計(jì)費(fèi)功能

在高校校園網(wǎng)及有些地區(qū)的城域教育網(wǎng)中，很可能有計(jì)費(fèi)的需求，因?yàn)槿龑咏粨Q機(jī)可以識(shí)別數(shù)據(jù)包中的IP地址信息，因此可以統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)流量，可以按流量計(jì)費(fèi)，也可以統(tǒng)計(jì)計(jì)算機(jī)連接在網(wǎng)絡(luò)上的時(shí)間，按時(shí)間進(jìn)行計(jì)費(fèi)。而普通的二層交換機(jī)就難以同時(shí)做到這兩點(diǎn)。

第三層交換機(jī)，是直接根據(jù)第三層網(wǎng)絡(luò)層IP地址來完成端到端的數(shù)據(jù)交換的。

工作原理

使用IP的設(shè)備A------------------------三層交換機(jī)------------------------使用IP的設(shè)備B

比如A要給B發(fā)送數(shù)據(jù)，已知目的IP，那么A就用子網(wǎng)掩碼取得網(wǎng)絡(luò)地址，判斷目的IP是否與自己在同一網(wǎng)段。

如果在同一網(wǎng)段，但不知道轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)所需的MAC地址，A就發(fā)送一個(gè)ARP請(qǐng)求，B返回其MAC地址，A用此MAC封裝數(shù)據(jù)包并發(fā)送給交換機(jī)，交換機(jī)起用二層交換模塊，查找MAC地址表，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的端口。

如果目的IP地址顯示不是同一網(wǎng)段的，那么A要實(shí)現(xiàn)和B的通訊，在流緩存條目中沒有對(duì)應(yīng)MAC地址條目，就將個(gè)正常數(shù)據(jù)包發(fā)送向一個(gè)缺省網(wǎng)關(guān)，這個(gè)缺省網(wǎng)關(guān)一般在操作系統(tǒng)中已經(jīng)設(shè)好，對(duì)應(yīng)第三層路由模塊，所以可見對(duì)于不是同一子網(wǎng)的數(shù)據(jù)，在MAC表中放的是缺省網(wǎng)關(guān)的MAC地址；然后就由三層模塊接收到此數(shù)據(jù)包，查詢路由表以確定到達(dá)B的路由，將構(gòu)造一個(gè)新的幀頭，其中以缺省網(wǎng)關(guān)的MAC地址為源MAC地址，以主機(jī)B的MAC地址為目的MAC地址。通過一定的識(shí)別觸發(fā)機(jī)制，確立主機(jī)A與B的MAC地址及轉(zhuǎn)發(fā)端口的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并記錄進(jìn)流緩存條目表，以后的A到B的數(shù)據(jù)，就直接交由二層交換模塊完成。這就通常所說的一次路由多次轉(zhuǎn)發(fā)。

交換機(jī)的三個(gè)主要功能

學(xué)習(xí)：以太網(wǎng)交換機(jī)了解每一端口相連設(shè)備的MAC地址，并將地址同相應(yīng)的端口映射起來存放在交換機(jī)緩存中的MAC地址表中。

轉(zhuǎn)發(fā)/過濾：當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)幀的目的地址在MAC地址表中有映射時(shí)，它被轉(zhuǎn)發(fā)到連接目的節(jié)點(diǎn)的端口而不是所有端口（如該數(shù)據(jù)幀為廣播/組播幀則轉(zhuǎn)發(fā)至所有端口）。

消除回路：當(dāng)交換機(jī)包括一個(gè)冗余回路時(shí)，以太網(wǎng)交換機(jī)通過生成樹協(xié)議避免回路的產(chǎn)生，同時(shí)允許存在后備路徑。

交換機(jī)的作用主要有這么兩個(gè)：

1.維護(hù)CAM（ContextAddress Memory）表，是MAC 地址和交換機(jī)端口的映射表；

2.根據(jù)CAM 來進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)。

交換機(jī)的工作

交換機(jī)的每一個(gè)端口所連接的網(wǎng)段都是一個(gè)獨(dú)立的沖突域。

交換機(jī)所連接的設(shè)備仍然在同一個(gè)廣播域內(nèi)，也就是說，交換機(jī)不隔絕廣播（例外是在配有VLAN的環(huán)境中）。

交換機(jī)依據(jù)幀頭的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，因此說交換機(jī)是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

交換機(jī)級(jí)聯(lián)

級(jí)聯(lián)可以定義為兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的交換機(jī)通過一定的方式相互連接。根據(jù)需要，多臺(tái)交換機(jī)可以以多種方式進(jìn)行級(jí)聯(lián)。在較大的局域網(wǎng)例如園區(qū)網(wǎng)中，多臺(tái)交換機(jī)按照性能和用途一般形成總線型、樹型或星型的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)。

城域網(wǎng)是交換機(jī)級(jí)聯(lián)的例子。目前各地電信部門已經(jīng)建成了許多市地級(jí)的寬帶 IP 城域網(wǎng)。這些寬帶城域網(wǎng)自上向下一般分為3個(gè)層次：核心層、匯聚層、接入層。

核心層一般采用千兆以太網(wǎng)技術(shù)，匯聚層采用1000M/100M 以太網(wǎng)技術(shù)，接入層采用100M/10M 以太網(wǎng)技術(shù)，所謂 "千兆到大樓，百兆到樓層，十兆到桌面 " 。

這種結(jié)構(gòu)的寬帶城域網(wǎng)實(shí)際上就是由各層次的許多臺(tái)交換機(jī)級(jí)聯(lián)而成的。核心交換機(jī) ( 或路由器 ) 下連若干臺(tái)匯聚交換機(jī)，匯聚交換機(jī)下聯(lián)若干臺(tái)小區(qū)中心交換機(jī)，小區(qū)中心交換機(jī)下連若干臺(tái)樓宇交換機(jī)，樓宇交換機(jī)下連若干臺(tái)樓層 ( 或單元 ) 交換機(jī) ( 或集線器 )。

交換機(jī)間一般是通過普通用戶端口進(jìn)行級(jí)聯(lián)，有些交換機(jī)則提供了專門的級(jí)聯(lián)端口(Uplink Port) 。這兩種端口的區(qū)別僅僅在于普通端口符合 MDI 標(biāo)準(zhǔn)，而級(jí)聯(lián)端口 ( 或稱上行口 ) 符合 MDIX 標(biāo)準(zhǔn)。

由此導(dǎo)致了兩種方式下接線方式不同：當(dāng)兩臺(tái)交換機(jī)都通過普通端口級(jí)聯(lián)時(shí)，采用交叉電纜(Crossover Cable) ；當(dāng)且僅當(dāng)中一臺(tái)通過級(jí)聯(lián)端口時(shí)，端口間電纜采用直通電纜 (Straight Throurh Cable)。

為了方便進(jìn)行級(jí)聯(lián)，某些交換機(jī)上提供一個(gè)兩用端口，可以通過開關(guān)或管理軟件將其設(shè)置為MDI 或 MDIX 方式。更進(jìn)一步，某些交換機(jī)上全部或部分端口具有 MDI/MDIX 自校準(zhǔn)功能，可以自動(dòng)區(qū)分網(wǎng)線類型，進(jìn)行級(jí)聯(lián)時(shí)更加方便。