局域網交換機還是比較常用的，于是我研究了一下局域網交換機結構與主要技術，在這里拿出來和大家分享一下，希望對大家有用。局域網交換機卓越的性能表現，來源于其內部獨特的技術結構。而不同的交換模式或不同的交換類型，也跟局域網交換機內部結構密不可分。所以說，了解了局域網交換機的內部結構，就等于了解了局域網交換機的技術特點和工作原理。目前局域網交換機采用的內部技術結構主要有以下幾種。

1．共享內存式結構

該結構依賴于中心局域網交換機引擎所提供的全端口的高性能連接，并由核心引擎完成檢查每個輸入包來決定連接路由。這種方式需要很大的內存帶寬和很高的管理費用，尤其是隨著局域網交換機端口的增加，需要內存容量更大，速度也更快，中央內存的價格就變得很高，從而使得局域網交換機內存成為性能實現的主要瓶頸。

2．交叉總線式結構

交叉總線式結構可在端口間建立直接的點對點連接，這種結構對于簡單的單點式（Unicast）信息傳輸來講性能很好，但并不適合點對多點的廣播式傳輸。由于實際網絡應用環境中，廣播和多播傳輸方式很常見，所以這種標準的交叉總線方式會帶來一些傳輸問題。例如，當端口A向端口D傳輸數據時，端口B和端口C就只能等待。而當端口A向所有端口廣播消息時，就可能會引起目標端口的排隊等候。這樣將會消耗掉系統大量帶寬，從而影響局域網交換機傳輸性能。而且要連接N個端口，就需要N×（N+1）條交叉總線，因而實現成本也會隨著端口數量的增加而急劇上升。

3．混合交叉總線式結構

鑒于標準交叉總線存在的缺陷，一種混合交叉總線實現方式被提了出來。該方式的設計思路是將一體的交叉總線矩陣劃分成小的交叉矩陣，中間通過一條高性能總線連接。該結構的優點是減少了交叉總線數，降低了成本，還減少了總線爭用。但連接交叉矩陣的總線成為新的性能瓶頸。

4．環形總線式結構

這種結構方式在一個環內最多可支持四個交換引擎，并且允許不同速度的交換矩陣互連，以及環與環間通過交換引擎連接。由于采用環形結構，所以很容易聚集帶寬。當端口數增加的時候，帶寬就相應增加了。與前述幾種結構不同的是，該結構方式有獨立的一條控制總線，用于搜集總線狀態、處理路由、流量控制和清理數據總線。另外，在環形總線上可以加入管理模塊，提供完整的SNMP管理特性。同時還可以根據需要選用第三層交換功能。這種結構的***優點就是擴展能力強，實現成本低，而且有效地避免了系統擴展時造成的總線瓶頸。

局域網交換機的主要技術

局域網交換機由于使用了虛擬線路交換方式，技術上可在各輸入、輸出端口之間互不爭用帶寬，或在不產生傳輸瓶頸的情況下，完成各端口間數據的高速傳輸，從而大大提高了網絡信息點的數據傳輸，優化了網絡系統。局域網交換機與HUB在硬件上的主要區別是多出了背板總線和交換引擎兩大部分，這說明局域網交換機的技術含量普遍較高。所以要全面了解局域網交換機，就必須清楚局域網交換機的主要技術特點。 下面介紹了各類用于局域網交換機中的主要技術。

1． 可編程ASIC（特定用途集成電路） 

這是一種專門用于優化第二層交換處理的專用集成電路芯片，也是當前聯網解決方案的核心集成技術，它可將多項功能集成在同一個芯片上，使之具有設計簡單、高可靠性、低電源消耗、更高的性能和成本更低的優點。在局域網交換機上普遍采用的可編程ASIC芯片，是一種可以由廠家，甚至是用戶根據應用需要，編輯專用程度的ASIC芯片，是局域網交換機應用中的重要應用技術之一。

2． 分布式流水線

有了分布式流水線，多個分布式轉發引擎就能快速、獨立地傳送各自的數據包。而在單個流水線中，多個ASIC芯片可同時處理多個幀。這種并發性和流水線可將轉發性能提高到一個新高度。在所有端口上實現點播（Unicast）、廣播（Broadcast）和組播（Multicast）的線速性能。所以說，分布式流水線的采用是局域網交換機交換速度提高的重要原因。

3． 動態可擴展內存

對于先進的局域網交換產品，高性能和高品質功能往往建立在智能化的存儲器系統之上。動態可擴展內存技術可以使局域網交換機在運行過程中，根據數據流的需要動態地擴展內存容量。為此，在第三層局域網交換機模式中，已將存儲器的一部分直接與轉發引擎關聯起來，從而使其具有增加更多接口模塊的能力。這樣，包括各自的轉發引擎，存儲器也就相應地得到了擴展。同時，還可通過流水線式的ASIC處理，動態地構造緩存，增加內存的使用率，也可使系統在處理較大的突發數據流時，不會產生丟包現象。

4．先進的隊列機制

事實上，不管網絡設備有多么優秀的性能和品質，誰都會受到其所聯接網段上的數據擁擠所帶來的不同損害。傳統的方式是，通過一個端口的流量必須在只有一個輸出隊列的緩存中保存，不論它的優先級是多大，也必須按照先進先出的方式來處理。當隊列滿時，任何超出部分都將被丟棄。而當隊列變長時，延時也將會增加。顯然，該傳統的隊列機制使得在運行實時事務處理及多媒體應用時，往往變得非常困難。為此，許多網絡設備商都在開發先進的隊列新技術，使其可在一個以太網段上提供不同的服務級別，同時還可提供對延時和抖動的控制。先進的隊列機制可以是每端口具有不同級別的隊列機制，這種隊列機制能更好地區分不同的流量級別，以便使網絡系統能與高性能應用具有更好的匹配。像多媒體和實時數據流這樣的數據包被放進高優先級隊列中，在使用加權公平排隊算法后，就可以更頻繁地處理高優先級隊列，還不會置低優先級隊列于不顧。而且，傳統應用用戶也不會察覺到響應時間和吞吐量的變化，而那些使用緊急應用的用戶則可得到及時的響應。

5． 自動流量分類

在網絡傳輸中，有些數據流比其它數據流更重要，第三層局域網交換機已經開始采用自動流量分類技術，使之可以用來區分不同類型和不同級別的數據流量。實踐證明，在使用自動流量分類技術后，第三層局域網交換機可以指示數據包流水線區分用戶指定的數據流，從而實現了低延時和高優先級傳輸，不僅為特殊數據流量提供了有效的控制和管理途徑，而且還避免了網絡數據流的擁塞。

6． 智能許可權控制

眾所周知，第三層局域網交換機可以為網絡系統提供多種安全機制，如局域網交換機在使用流量分類器后，管理員就可以限制任何被識別的數據流，包括限制對服務器的訪問及排除無用的協議廣播。這就是所謂的智能許可權控制技術，該技術為網絡技術領域里的突破性進展技術-線速防火墻技術提供了技術基礎。