2003年 3月
第 1期
天 津 通 信 技 术
1IANJIN COMMUNICATIONS TECHNOLOGY
Mar．2003
No．1
以太网知识讲座(5)
一 以太网交换技术
王廷尧，马克诚
(天津光电通信产业集团恒光科技有限公司，天津 3002l1)
摘 要：系统地介绍了以太网的基本概念、介质接入控制和物理层准规范、以太网信号的帧结构、网络的硬件设备、网络
的组成及主要性能，以及以太网信号在PDH、SD ONET中的传输等等。本部分主要介绍以太网的交换技术，包括网
桥的概念、交换的工作模式，及交换机的功能、性能参数等。
关t词：以太网；网桥；交换机
中圈分类号：TP393．1 1 文献标识码：B 文章绩号：1006-7442(2002)o4-o055-O8
交换技术在以太网中占据着极其重要的地位，
是由网桥技术逐步演变而来的。随着时间的推移，
该技术也在不断地更新。当今，以太网的交换技术
已比网桥技术有更加完善的性能。
采用交换技术是为实现不同以太网段之间的
连接与帧信息的交换，此外，也可以实现不同以太
网帧信息之间的变换及不同物理层之间的变换等
等。当然，作为一个交换设备，主要还是应完成不同
以太网段之间的连接与帧信息的交换，而不一定实
现各种不同的以太网物理层之间的变换 ，因为不同
的交换设备，在性能和功能方面是会有千差万别
的。本文首先介绍网桥的基本概念，然后再着重论
述以太网的交换技术。
1 网桥的基本概念
上一讲已经介绍了，中继器是以太网的核心，
由中继器和其所连接的节点可以集合成一个半双
工模式的碰撞域或称一个网段。但在一个碰撞域或
网段中，如果连接的网络节点太多，或有许多网络
收稿日期：2002—11-29
节点忙，就会在网段中不断发生竞争与碰撞 ，而形
成网络拥塞，导致利用率的下降。为了减少这种不
良现象发生，可将连接节点过多的网段和过于繁忙
的网段再分成若干“更小的网段”，用一个多端口的
设备将它们连接起来，这多端口的设备便称为网桥
(Bridge)。由网桥将若干个网段桥接在一起所构成
的网络称为网桥网络(Bridge Network)或称为碰
撞域，若干个碰撞域又构成了一个广播域 (Bro—
adcast Domain)，在广播域中，每个网络节点都能
接收到彼此的广播帧信号。
网桥是属于OSI参考模型分层结构第二层 (链
路层)的设备，所操作的不是数据包而是帧数据。网
桥对帧信号的操作包括对帧信号的收／发、帧信号内
各区域的识别、解释等，从中散列(Hashing)出节点
MAC地址并将其记录到相关的节点 MAC地址表
(Node MAC Address Table)之中。
通过网桥的各端口可以将统一类型的局域网
全透明地连接起来。
1．1 网段内数据帧的传输
网段内数据帧的传输是指数据帧中目的节点
MAC地址和源节点 MAC地址处于一个网段内的
通信。段内数据帧的传输是这样的：当网桥某网段
上的一个节点发送数据帧到网桥端口时，首先通过
网桥散列出帧内目的节点 MAC的地址及源节点
MAC的地址。然后对两个 MAC地址所处的网段进
行判断。若两个 MAC地址处于一个网段内，则网
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桥仅执行网段内数据帧的传输。其间，为了减少碰
撞并迅速将数据帧传送到目的节点，确保此数据帧
不被传送到其它网桥端口的网段内，就需在其它网
桥端 口设有将此数据帧滤掉的设施。
当数据帧中目的节点的 MAC地址和源节点
的MAC地址处于一个网段之中(在网桥同一端口
的网段上)时，其数据帧的传输通信量即为段内的
通信量(IST：(Intra—Segment Traffic)，也称作本段
的通信量(LST：Local Segment Traffic)。 、
因此，据上所述，为实现网桥网络段内的通信，
网桥应具备如下功能：
(1)识别数据帧结构，准确解释数据帧各区域
的功能；
(2)将 目的节点 MAC地址和源节点 MAC地
址从数据帧中散列出来；
(3)判断 目的节点 MAC地址和源节点 MAC
地址所示的网段位置；
(4)目的节点 MAC地址和源节点 MAC地址
所示同一网段时，要执行段内通信。
网桥要利用过滤功能(Filtering Funtion)将数
