理以及快速以太網(wǎng)模塊。

快速以太網(wǎng)模塊的主要功能是對(duì)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)，主要包含了交換控制邏輯和物理層邏輯。網(wǎng)絡(luò)管理模塊主要的功能是為軟件管理提供物理環(huán)境，包含了單片機(jī)、適配器以及擴(kuò)展存儲(chǔ)器，單片機(jī)的內(nèi)部和外部存儲(chǔ)器能夠存儲(chǔ)所有的信息數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)管理軟件以及相關(guān)的驅(qū)動(dòng)軟件等。服主電路模塊是保證整個(gè)系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)，如提供復(fù)位系統(tǒng)、系統(tǒng)的出發(fā)頻率以及系統(tǒng)相關(guān)的時(shí)鐘，功能系統(tǒng)等。

2.2 軟件體系

該類交換機(jī)的軟件體系包含了三個(gè)模塊：網(wǎng)絡(luò)適配器驅(qū)動(dòng)模塊、掛歷操作模塊以及SNMP代理進(jìn)程模塊。

其中SNMP代理進(jìn)程模塊主要完成的是對(duì)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和操作，實(shí)現(xiàn)工作站之間的通信。網(wǎng)絡(luò)適配器驅(qū)動(dòng)完成的是在網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程管理中隊(duì)網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的訪問和控制，驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)適配器。管理操作模塊主要功能是配置交換控制邏輯的端口和流量的計(jì)數(shù)，同時(shí)該模塊還含有串口驅(qū)動(dòng)，對(duì)單片機(jī)的串口邏輯進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以配置交換機(jī)。

3 快速以太網(wǎng)交換機(jī)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的交換技術(shù)

如圖1所示，快速以太網(wǎng)交換機(jī)按如下過程對(duì)已接受的數(shù)據(jù)包進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)：

①如果已接受的數(shù)據(jù)幀的目標(biāo)地址是單一的，并且該目標(biāo)地址還處于地址表中，則交換機(jī)此時(shí)就會(huì)去尋找與該地址相對(duì)應(yīng)的端口：如果根據(jù)目標(biāo)地址尋找的端口號(hào)與源地址相應(yīng)的端口號(hào)一致，則舍棄該數(shù)據(jù)包，否則轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包。

②當(dāng)所接受數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址仍是單一地址，但該地址并未在地址表中，此時(shí)交換機(jī)將認(rèn)為該數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址是多位的，并按照此規(guī)則進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

③當(dāng)所接受的數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址是多位時(shí)，則交換機(jī)將按照相應(yīng)的規(guī)則在對(duì)應(yīng)的端口上轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包。

④當(dāng)接受的數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址是暫停信號(hào)時(shí) （01-80-2C-00-00-01），則交換機(jī)將按照相應(yīng)的規(guī)則舍棄該數(shù)據(jù)包，且不對(duì)該數(shù)據(jù)包進(jìn)行任何處理。

3.2 物理層收發(fā)技術(shù)

物理層能夠轉(zhuǎn)換鏈路層中的數(shù)據(jù)信號(hào)為物理媒介上的真實(shí)信號(hào)，同樣地，也能夠?qū)⑽锢砻浇樯系恼鎸?shí)信號(hào)轉(zhuǎn)化為鏈路層上的數(shù)據(jù)信息。

物理層一般包含三個(gè)子層：物理媒介相關(guān)子層PMD，物理媒介接入子層PMA，物理編碼子層PCS。

物理編碼子層能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)編碼和解碼的功能，且該功能與物理媒介無關(guān)。例如100BASE-X和100BASE-FX具有相同的塊編碼技術(shù)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)在鏈路上的全雙工操作。物理層媒介接入子層主要對(duì)符號(hào)進(jìn)行串行化處理和非串行化處理，包含5個(gè)符號(hào)的編碼數(shù)據(jù)流需要在發(fā)送錢進(jìn)行串行化處理，接收時(shí)進(jìn)行非串行化處理，同時(shí)將以5個(gè)符號(hào)一組的形式傳送給物理編碼子層。物理媒介相關(guān)子層主要是將物理媒介接入子層的信號(hào)轉(zhuǎn)化到特定的媒介上，如果媒介是光纖，那么就把電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，而當(dāng)接收的時(shí)候就把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。媒介相關(guān)接口MDI是連接相關(guān)子層和介質(zhì)之間的連接器。

3.3 網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)管理的功能就是實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整體的監(jiān)視和控制?；诩夹g(shù)的視角，網(wǎng)絡(luò)管理不但需要完成故障診斷、計(jì)費(fèi)、安全管理等功能，還需要完成流量控制、路由器選擇等相關(guān)功能。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)最重要的任務(wù)就是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)中的工作狀態(tài)以及一些參數(shù)信息進(jìn)行收集，并對(duì)收集到的某些信息進(jìn)行處理后以某種方式呈現(xiàn)給網(wǎng)路管理工作者；同時(shí)還需要接收網(wǎng)絡(luò)管理工作者的相關(guān)命令或者根據(jù)收集到的系統(tǒng)地工作狀態(tài)對(duì)網(wǎng)路設(shè)備進(jìn)行控制，簡(jiǎn)單來說就是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的控制功能，同時(shí)對(duì)指令的執(zhí)行過程和結(jié)果進(jìn)行監(jiān)視，以保證網(wǎng)絡(luò)設(shè)備正常運(yùn)行。

如今網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)一般包含四個(gè)部分：管理信息庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)管理工作站、代理進(jìn)程以及通用網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議。管理設(shè)備指的是管理用戶主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備等的所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；代理進(jìn)程指的是處于管理設(shè)備上且配合網(wǎng)絡(luò)管理進(jìn)行實(shí)體處理的過程；管理進(jìn)程指的是處于管理工作站上對(duì)處理實(shí)體進(jìn)行管理的過程；管理進(jìn)程和代理進(jìn)程的工作需要借助交換管理信息來完成，其中測(cè)信息交換需要網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議輔助完成，管理設(shè)備上和管理工作站上的管理信息庫(kù)都能夠存儲(chǔ)相應(yīng)的信息。

4 結(jié)論

目前全世界范圍內(nèi)使用最為廣泛的局域網(wǎng)技術(shù)就是以太網(wǎng)技術(shù)。本文主要研究了基于網(wǎng)絡(luò)管理的高速以太網(wǎng)交換機(jī)技術(shù)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 段煒.以太網(wǎng)交換機(jī)技術(shù)[J].中國(guó)有線電視，2003，02：23-26.

[2] 甘育裕，曾春娥.以太網(wǎng)交換機(jī)中組播技術(shù)的實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)有線電視，2003，23：28-32.

[3] 周紅玉.以太網(wǎng)交換機(jī)體系結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)分析[J].集美大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2001，03：264-268.

[4] 王鵬，薛頻.以太網(wǎng)交換機(jī)及其相關(guān)技術(shù)[J].電視字幕（特技與動(dòng)畫），2001，11：9-12+5.

[5] 馮彬，李芳芳.以太網(wǎng)交換機(jī)的工作原理[J].科技信息（科學(xué)教研），2007（22917）：114-115.