LAN交換機(jī)有很多值得學(xué)習(xí)的地方，這里我們主要介紹LAN多層交換技術(shù)及應(yīng)用的發(fā)展，在過(guò)去短短的幾年里，網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了根本性的變化：網(wǎng)橋已經(jīng)退出了歷史的舞臺(tái)，在LAN網(wǎng)中共享式以太網(wǎng)越來(lái)越少。人們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的要求導(dǎo)致了新一代網(wǎng)絡(luò)的誕生和發(fā)展，其中交換技術(shù) 可以說(shuō)是新的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的核心。

交換技術(shù)具備強(qiáng)大的尋址能力和出色的穩(wěn)定性，為需要高帶寬的應(yīng)用程序提供了解決辦法，同時(shí)也解決了網(wǎng)絡(luò)智能化問(wèn)題，它極大地促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。毫無(wú)疑問(wèn)，LAN交換技術(shù)已經(jīng)成為一項(xiàng)重要的技術(shù) ，并在今天廣泛的流行起來(lái)。 
 
LAN交換技術(shù)概述 
 
在LAN網(wǎng)中使用交換的目的是為了提高網(wǎng)絡(luò)的性能，減少網(wǎng)絡(luò)的阻塞，同時(shí)，交換技術(shù)能夠加快數(shù)據(jù)的移動(dòng)速度，極大地降低了傳統(tǒng)以太網(wǎng)中由于采用CSMA/CD協(xié)議而產(chǎn)生沖突的可能性，因而在一定程度上消除了網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。LAN交換機(jī)的內(nèi)在功能類似于網(wǎng)橋，通過(guò)跟蹤每一個(gè)端口發(fā)來(lái)的幀的源地址，檢查幀的目的地址來(lái)選擇路由。LAN交換機(jī)每一端口能夠存儲(chǔ)的地址數(shù)量決定了它支持的工作站和支持擁有許多工作站的局域網(wǎng)段的能力。若交換機(jī)每一端口只能支持一個(gè)地址，它相當(dāng)于端口交換設(shè)備；若每一端口支持多個(gè)地址，它相當(dāng)于段交換設(shè)備。除了按交換方法外，LAN交換機(jī)還可以分為“直接通過(guò)”和“存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)”。直接通過(guò)技術(shù)就是在LAN交換機(jī)讀到幀的目的地址后，直接在源端口和目的端口之間進(jìn)行交叉連接。這種交換具有最小的延時(shí)和等待時(shí)間。

相應(yīng)地，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換把全部的幀存在存儲(chǔ)器里，并對(duì)幀進(jìn)行差錯(cuò)控制，若對(duì)某一幀的循環(huán)冗余校驗(yàn)不符，則丟棄該幀。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)需要將幀從低速局域網(wǎng)中移到高速局域網(wǎng)中，因?yàn)楸仨殞⑷康膸鎯?chǔ)起來(lái)，所以這種交換方法必然帶來(lái)較小程度的時(shí)延。另外，LAN交換機(jī)還能同時(shí)支持FDDI、快速以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)、以太網(wǎng)和ATM（從嚴(yán)格意義上講，ATM不完全屬于第二層），可以更進(jìn)一步提高帶寬，提高交換機(jī)的吞吐量，這些支持多協(xié)議的LAN交換機(jī)能夠?qū)?lái)自一種第二層網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)搅硪环N網(wǎng)絡(luò)中。圖1所示為L(zhǎng)AN交換機(jī)的應(yīng)用，LAN交換機(jī)通過(guò)將兩個(gè)服務(wù)器連接到兩個(gè)單獨(dú)的端口，可以在工作站和服務(wù)器之間同地提供兩路連接。
　
通常LAN交換機(jī)可以分成兩種類型：骨干交換機(jī)和工作組交換機(jī)。其中骨干網(wǎng)交換機(jī)（backbone switch）是網(wǎng)絡(luò)核心使用的高端交換機(jī)。它獲得的數(shù)據(jù)來(lái)自Hub和工作組交換機(jī)，它提供這些設(shè)備的互連。骨干網(wǎng)交換機(jī)通?？梢圆迦氚鞣N網(wǎng)絡(luò)選項(xiàng)卡，這些卡支持的網(wǎng)絡(luò)類型有：FDDI、以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)和ATM。骨干網(wǎng)交換機(jī)通常連接一種或多種高速網(wǎng)絡(luò)。工作組交換機(jī)屬于低端設(shè)備，它通過(guò)共享技術(shù)連接多個(gè)共享網(wǎng)段。工作組交換機(jī)通常用于連接PC或低流量的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。有12個(gè)端口的以太網(wǎng)交換機(jī)是一種典型的交換機(jī)，它提供1.2Gbit/s的帶寬，可以看作12個(gè)分離的以太網(wǎng)段。一般情況下，工作組交換機(jī)要與FDDI或快速以太網(wǎng)等高速骨干網(wǎng)連接。 
 