据帧正确传送 ，而不被转发(Forwarding)到不属目
的节点 MAC地址的其它端口，以降低发生碰撞的
概率。
在设计网桥网络时，要认真考虑网段的划分，
使段内通信量在网桥网络的通信量中占绝对优势
和网桥网络的利用率得到提高。
1．2 网段间数据帧的传输
在网桥端口之间不同网段、节点数据帧的传输
过程是这样的：当网桥某个端口所连接的网段的某
个节点发送数据帧时，首先通过网桥散列出其帧内
目的节点的 MAC地址和源节点的 MAC地址，若
两个地址表示的是不同端口时，网桥必须按照目的
节点的 MAC地址将数据帧传送到相应的网桥端
口。若两个地址分属于网桥网络不同的网段时，说
明该数据帧需在网桥不同的端口间传送，即需要通
过网桥转发(Forwarding)的功能进行传送。此时转
发的通信量称为段间通信量(Inter—Segment Traffic
Between Node)，也称为离段通信量 (Off-Segment
Traffic Between)。通常，在网桥网络的设计中，离段
通信量(Off -Segment e Between Node)仅占网
桥网络总通信量的十分之一以内为最好。
为顺利地实现网桥网段间的通信，网桥必需识
别出目的节点 MAC地址和源节点 MAC地址属于
网桥哪个端口和哪个网段 ，若在不同端口的网段
上，网桥可按数据帧 目的 MAC节点地址将其转发
到网桥相应的端口，以实现段间的通信。
1,3 数据I贞在多节点间的传输
数据帧在网桥网络多节点间的传输有以下几
种情况：
(1)组播帧传输
组播帧(Multieast Frame)的目的节点 MAC地
址是网桥网络中的一个节点子集，这个节点子集可
能与源节点 MAC地址处于一个网段，也可能处于
不同网桥网络的网段之中。在处于多个网段时，此
节点子集的数据帧需由网桥转发到多个相关端口
所对应的节点上。
(2)广播帧传输
广播帧(Broadcast Fram e)目的节点 MAC地址
的48比特全被设置为“1 99O当从一个节点发送广播
帧后，此广播帧不仅在本网段内各节点被接收到，
而且可被转发到所有网段上的网络节点。网桥从一
个节点接收到数据帧后，又将其转发到全网所有的
网络节点 ，这种功能被称作喷出(Flooding)功能，或
喷射(Spraying)功能。就是说广播帧可以通过网桥的
喷射功能转发到整个网桥网络。
(3)单播帧传输
当网桥的一个端 口收到一个单播帧(Unieast
Frame)后 ，首先对数据帧的各区域进行识别，并根
据 目的节点的 MAC地址对所处的网段进行判断。
若在网桥各端口的网段均找不到此 目的节点 MAC
地址，就要像广播帧一样，由网桥将此数据帧喷射
到整个网桥网络所有的节点。
1．4 节点MAC地址表
为了实现网桥对数据帧的过滤和转发，网桥必
须有自动学习、建立和更改节点 MAC地址表的功
能，即有能力建立一个适应要求和实时、动态的节
点 MAC地址表。
节点 MAC地址表中的地址一般分为两类：一
类是用户要求长期留在网上的永久性地址，称为静
态 MAC地址；另一类则是根据网络 MAC地址使
用的频度列入表内的动态 MAC地址。静态 MAC
地址称为静态表项(Static Entry)，是由网桥用人工
编辑 、写入的永久性节点 MAC地址，通常不能更
改或删除。而动态MAC地址是经网桥将接收数据
帧的 MAC地址散列出来并进行 自学习后写入表
内的，称为动态表项。根据节点 MAC地址使用频
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度可将动态 MAC地址存在的时间延长或删
除。静态表项和动态表项被分别存人静态存
储器和动态存储器，形成动态节点 MAC地
址表和静态节点 MAC地址表。
在节点 MAC地址动态表项中，一般必
须包含节点 MAC地址、所属网桥端口编号
以及在表中持续存在的时间(MAC地址项寿
命)三项内容。当节点从一个网段移入另一
个网段时必须重新学习并更新网桥端口的
编号。
当网桥网络接通电源开始工作时，节点
MAC地址表是空的，通过接收数据帧和学习，逐一
记录下每帧输入网桥端口的编号和相应的目的和
源节点 MAC地址，并很快将 MAC地址表填满，使
网桥网络步入正常的运行阶段。接下来节点 MAC
