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以太网交换机的发展现状及趋势
2014年12期目录
&&&&&&本期共收录文章20篇
　　【摘 要】随着计算机网络的不断发展，人们对于网络连接和数据交换的要求也越来越高。以太网交换机作为计算机网络的重要组成部分成为了各大厂商和学术界的研究热点，甚至已经上升到国家信息发展的战略高度。本文从计算机网络的发展现状和目前的问题进行了分析，并展望了以太网交换机的发展趋势。 中国论文网 /1/view-6526488.htm　　【关键词】以太网交换机 计算机网络 网络安全 　　Abstract：With the development of the computer network， people are paying more concentration for network connections and data exchange requirements. As is an important part of computer network， Ethernet switch has become a hot topic of research groups like all major manufacturers and academic circles， and even has been raised to the height of the national information development strategy. This paper analyzes the current situation of the development of computer network， current problems， and the prospect of development trend of ethernet switch. 　　Keywords： ethernet switch， computing internet， internet security 　　1.引言 　　随着计算机网络的发展以及计算机技术的不断发展，人们对网络的依赖越来越高，人们选择使用网络来进行娱乐、工作、学习以及做生意。网络正在改变我们的学习、生活、工作方式，今天的网络需要更多的应用开发以支持人们的多种需要包括数据、语音、视频的多媒体传输，以太网交换机帮助网络实现了这些应用的平稳快速运行，并在持续不断地研发交换机可靠性、安全性以及提高对应用的支持性能。 　　2. 发展现状 　　2.1 以太网交换机的概况 　　以太网交换机的工作原理，简单来讲就是把交换机端口收到的数据包，解包获得数据源和目的地的MAC地址，把数据包发送给目的地址相应的端口。这是最基本的转发包原理，也是第二层架构的内容，因为其大部分通过软件来实现，其处理能力远不能达到客户对吞吐量的需求。目前，交换机基本都是基于第三层的，其交换能力都是直接硬件完成，这大大提高了交换机的性能。接口速率达到千兆水平，并且实现交换和路由整合。 　　2.2以太网交换机的发展特点 　　速度，人们对带宽的要求正在迅速提高，如迅猛发展的存储网络海量数据传输通道，大量百兆带宽汇聚的城域网络，大型金融机构的数据集中，企业核心业务、ERP、CRM等复杂的应用扩展。目前千兆为骨干、百兆为接入的主流结构正在向万兆骨干、千兆接入的结构过渡。 　　智能，网络正在改变我们的学习、生活、工作方式，今天的网络需要更多的智能应用开发以支持人们的多种需要。从最初的电子邮件收发，发展到现在的数据、多媒体传输，智能家居，语音搜素，大数据管理等。以太网交换机的智能语音服务，可以将数据与语音传输整合，客户只需维护一套统一的网络系统，极大节省了网络管理费用。以太网上的语音服务不但可以保证优良的通话质量，更可以有丰富的增值应用开发。如：无需重复设置的IP话机号码、功能强大的IP电话会议。