2025年太网交换原理 .pdfVIP

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。——《礼记》

本文力求阐明以太网交换原理，并对相关知识作以介绍。

1以太网交换机相关概念

1.1传统的电话交换技术

交换概念始于电话交换。传统电话网由传输电路与电话交换机组成，处于网络节点的交换机

完成对传输链路的选路与连接。一次长途通话往往要经过发端局、转接局（汇接局）和收端

局才能完成。在通话前，电话交换机根据信令将分段的传输链路连接起来，从而形成一条从

主叫到被叫的通话电路，通话结束后根据信令拆除这条通路，这种交换方式称为电路交换方

式。电路交换的优点是延时小，实时性好；缺点是通话期间主、被叫间的物理电路被该次呼

叫所独占，电路利用率低。

1.2传统的数据交换技术

数据通信对实时性要求不高，故数据通信存在多种交换方式，最早的数据通信是利用已有的

电话网加调制解调器完成，这种数据交换方式仍是电路交换方式。现在常见的数据交换方式

有数据报方式和分组方式。

数据报（报文）交换采用存储／转发方式。网络节点设备先将途经的数据报完全接收并储存，

然后根据数据报所附的目的地址，选择一条合适的传输链路将该数据报发送出去。报文交换

不像电路交换，无需预先为通信双方建立一条专用的电路，因此就不存在建立和拆除电路的

过程。由于数据报的传送采用接力方式，任何时刻数据报只占用节点间的一条链路，因而提

高了传输效率，但这也造成了报文交换的延时非常大，故主要用在电报交换中。

分组交换和数据报交换一样。也采用存储／转发方式，但不像数据报交换是以整个数据报为

单位进行传输，而是将用户要发送的数据报分割为定长的一个个数据分组（包），并附上目

的地址（或标记），按顺序送分组交换网发送，分组交换可以采用两种不同方式来处理这些

分组。

（1）报文传输分组交换

报文传输分组交换与报文交换相似，只是将每一分组都当成一个小报文来独立处理，故报文

传输分组交换中每个分组均带有目的地址。网络节点设备对每个分组都要根据网络拓扑和链

路负荷情况进行路由选择，因链路负荷是动态的，故一个数据报所包含的各分组，可能通过

不同途径到达目的地，分组到达终端的顺序也有可能被打乱，这时要求目的节点或终端负责

将分组重新排序、组装为报文。

（2）虚（逻辑）电路传输分组交换

虚电路传输分组交换要求在发送某一群分组前，建立一条双方终端间的虚电路。一旦虚电路

建立后，属同一数据报的所有分组均沿这条虚电路传输，通信结束后拆除该虚电路。通过拨

号建立的虚电路称为交换型虚电路（SVC）；固定连接的虚电路则称为永久型虚电路（PVC）。

虚电路传输分组交换类似电路交换，虚电路传输分组交换通过节点交换机将一段段虚链路连

接起来形成一条收发终端间的虚电路。虚电路的“虚”字意味着只有传送分组时才占有物理电

路，不传时则让给别的用户使用。这样在一条物理电路上用统计复用方式可同时建立若干条

虚电路，提高了线路的利用率。

电路交换与虚电路交换十分相似，都需要在通信前建立一条端到端的物理电路或虚电路，结

束通信后拆除这条电路，这种交换方式称为面向连接的交换方式。面向连接的交换方式往往

需要在相关连的一群分组头上附加一个标记，节点设备根据该标记进行交换接续。

在报文交换与报文传输分组交换中，交换途经的每个节点需要根据数据报或分组的目的地址

重新寻找最佳路由，通信双方在端对端之间并不存在物理或逻辑上的连接。因此也常将报文

交换和报文传输分组交换称为面向非连接的交换方式。为了与面向连接的节点交换设备相区

别，一般将面向无连接的节点设备称为路由器。

1.3基于OSI参考模型的分层交换机

操千曲尔后晓声，观千剑尔后识器。——刘勰

根据国际标准化组织