地址表要实时完成下列工作：
(1)当一个新的数据帧出现在网桥端 口时，首
先应判断出MAC地址表中有无相应 目的和源节
点的 MAC地址，若地址表中该 MAC地址已存在，
那么一方面要将表中此地址项的寿命计数器清零，
重新计数，以便延迟此地址项的寿命；另一方面要
使网桥根据地址表对新的数据帧进行过滤或转发
的判断。
(2)若新的数据帧出现在网桥端口时，经网桥
判断 MAC地址表中无与新数据帧中相同的节点
MAC地址，则在节点 MAC地址表中添入新的地址
表项，并开始计算新添地址项的寿命，然后对新的
数据帧进行过滤或转发的判断。
(3)随时查看地址项的寿命，对寿命终了地址
项 自动删除。
在 IEEE802．3D标准中规范了每个动态地址
项的寿命为 300 S。自动删除功能可避免节点 MAC
地址表过长，占用太多的存储器容量。
图 l、表 1分别表示了一个简单的网桥网络的结
构 和 相关 的节 点 MAC地 址表 。根 据
IEEE802．3D标准要求，中继器内部使用总线
的操作方式，物理连接网络节点则采用星型
拓扑结构。因此，对于多网桥组成的网桥网
络应注意不能形成环路，即节点间只允许有
一 个桥接路径。在 IEEE802．1D标准中还介
绍了生成树的算法，可将带环路的网络剪裁
成合法、无环路的网络。一般网桥都支持地
址动态学习和生成树的算法，并允许各端口
m n O P q r s t
图1 —个简单的网桥网络结构
表 1 网桥网络的MAC地址表
网桥编号 网桥 I 网桥 II
网段编号 A B C D E
MAC地址 a b c d U e fg h i j k 1 U m n O P q r s t U
工作于混合的模式。
1．5 网桥的功能框图
网桥的基本功能如图 2所示。其工作过程是：
先对从某个网桥端口送来的数据帧的完整性(合法
性)进行判断，然后将合法的数据帧存人数据帧存
储器的储器单元，将非法的数据帧丢弃。对合法的
数据帧，由节点 MAC地址散列单元将源 MAC地
址散列出来，并且在 MAC地址表中查核是否有此
MAC地址 (输入端口编号、MAC地址是否都一致)。
若表中无此地址，则按输入端口编号将其 MAC地
址写入地址表中相应端口编号和网段的空地址位
中，并开始计算此新地址的寿命；若表中已有此地
址，则重新开始计算此地址的寿命。
当目的节点 MAC地址与源节点 MAC地址在
节点 MAC地址表中处于同一个端口时，执行过滤
的操作；否则执行转发的操作。而对于广播帧和组
播帧，则要将数据帧转发到所有的端 口、节点或一
个节点的子集。
图3 网桥的基本功能框图
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． 网桥是多端口的设备，从以上的分析可以看
出，其硬件组成至少应有 CPU、RAM、EEPROM、转
发与过滤控制的设施和若干端口的器件等等。端口
硬件还应设置MAC控制与 PHY芯片，且可工作在
混合模式之下。
2 交换机的几种工作模式
以太网交换机与网桥在性能指标和结构安排
上是非常相似的，甚至可将交换机看成是功能更完
善的网桥。但是，以太网交换技术是网桥技术的发
展与升华，以太网交换机的主要功能是要完成数据
帧的交换。当然，由于采用的技术和内部的构件不
同，以太网交换机在性能、造价上的相差是悬殊的。
目前，以太网交换机所采用的交换技术主要有快捷
交换技术 CTS(Cut—Though Switching)、准快捷交换
技术 ICS(Interim Cut-Though Switching)、存储转
发交换技术 SFS(Store and Forward Switching)和
混合型交换技术 CPS (Composite Pattern Switch—
ing)几种。
2．1 快捷交换技术
快捷交换技术(C1S)又称为捷径或穿过交换
技术，是以最快的速度将端口接到数据帧过滤或转
发到输出端口的技术。其数据帧的交换过程是：交
换机从接收端口接收数据帧并识别其 目的和源节
点 MAC地址后 ，将目的MAC地址与 MAC地址表
相比较，并对 MAC地址表进行更新和完善，然后
作出过滤或转发的判断和根据此判断转发数据帧
到目的端口或将数据帧滤掉，待进一步建立输入端
口与输出端口之间的临时路径后，将需发送的数据
