工控工业以太网技术革新解锁交换机应用优势的秘密

导语：直通式交换机，亦称为交换机在接收到帧后，只需查验目的MAC地址即可立即转发至相应端口；这种方式的优点是速度快，转发所需时间短，但可能同时传递错误或无效的帧。存储转发则是交换机每个端口分配一定缓冲区内存空间（通常64k），数据进入后读取目标MAC地址并通过表格确定转发关系，在此过程中进行简单有效性检查，如发现错误，则在这里直接丢弃。这种方式提供更高质量的数据传输，但相对地需要较长时间进行转发。

一、以太网交换机的工作原理与优势

直通式交换(cut-through switching)

存储与转发(Store-and-Forward switching)

无碎片直接发送(segment-free forwarding)

直通式和存储与转发都是二层网络设备，它们基于目的MAC地址来做出决策。在这些方法之间最大的差异体现在它们何时处理和如何管理接收和传输数据包的流程。

以太网交换机之所以具有优势：

高速传输：以太网交换能够实现高速数据传送，支持千兆甚至万兆速度。

灵活性：根据不同设备需求自动切换配置网络端口。

安全性：通过MAC过滤和VLAN隔离确保网络安全，防止未授权访问及信息泄露。

可扩展性：支持堆叠或级联扩展网络规模，加强连接多种设备。

二、以太网交换机功能及其应用

物理编址、拓扑结构、错误校验、序列控制等基础功能。

支持VLAN虚拟化局域网，以及链路汇聚等高级特征，有些还具备基本防火墙功能。

学习过程中，以太网交換機會記錄每個連接設備的 MAC 地址並將其與對應端口映射，並儲存在 MAC 地址表中的緩衝區中。

轉發/過濾:當一個資料幀目的地址被辨識後，這個資料幀就被轉發到連接目的點端口，而不是所有端口（如為廣播/組播幀則傳輸至所有端口）。

消除回路:當有冗余回路時，以太網交換機通過生成樹協議避免回路產生同時允許存在備用路径。此外，以太網還能夠連接不同類型網絡如乙太網與快速乙太網，並提供互聯作用，使得高速連結成為可能。隨著技術進步，大量新興硬件已經支援了FDDI等高速標準，用於增強重要服务器带宽需求，或用于关键节点間加速數據傳輸。

总结来说，每个独立的port都会用于连接一个单独的地段，并且可以根据需要将一些关键计算机关连上，这样对于服务器以及用户来说会有更快的一次性能提升，对于流量密集型场景尤其显著。简而言之：

交換機作為大容量線缆插座，可實現星形布線拓撲結構。

作為無損失信號重生器，它們重新產生方形電信號進行傳輸。

作為橋樑，它們在每個port使用相同逻辑處理來決定是否要將帧進行轉發或篩選，就像橋樑那樣將局域網分割成多個獨立衝突域，每個都擁有一定的帶寬，因此它能夠提高局域網整體帶寬能力。