智能家居的应用，使得人们能够更加有效，方便安全的使用和安排自己的时间，大大提高了人们的生活质量，人们只需要一个交换机和一个终端，就可以安排自己家中的日常事务，并且不局限于世界的任何一个角落。大数据云计算可以帮助企业更快更准的定位自己的目标客户群，更快更有效的满足客户需求。 　　无线接入，目前人们习惯了与网络的实时连接，实时的和朋友分享自己的心情所见所闻，实时学习，实时金融。无线以太网可以满足人们随时随地接入互联网的需求，全球正在掀起一场无线局域网的建设高潮。无线使以太网技术在覆盖范围上得到了空间的极大扩展，是目前最热门的技术。后台网络技术和完整基础架构的支持是无线应用发展的基础，完整的以太网架构保证了无线网络空间的扩展和无线网络上多种智能应用的完美发挥。一些大企业为用户提供了完善的无线网络解决方案，方便客户的办公和使用，在有线网络系统的基础上建立一个无线网络，使有线与无线彼此互补，让两者形成良好的融合与统一。 　　2.3 以太网交换机存在的问题 　　a.数据对网络进行攻击 　　恶意用户可以向路由器发送非常大流量的数据占用了接口的大部分带宽，使得其它用户上网感到非常慢。 　　b.海量MAC地址攻击 　　交换机在转发数据时以MAC地址作为索引，如果数据报的目的MAC地址未知时，将在网络中以洪泛的方式转发。所以，恶意用户可以向网络内发送大量的垃圾数据，使得交换机需要不停的进行MAC地址学习这样就大大降低了网络的转发性能。 　　c.MAC欺骗攻击 　　恶意用户将自己的MAC地址改为路由器的MAC地址（称为MAC-X），然后不停地发送给交换机，这样，交换机就会更新MAC-X的记录，认为MAC-X位于与该恶意用户连接的端口上，此时，当其他用户有数据发送给路由器时，交换机将把这些数据发送给该恶意用户，这样发送正常数据的用户就不能正常上网了。 　　这些问题也可以使恶意用户伪装成有效用户来访问一些敏感数据，如个人隐私，公司机密等，造成损失。各大厂商正对存在的问题，都有提供相应的解决方案，包括硬件防火墙，软件防呆。但是恶意用户仍然能找到一些漏洞进行攻击、破坏以及窃取数据。这是一个没有停息的战场，在不断的技术的提高和技术破解中发展。 　　3.发展趋势 　　万兆网络已经是不可逆的趋势，甚至在不久的将来千万兆级别的网络也很快进入我们的生活之中。一部视频电影让你可以实时在线的观看，无需下载，无需等待。依托云计算的发展，我们已经无需拥有自己的存储硬盘，在个人交换机级别上，云与交换机技术的整合将得到更大的发展，人们将以交换机为连接纽带展开自己日常生活的新篇章。如小米的交换机已经开始对这方面开始了一定的探索，如我们可以在办公室很快的通过交换机访问家里的设备以及数据，智能家居可以帮助完成如烧饭，放洗澡水，放音乐等，人们可以一回到家马上能够从繁忙的工作中得到放松。在企业方面，云计算和大数据应用的基础设施将围绕数据中心网络而展开，数据中心交换机将得到大力的发展，网络拓扑设计、传输协议、无线通信、增强以太网、虚拟化、节能机制、流量控制和网络安全等将是不断发展的方向，并且是支持模块化、即插即用的以及支持扩容能力的。 　　参考文献： 　　[1]李增雷. 浅谈交换机发展和新一代交换机[J]. 计算机光盘软件与应用.2012（8）.28-29 　　[2]李丹，陈贵海，任丰原，蒋长林，徐明伟.数据中心网络的研究进展与趋势[J].计算机学报.）.259-274 　　[3]苏小柳，刘芳.第三层千兆比以太网交换机的设计与实现[J].光通信技术.2011.7 　　[4]刘欣然.网络攻击分类技术综述[J].通信学报.） 　　[5]吴圣才.浅析三层交换技术[J].科技传播.2009（4） 　　[6]陈全，邓倩妮.云计算及其关键技术[J]. 计算机应用.） 　　[7]许都，朱旭东，李乐民. 下一代可扩展交换机/路由器[J]. 电子科技大学学报.） 　　[8]International Telecommunication Union UIT.ITU Internet Reports 2005：The Internet of Things[R].2005.