帧沿临时路径转发送出去。
因此，端口收到的数据帧不能立即被转发到交
换的输出端口，因为上述过程需要经历一定的时
间，这段时间称为转发等待时间(FLT：Forwarding
Latency Time)。FLT是以太网交换机的一个重要参
数 ，反映了交换机帧交换的速度。一般地说，FLT被
规范为从接收帧第一比特进入端口时起到此比特
在转发端口送出为止的时间间隔。
C1S的FLT主要由三部分所组成：一是缓存
数据帧将至少前 120个比特的时间(识别目的节点
MAC地址的时间)；二是作出帧过滤或转发判的时
间；三是建立数据帧输入／输出端口之间临时路径
的时间。其后两项需要花费的时间分别为 5比特～
lO比特的时间。因此，即使采用 C1S，FLT的时间
也至少需要 140比特的时长。
C1S是以太网反应速度最快的一种交换技术，
可以在接收端口还没有完成全帧的接收之前，就完
成转发决策并将此帧的前面部分送入转发端口。因
此，其转发等待时间最短。简单、快捷是这类交换技
术显著特点。但是，C1S也有下面不足之处：
(1)转发部分残帧时不能识别长度超过 l20比
特的残帧。 ’
(2)转发存在差错的数据帧时由于不是将全帧
完全接收并证明是合法的数据帧后才将其转发的，
因此没有进行全帧循环误码的校验，难免将存在差
错的数据帧转发出去。
(3)会发生碰撞与拥塞。由于转发部分残帧，广
播帧和组播帧从交换机各端口“喷出”会导致在各
端口发生数据帧“碰撞”，使得合法帧不得不重发，
从而降低了网络的利用率。
当交换机从若干端 口接收的数据帧有相同的
目的接点 MAC地址时，会有多个数据帧同时被转
发到同一个端口，由于在每个端口无足够的缓存排
对存储设施，使之在此端口造成拥塞，有的数据帧
可能会被迫丢弃。
2．2 准快捷交换技术
准快捷交换技术 (ICS：Interim Cut-Through
Switching)又称为无残帧交换技术 (RCS：Runt·
Free Cut-Through Switching)或改进型快捷交换技
术 (MCS：Modified Cut-Through Switching)，属于
C1S技术的改进型。由于 存在将大于 l20比
特部分的残帧转发出去等缺点，因此 ICS进行了改
进 ，在交换机的每个端 口的接收、输入通道分别设
置了一个 5l2比特容量的缓存器(FIFO)，此容量
正好是以太网允许的最短帧长。这样 ICS技术就可
将少于 512比特(64个字节)的残帧除去 ，而避免
了将小于512比特(64 个字节)的残帧转发出去问
题的出现，也在一定程度上减少了各端口发生拥
塞、碰撞的可能，使交换机的性能有了较大的提高。
ICS技术显然优于 ，但也有其缺点：
(1)比C1S复杂，至少在各个端口需增加 512
比特(64 个字节)容量的缓存器(FIFO)；
(2)转发等待的时间(FLa)比CTS长，要到512比
特(64 个字节)Be间以上；
(3)由于以太网数据帧最大长度达 l 518个字
节(12 144比特)，而缓存器的容量仅有 512比特(64
个字节)，因此采用ICS时不可避免地会转发非合法
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的差错帧或多于512比特(64个字节)部分的残帧。
2．3 存储转发交换技术
CTS和 ICS技术，由于在各个端口FIFO的容
量都少于数据帧最大长度 l 518个字节，因而有可
能转发残帧、差错帧和产生端口的拥塞。为了避免
出现上述现象，又研发出了存储转发交换技术
(SFS)，在交换机各个端口的输入和输出通道都有
可利用的缓存空间。在端口的接收通道，接收的帧
信号首先存人 FIFO之中，待全帧存人后 ，进行帧
识别和帧处理，包括对帧的合法性的识别及循环冗
余误码的校验(CRC)、散列出目的节点 MAC地址
和源节点 MAC地址、修改 MAC地址表和作出过
滤与转发决策等处理。在处理的过程中将非法的帧
丢弃。
在对数据帧识别和处理之后，被转发到目的节
点 MAC地址对应的端 口，首先存人相关的缓存
器，再经排队，按先后次序发送出去。
输入端 口缓存储器和输出端口缓存器可以成
对地放置在各端口，也可以设置一个大型共享缓存
区供所有端口使用。对于使用共享存储器的存储转
