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交换技术

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交换技术交换技术

  层交换技术可以识别数据帧中的MAC地址信息,根据MAC地址进行转发,并将这些MAC地址与对应的端口,记录在自己内部的一个MAC地址表中。目前,第2层交换技术已经成熟。从硬件上看,第2层交换机的接口模块都是通过高速背板/总线(速率可高达几十Gbps)交换数据的,2层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC (Application specific Integrated Circuit)芯片,因此转发速度可以做到非常快。

  传统的第2层交换技术

  谈到交换,从广义上讲,任何数据的转发都可以叫做交换。但是,传统的、狭义的第2层交换技术,仅包括数据链路层的转发。

  2层交换机主要用在小型局域网中,机器数量在二、三十台以下,这样的网络环境下,广播包影响不大,2层交换机的快速交换功能、多个接入端口和低廉价格,为小型网络用户提供了完善的解决方案。

  总之,交换式局域网技术使专用的带宽为用户所独享,极大地提高了局域网传输的效率。可以说,在网络系统集成的技术中,直接面向用户的第2层交换技术,已得到了令人满意的答案。

  具有路由功能的第3层交换技术

  第3层交换技术是1997年前后才开始出现的一种交换技术,最初是为了解决广播域的问题。经过多年发展,第3层交换技术已经成为构建多业务融合网络的主要力量。

  在大规模局域网中,为了减小广播风暴的危害,必须把大型局域网按功能或地域等因素划分成多个小局域网,这样必然导致不同子网间的大量互访,而单纯使用第2层交换技术,却无法实现子网间的互访。

  为了从技术上解决这个问题,网络厂商利用第3层交换技术开发了3层交换机,也叫做路由交换机,它是传统交换机与路由器的智能结合。

  简单地说,可以处理网络第3层数据转发的交换技术就是第3层交换技术。

  从硬件上看,在第3层交换机中,与路由器有关的第3层路由硬件模块,也插接在高速背板/总线上。这种方式使得路由模块可以与需要路由的其它模块间,高速交换数据,从而突破了传统的外接路由器接口速率的限制。

  3层交换机是为IP设计的,接口类型简单,拥有很强的3层包处理能力,价格又比相同速率的路由器低得多,非常适用于大规模局域网络。

  第3层交换技术到今天已经相当成熟,同时,3层交换机也从来没有停止过发展。第3层交换技术及3层交换设备的发展,必将在更深层次上推动整个社会的信息化变革,并在整个网络中获得越来越重要的地位。

  具有网络服务功能的第7层交换技术

  第7层交换技术通过逐层解开每一个数据包的每层封装,并识别出应用层的信息,以实现对内容的识别。

  充分利用带宽资源,对互联网上的应用、内容进行管理,日益成为服务提供商关注的焦点。如何解决传输层到应用层的问题,专门针对传输层到应用层进行管理的网络技术变得非常重要,这就是目前第7层交换技术发展的最根本原因。

  简单地说,可以处理网络应用层数据转发的交换技术就是第7层交换技术。其主要目的是在带宽应用的情况下,网络层以下不再是问题的关键,取而代之的是提高网络服务水平,完成互联网向智能化的转变。

  第7层交换技术通过应用层交换机实现了所有高层网络的功能,使网络管理者能够以更低的成本,更好地分配网络资源。

  从硬件上看,7层交换机将所有功能集中在一个专用的特殊应用集成电路或ASIC上。ASIC比传统路由器的CPU便宜,而且通常分布在网络端口上,在单一设备中包括了50个ASIC,可以支持数以百计的接口。新的ASIC允许智能交换机/路由器在所有的端口上以极快的速度转发数据,第7层交换技术可以有效地实现数据流优化和智能负载均衡。

  在Internet网、Intranet网和Extranet网,7层交换机都大有施展抱负的用武之地。比如企业到消费者的电子商务、联机客户支持,人事规划与建设、市场销售自动化,客户服务,防火墙负载均衡,内容过滤和带宽管理等。

  说明

  交换技术正朝着智能化的方向演进,从最初的第2层交换发展到第3层交换,目前已经演进到网络的第7层应用层的交换。其根本目的就是在降低成本的前提下,保证网络的高可靠性、高性能、易维护、易扩展,最终达到网络的智能化管理。

  交换技术就可以隔离冲突域

  通信网体制  通信网主要由三种设备构成:①用户设备,如电话机;②传输设备,如电缆、多路复用装置、光纤、天线等;③交换设备,如电话交换机。通信网体制是研究如何把交换设备、传输设备和用户设备构成一个最经济、最有效的通信网。这涉及到交换局选址和容量的最优化、衰耗的分配、呼损分配、路由规划、编号制度、信令(又称信号)方式、近期和远期的业务预测和相应的发展规划,以及模拟网如何过渡到数字网等。