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日 星期一 下午 04:57
现在，很多中小型企业为了提高自己的核心竞争力，实现内外部信息的快速传递，纷纷加入到部署企业网络的行列当中。为了达到网络的集中管理、数据信息的可靠使用等目的，服务器便成为了不可或缺设备之一。　　　　很多用户对于服务器的定义还是很模糊，其实从我自己的观点来看，服务器就是一台在计算机网络中执行特定服务功能的高级PC。根据服务器的机箱结构来划分，我们通常把服务器划分为“台式（塔式）服务器”、“机架式服务器”、“机柜式服务器”和“刀片式服务器”四类。　　　　今天我们就以一台联想万全R510 G5服务器为例给大家详细介绍什么是机架服务器及其内部结构。　　　　在前面我们说过服务器实际上就是一台执行特定服务功能的高级PC，这个定义同样适用于“机架式服务器”。大家知道，在星型拓朴结构的计算机网络都有一个集中点，通常这个集中点就是我们称之为的机房。在机房中会有各种类型的网络设备，如交换机、路由器等等，而这些设备一般都会集中在一个机柜当中。 “机架式服务器”是指可以直接安装到标准19英寸机柜当中的服务器，通常这样的服务器从大小来看有点类似交换机，而并不像是一台电脑。　　　　机架式服务器一般有1U、2U、4U、6U、8U等等规格，这里的“U”我们可以理解为服务器高度规格单位，标准1U机架服务器的高度是4.445cm（1.75英寸），一般我们的机柜内部有可以固定各种网络设备的固定孔，两个孔之间的高度就是4.445厘米，刚好可以将机架式服务器固定在机柜当中。　　　　首先我们来看看这台1U机架式服务器的前部面板，在机架式服务器的前部面板一般都包括前置控制模块区域、硬盘区域和光驱区域三个部分。有些服务器还会配置软驱设备，但因软驱的应用已经极少，所以大部分机架式服务器已经不将软驱做为标准配置。因其厂商、产品型号的不同，机架式服务器的前部面板不尽相同，但基本上都会包括这三个部分。　　　　前置控制模块上通常包括系统状态指示灯、硬盘状态指示灯及前置的USB接口，在不同厂商设计的机架式服务器的指示灯都是不一样的，我们可以参考服务器的说明书来了解各种指示灯状态的含义。在这台服务器的前置面板上还设计了一个前置的显示器接口，这在其他机架式服务器中是不常见到的。　　
　　图１前置面板区域(点击看大图)　　　　和台式服务器不同，大部分机架服务器的硬盘都是前置式的，连接到SCSI控制器当中。SCSI硬盘可以支持在线热插拨，目前市场上的厂商在设计机架式服务器时都会为硬盘设计一个开关，在折卸硬盘时我们只需轻轻扣动开关，将开关打开后就可以将硬盘抽出。切记在插拨硬盘时两边位置一定要平行，避免虚接、位置不正等问题造成服务器硬盘使用故障。　　
　　　图２折装机架式服务器硬盘　　　　这台机架式服务器提供了两块Ultra 320 SCSI接口硬盘，不同配置的机架式服务器的标准配置都不一样。在服务器上，由于需要非常高的存储性能，普通的IDE硬盘根本不能满足这样的需求，而SCSI接口硬盘与IDE硬盘相比，具有读写速度更快、寻道时间更短、数据缓存更大等优点，被广泛的应用于服务器当中，目前的主流SCSI硬盘都采用了Ultra 320 SCSI接口，能提供320MB/s的接口传输速度。　　
　　　图3 Ultra 320 SCSI接口硬盘　　　　在这款机架式服务器上，配置了LG Slimline CD-ROM光驱，在1U的机架式服务器当中，一般都会使用这种窄边设计的光驱，因为如果是使用普通的光驱，是无法满足机箱的空间大小的。　　
　　　图4 机架式服务器光驱　　　　接下来我们就来看看这台服务器的心脏-CPU部分，如下图所示，大部分的机架式服务器都采用的是CPU散热片与风扇分离的设计，服务器CPU散热片通常使用的都是散热性能更好的铜质材料，万全 R510 G5 采用Intel Xeon处理器，标称可以达到2800MHz的主频，左侧位置配置了两块涡轮CPU风扇，从我见到的机架式服务器中可以发现，市场上的1U机架式服务器基本上都是采用这样的设计。　　