发交换机往往使用专用集成电路(ASIC)来控制数
据帧在交换机中的流动 ，而不去使用中央处理机
(CPU)。
采用 SFs交换机的优点在于：
(1)几乎可以把所有的残帧、差错帧等非法帧
检出，而不把它们转发到其它端口。
(2)由于转发到同一端 口的数据帧被排队缓
存，而大大减少了端口产生拥塞和碰撞的概率。
(3)由于SFs技术在各端口收发通道都分别设置
了相关的缓存器，因而交换机的各端口能够在不同的
工作速率下工作。例如，一些端口可在 10 Mbit／s的速率
下工作，而另一些端口则可在 100 Mbit／s的速率下工
作，甚至可在工作于千兆(1 000Mbit／s)以太网中工
作。
(4)采用 SFs交换技术的交换机各端 口都具
有白适应性 ，即可根据输入以太网信号的速率自动
调整，以适应工作的要求。
采用 SFs交换机的主要缺点是：
(1)是转发等待的时间(FLT：Forwarding La-
tency)最长，超过了 l 518个字节(12 144比特)占用
的时长 。
(2)比较复杂，需要有足够的存储器容量和相
关的控制硬件或软件。
2．4 混合型交换技术
混合型交换技术(cPS)是综合了前三种交换
技术的长处而形成的，也称为 自适应型交换技术
(AS：Adaptive Switching)。该交换机采用了多种转
发交换模式共存的工作方式，可根据网络环境进行
交换方式的切换。例如，当网络运行畅通无阻时，切
换成 CTS交换方式，以获得最短的交换转发等待
时间(FLT)和提高工作效率；当网络运行不畅和发
生拥塞时，切换到SFS的交换方式，以减少网络的
拥塞和数据帧的丢失。
AS型交换机各端口一般都有自适应工作速率
的能力 ，可以支持 10 Base-T、100 Base—T和 l 000
Base—T三种不同速率信号之间的交换。即通过 自
动检测输入每个端 口信号的工作速率来确定在此
端口上连接的网段是以太网、快速以太网，还是千
兆以太网，从而实现在 AS型交换机内各种以太网
之间的连接和不同工作速率信号之间的变换。
CPS交换机的主要优点是：
(1)集中了前三种交换技术各自的所长，既提
高了网络的工作效率又避免了非法帧的转发，同时
也减少了在各端口信号碰撞与拥塞的概率。
(2)通过 AS型交换机可实现各种类型以太网
之间的连接。
CPS交换机的主要缺点是：
(1)结构复杂，通过网络环境进行判断和交换
方式的切换需要时间，不便于频繁切换。
(2)内部结构中需有足够的存储器容量和灵活
调度的能力，否则会增大各网段间负荷的不平衡和
端口的拥塞状况。
3 以太网交换机的—般功能框图
以太网交换机是由若干个交换机端口、存储器
区域、交换控制和交换机构组成的，一般功能如图 3
所示。现对各功能块的基本功能介绍如下。
3．1 交换机端口功能块
交换机端口功能块完成对各种以太网帧信号
的接收与发送 ，一般由若干种 PHY器件 、MII接
口、介质接人控制器件 (MAC)、流量控制(Flow
Ctro1)、直接存储器访问接 口(DMA：Direct Memory
Access)和相关的存储区域等组成。
在接收通道，端口功能块利用接收缓存区存储
接收数据帧 ，并判断其合法性 ，以至将非法帧(残
帧、差错帧和超长帧等)丢弃。而在发送通道，端口
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60 天 津 通 信 技 术 兰
(2)端口 1经输入缓存器将帧
信息输入到端口3，端 口2也将帧
信息输入到端口3，因此 ，在端 口3
的输出端必须设置用于排对的输出
缓存器，以将帧信息按时间顺序排
队。若两端口的帧信息是同时到来
的，那么就有可能发生竞争与碰撞。
(3)在(1)、(2)情况发生的同 功能块则利用发送通道缓存区进行排队和存储发
数据帧，减少了在端口发生碰撞与拥塞的可能性。
对于流量控制(Flow Contro1)部分可使交换机
支持 IEEE802．3x全双工流量控制协议和半双工反
压拥塞控制协议，以及通过对接收数据帧信号速率
的检测来确定本端口连接网段的类型，并自动将发
送数据帧变换为网段类型所要求的信号速率与规
格，而完成不同类型以太网段的连接。
交换机的端口数一般可达 128个，因此由一个
