在互聯網高速發展過程中,伴隨著一起的網絡設備也在日益進化,從最早期的交換機雛形,到現在高度智能的交換設備,見證了互聯網的歷史。交換機的演變歷史,從這里開始了解。
集線器
早期將一條物理鏈路接入多個終端設備時,使用的設備叫做集線器(HUB)。通過上聯口
集線器
接入到網絡,其它端口接入到終端,看起來跟現在的網絡似乎是一樣的,但集線器屬于物理層設備,它從一個端口接收到數據包時,會在其他端口都將這個包轉發一次,因為它不知道也不可能知道這個包是發給誰的,只能對所有人廣播,這樣一來會有不少問題,你發的數據其他人都收到了,隱私問題嚴重,同時,如果在大型網絡里,接入HUB的終端比較多的情況下,網絡效率也是十分低下,多個端口發出的數據包請求需要排隊,同時每個端口還會收到其他端口的無用數據包,假如有100個終端,可能會收到99或99個終端的無用數據包,嚴重阻塞了網絡。
可以看出集線器所有端口共享信息和帶寬,為了解決接收過多的無用數據包信息,出現了網橋設備。
在此需要先講幾個概念,沖突域和廣播域。
沖突域——當一塊網卡發送數據包時可能會和另一塊網卡有沖突,所有可能產生的沖突的網卡的集合叫做沖突域。一般來說連接在同一線上的所有終端設備的集合就是一個沖突域。
廣播域——一塊網卡發出一個廣播,能收到這個廣播的所有的網卡的集合稱為一個廣播域。一般來說,一個局域網就是一個廣播域。
很明顯,集線器所有端口都在一個沖突域,一個廣播域內,所以網絡阻塞無法避免。
網橋
為解決集線器所有端口位于一個沖突域的問題,出現了網橋,早期網橋只有兩個端口,分別連接不同的終端設備組。網橋工作在數據鏈路層,通過存儲mac表來進行數據的轉發。每個端口存儲了該端口下連接的設備的mac地址表,后面有數據進入就按照這個表來進行轉發。如下圖中,
網橋
PC H1發送給PC H2的數據將不會發送給H3,H4,H5,H6;減少了很多不必要的沖突;PC H1 發送給PC H3的數據將只發送給H3,H4這段,不會發送給H5,H6。
可見,網橋每個端口共享信息和帶寬,網橋是可以隔離沖突域的。相比集線器先進不少,但仍然有些不足,沒有完全解決問題。
交換機
在兩端口的網橋基礎上,集成更多的端口,而且每個端口獨享信息和帶寬,交換機中存儲mac表和轉發數據,比網橋更先進的是,每個端口對應一個mac,即每個端口一個沖突域,完美解決了網絡中接收到不相干的信息,提供網絡的轉發效率和質量。
交換機
交換機解決了上述明顯缺陷問題后,繼續發展演進,向各種不同適用范圍擴展。
- 功能擴展
集成路由器的功能,成為三層交換機,同時適應科技發展,增加了眾多功能,比如網絡智能診斷和運維,可編程系統,大數據協同,同時讓交換機能適應更多的應用場景。
- 傳輸數據量擴展
從最早的100M端口,到后來的1000M端口,現在10G端口已經很常見了,40G和100G端口在高端交換機也都可以支持了。
華為S6720全萬兆端口交換機
- 交換機的形態擴展
從早期的無規則形狀,到現在的盒式交換機,框式交換機,支持各種不同業務需求的擴展插槽,融合無線和有線,可以靈活部署,關鍵部件冗余設計,比如雙主控,雙電源等。
華為交換機
網絡交換機發展的非常迅速,在出現SDN技術后,交換機的發展將會遇到挑戰,很多功能將會在服務器上執行,但更多的是看作兩個不同的發展方向。都是對日益壯大的互聯網的強有力支持。