FLUKE网络测试应用文章—以太网交换技术

　　由于网络应用中越来越多的用到多媒体，视频以及图像传送等技术，所以网络的带宽需求非常紧张。仅仅几年前没有哪个网络的设计者能够预见到网络带宽的需求有如此迅速的发展。对网络设计人员的挑战也就是如何满足用户未来的需求。
　　网络的用户通过以下几个现象感觉到网络的阻塞：
　　·网络响应时间变化很大
　　·不能或很难上网，应用软件运行（文件传送）很慢
　　·服务器联系中断，网络恢复的时间加长
　　上述现象用比较定量的方式表示可以是：
　　·流量的峰值可达60%
　　·平均利用率超过40%
　　·碰撞超过5%
　　如果上述情况发生在你的网络上，那么你的网络就已经接近饱和。由于以太网采用的协议方式是带碰撞的载波监听多路访问，所以一个站点在占用总线时其它站点就必须等待。虽然以太网的最大速率为10Mbps，但因为所有站点都分享这个带宽，所以随着站点的增加网络的吞吐量就随之减小。进一步繁忙网络的总线竞争的加剧和大量的碰撞会使网络的实际速率下降很多。

图1

　　以太网上的站点不是一个个按顺序传送信息，而是根据前面讲的以太网协议来进行。即在任何时刻只能有一个站点占用总线。如果有两个以上的站点同时发送信息就会产生所谓的碰撞。碰撞会使信息包破损。这时站点必须停止发送并等待一定的时间以便再次发送，该过程称为Backoff。当网络负载很轻，信息传送的效率就很高。当流量增长的很快时，碰撞就增加很多并使网络性能下降。如果进一步研究以太网的吞叶量就会发现真正的问题是由于各种设备占用总线时的情况不同而造成的。而碰撞是第二位而且是可以明显看得见的问题。
　　如果一个网络在高峰流量小于60%，平均利用率小于40%时该网络对大部分用户来说是可以满足应用要求的。而当网络超过了上述峰，用户就会感到响应时间变慢以及出现其它网络问题。

以太网阻塞的常见原因
　　一般来说网络性能都与网络上所连接的设备有关。以太网阻塞可能有以下几个原因。
　　·少数高速网络设备
　　网络上少数高速设备就可能消耗大量的网络带宽。例如繁忙的服务器或工程设计的工作站。
　　·网络上的站点过多
　　这也就是希望分享10Mbps的用户太多。其效果和少数高速网络设备的结果一样。
　　·网络中有加重网络流量的一些应用
　　用户之间的交互和文件的传送对网络有完全不同的需求。交互应用要求较低的延迟。而文件的传送要求较宽的带宽和带宽的高利用率。
　　不幸的是，标准的共享设备例如集线器以及结构化布线并比能解决网络阻塞的问题。虽然用集线器可以将很多物理的局域网连接在一起，但绝大多数的集线器只是将这些局域网简单地连成一个更大的网络。在传输忙的情况下，某个节点就可能不成比例地消耗掉单一网段集线器上的流量。只能支持单一网段的集线器在同一时间只能支持一个对话。

以太网阻塞的解决方案
1.使用网桥和路由器分隔网段
　　很多网管人员都特别愿意使用网桥将局域网分隔成各个小子网来解决网络的吞吐量问题。如果必须通过网桥的流量很少，这种方法很见效。然而，可能存在未能预料的网段之间的流量就可能使网桥过载从而造成网络延迟。为了防止这种现象发生，网管人员必须小心地分隔网段以考虑哪些用户应该分隔在哪一个网段。这种方法需要花较长时间进行仔细地分隔网段，而且当网络在经常变化的情况下要反复进行。
　　利用路由器分隔网络解决了一个问题可又带来了另一个问题。路由器是一个很高级的网络设备。它工作在ISO七层协议的第三层。它可以有效地区分流量并将网段在逻辑上完全隔离开。例如IP和DELnet以及其它流量。不幸的是按每个端口平均来计算，路由器比网络网桥贵很多，而且对扩展网段来说路由器是大材小用。
2.升级到高速网络
　　很多网络设计人员和网管人员都对高速以太网的大吞吐量和容量表示出极大兴趣。但是这种解决方案价格太贵，而且由于要更新以前的全部网络设备，所以这种方案并没有被广大用户所采用。
3.以太网交换技术
　　以太网交换技术可以使用户花较少的投资来增加网络的吞吐量。以太网交换是与协议无关的将信息包在网段之间进行转发的技术。

交换技术概述
　　交换器的工作原理可以想象成与电话交换机PBX的工作原理很类似。电话交换机可以很容易地同时处理多个通话而不相互干扰。如图2所示，如果用户A要向用户B发信息包，交换器只将A与B接通而不必向其它口发送信息包。在同一时刻如果用户C要向用户D发送信息包，另一个开关就会接通C与D。即两个开关同时并行地工作。两个通讯对通过开关有效地将两个局域网段连接在一起。