　　图5 CPU及风扇区域(点击看大图)　　　　打开CPU部分的有机玻璃档板，在CPU散热片的四个角有四个螺丝用来固定，在折卸时，我们需要使用螺丝刀顶住螺丝，然后垂直旋转，一直到螺丝完全折出。分别折卸四个螺丝，先轻轻松动，检查螺丝是否都已经完全折出，接着垂直拨出散热片（有时散热片会和散热硅胶粘在一起，切记千万不要强行折拨）。取出散热片后，我们就可以看到如下图的Intel Xeon处理器。　　
　　图6 CPU部分(点击看大图)　　　　如下图所示，在CPU的左侧位置便是四个内存dimm插槽，服务器内存在技术上的要求比一般的ＰＣ机内存要求高很多，我们都知道目前市场上销售的内存有SDRAM和DDR两种，SDRAM内存已经基本停产，我们看到的这两根内存条是184引脚的512M DDR内存条，由于服务器的特殊性，通常机架式服务器都配置的是集成ECC（Error Checking and Correcting　错误检查和纠正）功能的Register内存条，这种内存条具备检测和纠正单一比特错误的能力，大大提高了服务器的可靠性。档次不同机架服务器配置的内存条插槽也不相同，联想万全 R510 G5机架服务器提供了四个插槽，可以将扩展到8G。　　
　　图7 内存插槽(点击看大图)　　　　在折拨内存时，和普通的PC机一样，只需要将两边的开关打开，平行取出内存条即可。　　　　机架式服务器所有连接到主板上的设备都需要由电源来提供电力，接下来我们就为大家介绍机架式服务器的电源。　　　　从安全性及可靠性角度来考虑，电源在整个服务器硬件系统中是非常重要的。市场上常见计算机电源有额定功率300 W和400W两种，和家用PC不同，在服务器上需要供电的设备要远远高于PC机，需要更大功率的电源来提供电力，所以机架式服务器一般都配备的是400W电源。　　　　功率越大的电源工作时的热量便会越高，机架式服务器电源的两端都装有风扇，提供良好的散热性能，从下图我们可以看出。这台1U机架式服务器标准配置一台电源，实际上在很高更高配置的机架服务器上，通常都会配置两台以上的电源，并且电源支持热插拨功能，防止因为电源损坏而造成的服务器系统不能正常运转。　　
　　图8 服务器电源(点击看大图)　　　　最后我们来看看这台机架式服务器的后部面板，与普通的计算机类似，在机架式服务器的后部面板上，也会有电源接口、显卡接口、键盘鼠标接口等等，服务器一般不需要太好的图形显示卡，基本上都是采用主板集成显卡，一般还需要一个RS232的接口，这个接口可以与其他设备如路由器、交换机等设备相连接，有时我们可能需要用这台服务器来配置路由器，这时就需要使用这个RS-232接口。通常服务器的网卡最小要求使用10/100M自适应以太网卡，为了达到更高的数据传输性能，很多服务器都配备的是千兆网卡，这台机器就使用了两块主板集成的千兆网卡。　　
　　图9 (点击看大图)　　　　总结：　　　　这篇文章主要从硬件配置的角度来为大家介绍机架式服务器，通过这样的介绍大家已经对机架式服务器有所了解，市场上的机架式服务器会因价格、档次及配置的差异，有些会和本文中介绍的不完全相同，但基本的结构都是文中所介绍的，不同的只是硬件的配置和外形设计不同，相信大家一定能够举一反三
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历史上的今天
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交换机在我们的印象中是作为局域网节点连接的网络设备，其实它也在广域网中存在，并且得到大量应用，特别是电信运营企业中，ATM交换机和现在光纤通道交换机等，只不过我们平时很难见到这类交换机而已。不过本文仍主要以我们常见的局域网交换机为例向大家介绍交换机的各类接口及连接方式。　　　　局域网交换机作为局域网的集中连接设备，它的接口类型是随着各种局域网和传输介质类型的发展而变化的，分析一下局域网的主要网络类型和传输介质发展过程，我们就不难发现各种交换机接口类型，下面我们就先来介绍目前仍存在的一些交换机接口，注意，因交换机的许多接口与路由器接口完全一样，所以在此仍以路由器上的相应接口进行介绍。　　　　一、交换机接口类型',
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