以太網(wǎng)交換機(jī)

以太網(wǎng)交換機(jī)（也稱(chēng)為交換集線(xiàn)器，橋接集線(xiàn)器，以及IEEE的MAC橋接[1]）是網(wǎng)絡(luò)硬件，它通過(guò)使用數(shù)據(jù)包交換來(lái)接收數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)設(shè)備來(lái)連接計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備。

以太網(wǎng)交換機(jī)有選擇地將數(shù)據(jù)包從一個(gè) LAN 端口轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)端口。不同端口上的比特率可能不同。與集線(xiàn)器和網(wǎng)橋一樣，交換機(jī)可以互連以形成更大的網(wǎng)絡(luò)。交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)決策僅基于第 2 層信息。交換機(jī)不會(huì)修改收到的數(shù)據(jù)包。（相比之下，路由器的轉(zhuǎn)發(fā)決策基于第 3 層或網(wǎng)絡(luò)層信息，并且還會(huì)修改收到的數(shù)據(jù)包。

發(fā)往不同端口的數(shù)據(jù)包可以由交換機(jī)同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)，因此與單個(gè)共享 LAN 相比，交換機(jī)可以將總體比特率提高很多倍。但是，發(fā)往同一端口的數(shù)據(jù)包必須由交換機(jī)緩沖。因此，交換機(jī)由交換結(jié)構(gòu)、緩沖器和轉(zhuǎn)發(fā)控制機(jī)制組成。

switch chip

交換機(jī)芯片就是以太網(wǎng)交換機(jī)的“心臟”，以AR8327這款交換機(jī)芯片為例：

它一共有7個(gè)port，其中Port1~Port5是接了PHY芯片的，這些Port一般是只接終端設(shè)備(也就是會(huì)通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)連接到PC或其他上網(wǎng)設(shè)備)。
而Port0和Port6就比較靈活，它們既可以接PHY，也可以接MAC，這兩個(gè)Port就是CPU port。

AP路由

AR8327的一種常見(jiàn)的應(yīng)用如下，此解決方案是完整的端到端 802.AP RJ-45 到空中路由器 802.11n 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)處理解決方案。

• Port0~5 通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)接外部設(shè)備，其中Port5(上圖PHY4)作為WAN口連接到modem，用于撥號(hào)上網(wǎng)。
• Port0 作為CPU Port連接到WASP(wifi SOC)
• 無(wú)線(xiàn)設(shè)備可以通wifi連接上網(wǎng)

所有交換芯片都有一個(gè)特殊的端口，稱(chēng)為 switchX-cpu，這是交換芯片的 CPU 端口，用于將流量從交換芯片轉(zhuǎn)發(fā)到 CPU，這樣的端口是管理流量和路由功能所必需的 . 默認(rèn)情況下，交換芯片會(huì)確保這個(gè)特殊的 CPU 端口不擁塞，并在超過(guò)鏈路容量時(shí)發(fā)出暫停幀以確保端口不會(huì)過(guò)飽和，此功能稱(chēng)為CPU流量控制。 如果沒(méi)有此功能，對(duì)路由或管理目的至關(guān)重要的數(shù)據(jù)包可能會(huì)被丟棄。

VLAN

switch支持劃分VLAN，如下是一種vlan應(yīng)用：

• 同一VLAN之間 可以直接互相發(fā)送幀，但不能發(fā)送到 WAN 口
• CPU可以發(fā)送幀到所有的Port
• LAN Port必須通過(guò)CPU port才能發(fā)送到WAN
• WAN Port也必須通過(guò)CPU Port才能發(fā)送到LAN

端口交換

交換芯片可以使用其交換邏輯處理數(shù)據(jù)包，而不需要軟件參與。相當(dāng)于bypass掉CPU Port。

其中一個(gè)端口接收的數(shù)據(jù)包總是首先通過(guò)交換機(jī)邏輯。 交換機(jī)邏輯決定數(shù)據(jù)包應(yīng)該去哪些端口（最常見(jiàn)的這個(gè)決定是基于數(shù)據(jù)包的目標(biāo) MAC 地址做出的，但可能會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)包和配置涉及其他標(biāo)準(zhǔn)）。 在大多數(shù)情況下，軟件看不到數(shù)據(jù)包（只有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)會(huì)顯示數(shù)據(jù)包已通過(guò)），這是因?yàn)閿?shù)據(jù)包已經(jīng)被交換芯片處理，并且從未到達(dá) CPU Port。

參考

• 201106_spec_AR8327.pdf
• Bridging and Switching-RouteOS
• 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)-wiki
• Ethernet Switch

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【计算机网络】【硬件】交换机芯片介绍的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。