  话务问题  研究交换机三个参数之间的相互关系问题。这三个参数是:①交换设备配置的数量;②服务等级;③每一用户设备在最繁忙的一段时间内产生呼出或呼入的次数和通话时间长度。由于交换设备种类的不同,衡量服务等级有二种处理方法。一种是遇到交换机公用设备全忙时把呼叫立刻作为损失处理,这时用户一般均能听到忙音,即明显损失。另一种是接续延迟,等待公用设备空闲后再予以接通,其等待时间是一项服务等级的指标。

  技术性能和指标  由于交换机的种类及使用的范围不同,用户对它们的技术性能和指标的要求也不同,这些都必须在研制时首先确定。例如,对长途交换机,就要确定路由选择性能的要求、长途与市内之间的配合要求、全自动接续或是半自动接续的要求、计费要求和维护测试性能等;对市内交换机,就要确定所能适应的通信网、与其他制式的配合、对长途的配合、特种服务和特种业务的性能、复原控制方式和维护测试等性能,另外需要明确传输指标、局内回路指标和用户线路指标等。这些指标直接关系到交换机的服务能力和质量。

  信令方式  主要指交换局间传输信令(信号)的方式。以电话通信为例,信令按内容可分为记发器信令和线路信令。①记发器信令:传输主、被叫用户的号码、类别和用户状态的信令。②线路信令:监视主、被叫用户摘机、挂机的信令。信令根据其传输路由与通话路由之间的关系,还可分为随路信令和公共信道信令。随路信令是与话路结合起来的,在同一条话路上传输;公共信道信令是很多话路上的信令合在一路专用的公共信令信道上传输,如国际电报电话咨询委员会(CCITT)建议的No.6和No.7信令,前者适用于模拟网,后者则适用于数字网。

  随路信令在采用 32路A律方式的脉码调制传输中,其第 16时隙有4位码可以传输信令,其信令编排方式国际上称为 DR2。若用模拟方式传输,一般从传输信令的电气特性来分,还可分成直流信令(或称直流标志)和音频信令。直流信令主要用作市内电话空分交换机的线路信令;音频信令主要用作记发器信令。在长途采用载波传输时,线路信令也是音频信令。

  中国的音频记发器信令采用多频互控方式。信令分为前向和后向两种。前向信令是用户号码和业务类别信令,采用6中取2的方式组成15个数码信令;后向信令是控制证实和被叫用户状态信令,采用4中取2方式组成6个数码信令。中国的多频信令与国际上的R2信令方式在频率及电气特性上相一致,但在发送程序及含义上有所差异。由于信令方式问题涉及到交换局间相互配合以及国际通信的局间信令配合问题,故要求严格统一。

  逻辑电路、脉冲数字技术和计算机技术  电话交换机是一种复杂而庞大的逻辑电路。60年代中期,电子交换开始应用计算机技术构成程控交换机,控制方式有了质的改进。程控交换的主要特征是以存储程序控制取代传统的布线逻辑控制,硬件构成的逻辑电路功能也大部分由软件完成。随着新业务功能和维护管理的要求越来越高,程控交换的软件日益庞大,软件故障随之增加。为解决这个问题,国际上已开始采用高级语言编制程序,国际电报电话咨询委员会推荐用 CHILL语言作为交换机的高级语言。脉冲数字技术在交换机中的应用,一是构成逻辑电路,采用脉冲时序完成逻辑控制;二是采用脉冲编码技术原理构成话路及各种信息的交换。

  市话交换的交换机虽然制式不同,但都具有以下基本功能:①识别话源,即识别话源的号码和类别;②接收主叫用户拨的被叫用户的号码,其中包括交换局间传输的主、被叫用户的号码及其他必要的信息;③译码,即对被叫的局向进行译码,以便寻找路由和确定传输信令的方式,同时还对被叫用户的类别进行译码;④选择通路,包括选择空闲的中继线和空闲的链路,它们可以是空分的,也可以是时分的;⑤沟通本局用户设备间、中继线间以及用户设备与中继线间的通路,它们也可以是空分或时分的;⑥向用户设备进行振铃,馈送通话电源,监视应答及释放;⑦计费,中国采取从双方通话开始计费,计费方式分为单式计费和复式计费(考虑时间及距离两种因素)两种;⑧维护测试和管理,方法有多种,如各类设备的例行测试,故障的告警、显示、记录、分析和诊断以及故障定位判断,话务统计和服务质量观察。

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