第三層交換技術(shù)的工作原理 
 
傳統(tǒng)的路由器需要對(duì)每個(gè)路由的包進(jìn)行大量的處理，由于傳統(tǒng)的路由器能夠支持多種協(xié)議，它們是通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此基于軟件的執(zhí)行速度比基于硬件的要慢，使得路由器成為網(wǎng)絡(luò)性能的瓶頸。為了解決路由器的通信瓶頸問(wèn)題，出現(xiàn)了第三層交換。第三層交換改善了路由器的性能，使網(wǎng)絡(luò)具有更高的智能性。第三層交換的運(yùn)行方式類似于LAN交換機(jī)，不同的只是它是基于IP地址而不是MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的。
 
假設(shè)兩個(gè)使用IP協(xié)議的站點(diǎn)通過(guò)第三層交換機(jī)，通信的過(guò)程：發(fā)送站點(diǎn)A在開(kāi)始發(fā)送時(shí)，已知目的站的IP地址，但尚不知道在局域網(wǎng)上發(fā)送所需要的MAC地址。要采用地址解析（ARP）來(lái)確定目的站的MAC地址。發(fā)送站把自己的IP地址與目的的站的IP地址比較，采用其軟件中配置的子網(wǎng)掩碼提取內(nèi)。若目的站B與發(fā)送站A在同一子網(wǎng)內(nèi)，站點(diǎn)A廣播一個(gè)ARP請(qǐng)求，B站返回其MAC地址，A站得到目的站點(diǎn)B的MAC地址后將這一地址緩存起來(lái)，并用此MAC地址封裝包后轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，第二層交換模塊查找MAC地址表確定將數(shù)據(jù)包發(fā)向目的端口。若兩個(gè)站點(diǎn)不在同一子網(wǎng)內(nèi)，如發(fā)送站A要與目的站C通信，發(fā)送站A要向“缺省路徑”發(fā)出ARP封裝包，而“缺省路徑”的IP地址已經(jīng)在系統(tǒng)軟件中設(shè)置。

這個(gè)IP地址實(shí)際上對(duì)應(yīng)第三層交換機(jī)的第三層交換模塊。所以當(dāng)發(fā)送站A對(duì)“缺省路徑”的IP地址廣播出一個(gè)ARP請(qǐng)求時(shí)，若第三層交換模塊在以往的通信過(guò)程中已得到目的站C的MAC地址，則向發(fā)送站A回復(fù)目的站C的MAC地址；否則第三層交換模塊根據(jù)路由信息向目的站廣播一個(gè)ARP請(qǐng)求，目的站C得到此ARP請(qǐng)求后，向第三層交換模塊回復(fù)其MAC地址，第三層交換模塊保存此地址并回復(fù)發(fā)送站A。以后，當(dāng)再進(jìn)行站點(diǎn)A與站點(diǎn)C之間的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，將用最終的目的站點(diǎn)C的MAC地址封裝包，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程全部交給第二層交換處理，因此信息得到高速交換。