以太网交换机便可以构成一定规模的计算机网络。
3．2 交换控制功能块
交换控制功能块的任务是实现对各个端 口之
间信息交换的控制，主要由 MAC地址散列单元、
MAC地址表、相关存储器缓存区和逻辑电路组成。
当一个端口有数据帧输入时，首先根据以太网交换
机采用交换技术的模式来缓存帧的一部分(CTS，
ICS)或者全帧(SFS)，然后对其进行帧识别与处理，
并从中散列出目的和源节点 MAC地址，以及据此
修改 MAC地址和作出过滤与转发的判断，进而完
成对各端口之间信息交换的控制。这其中要将非法
帧(残帧、差错帧等)丢弃。
3．3 交换功能块
交换功能块的任务是根据交换控制功能块作
出的控制判断建立交换机相关端口间的临时信息
传输路径。该功能块的组成可以是专用逻辑集成电
路，例如实现纵横交换的门阵列和相关存储器缓存
区电路等。当然，建立相关端口间的临时信息传输
路径是需要一定时间的，此时间即为转发等待时间
(FLT)的一部分。图4即为建立交换机相关端口间
临时信息传输路径的“纵横交换门阵列”的一个例
子。
在图4所示的实例中，输入与输出端口都设置有
可用于缓存排队的寄存器，但在这里需要注意的是：
(1)端口 1与端口3之间的发送通道和接收通
道同时有帧信息交换。
时，端口4会将输入帧信息交换到端口2。
这样一来，交换机就需要同时完成多个端口间
帧信息的交换，要求交换机最好有多个 CPU并行
工作。
输入
I
I
I
输 出端 口 l 2 3 4 ⋯ —l
图4 纵横交换的门阵列
3．4 存储器区域功能块
存储器区域功能块是交换机不可缺少的组成部
分，其可以是独立的(在各端口处)、，也可以是一个容
量较大的存储区域。其主要的功能是缓存各端口交
换的输入与输出帧信息，以便对其进行处理。
对于集中设置的容量较大的存储器区域，需要
设置专门的存储器管理部分，以有效地利用存储器
资源。例如，当各端口负荷不平衡，某些端口帧信息
特别拥挤而其它端口比较空闲时，可通过存储器管
理部分的调度及时将拥挤的帧信息划分给比较比较
空闲的端口，使比较拥挤的存储器区域相对缓解。
一 般的说，交换机集中设置的大容量存储器区
域都要划分成若干容量相同的存储页 (例如 ，每
256个字节为一页)，这些存储页又分为两部分，一
部分是接收数据帧的缓存区域 ，另一部分是存放受
丁 l 靴。 2 3 4 N
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缓存管理(Buffer Manager)页指针的空间。帧信息
缓存区域由若干个页存储单元 (Page Store Unit)
组成，每页又分为页头(例如，容量取 8个字节)和
帧数据存储区域(例如，容量占用 248个字节)。页
头区域放置信息的起始标志、下页的指针编号和对
接收字节的计数等。页指针空间区域存放页指针。
缓存管理 (Buffer Manager)部分设置一个空闲页
(Free Page)指针缓存池(Poo1)，以便为所有端121缓
存帧信息提供有效的空闲页，顺利地缓存帧信息。
交换机缓存管理部分可以利用标识读／写指令
(Descriptor Read／Write Command)为各端口获得
空闲页指针值或将传输后已变空的页编号写入空
闲的页指针值。
4 交换机的性能参数
交换机的性能是很多的，其中有交换机的内部
结构、功能单元的性能和所采用的交换技术及一般
的性能参数等。这里首先对交换机的转发率(FR：
Forwarding Rate)和转发等待时间(FLT)进行讨论，
然后再对一般的性能参数进行介绍。
4．1 FIR和FLT -
FR是衡量交换机性能的一种重要指标。FR有
最大转发率 (MFR：Maximum Forwarding Rate)和
汇总转发率 (AFR：Aggregate Forwarding Rate)两
个参数。MFR是指两个端口之间每秒能转发的最
多帧信息量，而 AFR则是所有端口可以转发的最
多帧信息量。AFR可以远大于 MFR，这是因为交换
机往往采用多个 CPU并行工作 ，使每个端口都能
以全速处理收／发的帧信息，交换机几乎不存在瓶
颈效应。
nJT前面已经讨论过了，主要是交换机作出过
滤或转发判断所需要的时间。这个时间的长短依赖
于交换机采用的交换技术。
