第二层交换机

近年来，人们越来越多地用一种新的称为第二层交换机的设备来取代集线器，特别是在高速局域网环境下。第二层交换机有时也被称为交换集线器。

集线器采用星形布局将站点与集线器相连。在这种布局中，来自任何站点的传输都会由集线器接收，然后在集线器的所有外出线路上重传。因此为了避免冲突，一次只允许一个站点发送。集线器与简单的总线布局相比有几个优点。它利用了标准建筑物中布好的电缆作为实际的线路。另外，可以对集线器进行设置，使它能够识别因故障而造成网络堵塞的站点，并将站点剔出网络。

我们可以通过使用第二层交换机取得更高的性能。在这种情况下，中央集线器起交换机的作用，就像分组交换机或电路交换机。在第二层交换机中，来自某个站点的入口帧被交换到适当的出口线路上，然后交付到预期的目的点。与此同时，其他未使用的线路可用于交换其他通信量。第二层交换机有以下一些引人注目的优势：

1. 从总线形局域网或集线器局域网转变为交换局域网，连接设备在软件或硬件上不需要做任何修改。如果原来是以太局域网，那么各连接设备继续使用以太网媒体接入控制协议来接入局域网。从连接设备的角度来看，接入逻辑没有任何改变。

2. 每个连接设备都有相当于原来整个局域网的容量的专用容量，只要第二层交换机有足够的容量为所有连接设备服务。

3. 第二层交换机扩容简单。只要相应地增加第二层交换机的容量，就能将更多的设备连接到第二层交换机上。

目前市场上有两种类型的第二层交换机：

A. 存储转发交换机：这种第二层交换机从输入线路上接收帧，先缓存一下，然后再通过路由选择将其发到适当的输出线路上。

B. 直通式交换机：这种第二层交换机利用了这样一个事实，目的地址总是出现在MAC帧的最前面。一旦第二层交换机识别出目的地址，它就将收到的帧转发到适当的输出线路上。

直通式交换机能够取得最大可能的吞吐量，但有些冒险，它可能会传播损坏的帧，因为交换机重传之前无法做CRC检查。存储转发交换机会在发送方和接收方之间引起一些延迟，但它增进了网络的整体一致性。

第二层交换机提供的性能越来越好，可以满足个人计算机、工作站以及服务器产生的大通信量。但是，随着一幢楼或楼群中的设备数量不断增加，第二层交换机也显露出不足之处。尤其是出现了两个问题：广播超负荷和缺少多链路。为此，有些运营商推出了第三层交换机，它在硬件上实现了路由器的分组转发逻辑。

市场上有多种不同的第三层交换机体制，不过从本质上看，可以把它们分为两大类：分组式交换机和基于流的交换机。分组式交换机与传统路由器的操作方式相同。由于转发逻辑由硬件实现，与基于软件的路由器相比，分组式交换机在性能上呈数量级地增长。基于流的交换机试图通过识别具有相同源点和终点的IP分组流来提高性能。具体做法是通过观察当前通信量或是在分组首部中使用特殊的流标签（在IPv6中允许，但在IPv4中不可以）。一旦流被识别后，就可以建立一条经过网络预先定义的路由，以此加快转发处理速度。同样，它与完全基于软件的路由器相比，大大提高了性能。