4．2 交换机的—般性能参数
交换机的一般性能参数主要包括以下方面：
(1)支持的网络标准协议
例如，IEEE802．3以太网标准协议；
IEEE802．3u快速以太网标准协议；
IEEE802．3ab／z千兆以太网标准协议；
IEEE802．3ae 10G以太网标准协议；
IEEE802．3x全双工以太网流量控制标准协议；
IEEE802．1d网桥与生成树标准协议；
IEEE802．1q VLAN标准协议等。
(2)端口设置
端口设置应包括交换机设置的端口数量 (例
如 ，5、8、l2、l6、24、或 128个)、各端口交换信号的
种类，是否可工作于自适应状态、连接的传输介质
等。
(3)工作模式与数据传输速率
例如：10 Mbase—T为 10 Mbit／s(半双工)／20
Mbit／s(全双工 )；
100 Mbase—T为 l00 Mbit／s(半双 工 )／200
Mbit／s(全双工)；
1 000 Mbase—T为 1 000 Mbit／s(半双工)／2
000 Mbit／s(全双工)；
10 000 Mbase—T为 l0 O00 Mbit／s(半双工)／20
000 Mbit／s(全双工)。
(4)网络传输介质
网络传输介质中应包括电缆或光缆，电缆可为
屏蔽双绞线或非屏蔽双绞线，光缆可为单模或多模
光纤。传输介质的种很多，不再重述。
(5)采用的交换技术
以太网交换机采用的交换技术在前面已经介
绍了，主要有快捷交换技术(CTS)、准快捷交换技
术(ICS)、存储转发交换技术(sFs)和混合型交换技
术(CPs)几种。
(6)其它性能
除上述性能参数和要求之外，以太网交换机还
有一些其它性能要求。例如，支持链路／负载共享
(TLS：Trunk／Load Sharing)技术，这是一种将网络流
量汇总到其中一个子集端口的技术。采用此项技术
可建立以太网交换机之间或者以太网交换机与服务
器之间大容量、“干线(Trunk)交换”的通道，并可实
现各通道之间负载的均衡(Load Sharing)。以太网交
换机还可以有控制台端 口(Console Port)和远程通
信网Telnet口，以允许用户通过串行 口(Console
Port)或Telnet口登录所配置的计算机。
[参考文献】
[1] Cisco Systems,Inc．Cisco-EtherChannel White
Paper Fast EtherChanne1．1992．
[2] Cisco Systems，Inc．Overview Cisco FastHub
4OO 10／100 Series．2001，8．
[3] Cisco Systems,lnc．Cisco-Technology brief Fast
Ethemet 100-Mbps Solutions．1992．
[4] National Semiconductor．DP83850C 100Mbps
Tx Reperater Interface Controller．1998,7．
维普资讯
62 天 津 通 信 技 术 2003年
[5] National Semiconductor．DP83IMOA 100PHY． [12] rI’I『-T Standa_,ds．Temporary Document 3203／
1998．7． Revl 咖 E： Drift New Recommendation
[6] National Semiconductor． DP83861 VQM— X．86 o【．6"O5)Oll Ethernet over I。APS fS 1．
3EN Gig PHm R 10／10O／1000 Ethemet 2000．3．
Physical Layer．2001'4 [13] n’U-T STDY GROUP 7 Temporary Doc一
[7] Integrated Circuit Systems,Inc．ICS 1892 10 ument 3151／Revl TITLE： ETHERNET
Base-T／100Base—TX Integrated PHYceiver． FRAME OVER SDH／WDM[S 1．1999。6．
200l，1． [14] 王廷尧．ATM的扰码技术(I)(II)[J]．天津
[8] IBM Corporation．8239 Token Ring Stackable ． 通信技术，1997(4)：12_17，1998(1)：12_18．
Hub．1999． [15] 王廷尧．同步光通信基础[M]．天津：天津科
[9] SMSC Standard．Microsystems Corporation．LAN． 技出版社．1996．
91C1 1 1 10／100 Non-PCI Ethemet Single [16] Liab B．Quinn G．Russel1．Fast Ethemet．John
Chip MAC+PHY．20o1，3． Wily&Sons。Inc．1998．
[10] Lunect Technologies Inc．Coding Scheme for [17] 邝 坚，龚向阳春，刘小梅译．快速以太网．
Ethemet Standard Ics．2OOO,4． 北京：人民邮电出版社．1999，8．
[11] IEEE Standards．CSMA／CD ACCESS MET一 [18] 刘宴兵，李秉智，王 涛．路由器体系结构及
HOD(IEEE802．3)．2001，7，26． 其演变趋势[J]．通讯世界．2002．
Ethernet Knowledge Lectutes(5)
一 ．Switching Technology 0f Ethernet
WANG Ting—Yao．MA Ke-cheng
(Tiaujin OpUeaJ& ElectricM Communication Group Tianjin Hengguang Technology Co．，Ltd．
Tianjin 3OD211．China)
Abstract：The papeer systematically introduces the basic concept of Ethemet。Ethemet media access con．
trol，physical layer performance standard，Ethernet signal frame structure，network hardware equipment，net—
work contitution and main performances and Ethemet signal transmitted over PDH．SDH／SONET et a1．This
part mainly introduces the switching technology of Ethemet，including the concept of dges，pattern
functions，performance，I~mmenters of exchan ges et a1．
Key word：Ethemet；Bridges；Exchanges
(上接 弟 20贞 )
The Role of Traffi c Statistics
Analysis In Opetrating＆ M aintenance
and M arketing
WANG Jing-Ya SUN Xiu-Rong
(Tlardin Communication Corporation 1)agang Branch．TianJin 300270．China)
Abstract1he paper introduces the．application of traffic statics in C&C switching system,and then explains its
applied mean s and instructional function to O&M and marketing,details how important well-done traffic sta-
tistics analysis to communication service provider．
Key words：Traffic；Traffic statistics analysis；Network；Ope ration quality
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