目前交換機在傳送源和目的端口的數據包時(shí)通常采用直通式交換、存儲轉發(fā)式和碎片隔離方式三種數據包交換方式。目前的存儲轉發(fā)式是交換機的主流交換方式。

1、直通交換方式（Cut-through）

采用直通交換方式的以太網(wǎng)交換機可以理解為在各端口間是縱橫交叉的線(xiàn)路矩陣電話(huà)交換機。它在輸入端口檢測到一個(gè)數據包時(shí)，檢查該包的包頭，獲取包的目的地址，啟動(dòng)內部的動(dòng)態(tài)查找表轉換成相應的輸出端口，在輸入與輸出交叉處接通，把數據包直通到相應的端口，實(shí)現交換功能。由于它只檢查數據包的包頭（通常只檢查14個(gè)字節），不需要存儲，所以切入方式具有延遲小，交換速度快的優(yōu)點(diǎn)。所謂延遲（Latency）是指數據包進(jìn)入一個(gè)網(wǎng)絡(luò )設備到離開(kāi)該設備所花的時(shí)間。

它的缺點(diǎn)主要有三個(gè)方面：一是因為數據包內容并沒(méi)有被以太網(wǎng)交換機保存下來(lái)，所以無(wú)法檢查所傳送的數據包是否有誤，不能提供錯誤檢測能力；第二，由于沒(méi)有緩存，不能將具有不同速率的輸入／輸出端口直接接通，而且容易丟包。如果要連到高速網(wǎng)絡(luò )上，如提供快速以太網(wǎng)（100BASE－T）、FDDI或ATM連接，就不能簡(jiǎn)單地將輸入／輸出端口“接通”，因為輸入／輸出端口間有速度上的差異，必須提供緩存；第三，當以太網(wǎng)交換機的端口增加時(shí)，交換矩陣變得越來(lái)越復雜，實(shí)現起來(lái)就越困難。

2、存儲轉發(fā)方式（Store-and-Forward）

存儲轉發(fā)（Store and Forward）是計算機網(wǎng)絡(luò )領(lǐng)域使用得最為廣泛的技術(shù)之一，以太網(wǎng)交換機的控制器先將輸入端口到來(lái)的數據包緩存起來(lái)，先檢查數據包是否正確，并過(guò)濾掉沖突包錯誤。確定包正確后，取出目的地址，通過(guò)查找表找到想要發(fā)送的輸出端口地址，然后將該包發(fā)送出去。正因如此，存儲轉發(fā)方式在數據處理時(shí)延時(shí)大，這是它的不足，但是它可以對進(jìn)入交換機的數據包進(jìn)行錯誤檢測，并且能支持不同速度的輸入／輸出端口間的交換，可有效地改善網(wǎng)絡(luò )性能。它的另一優(yōu)點(diǎn)就是這種交換方式支持不同速度端口間的轉換，保持高速端口和低速端口間協(xié)同工作。實(shí)現的辦法是將10Mbps低速包存儲起來(lái)，再通過(guò)100Mbps速率轉發(fā)到端口上。

3、碎片隔離式（Fragment Free）

這是介于直通式和存儲轉發(fā)式之間的一種解決方案。它在轉發(fā)前先檢查數據包的長(cháng)度是否夠64個(gè)字節（512 bit），如果小于64字節，說(shuō)明是假包（或稱(chēng)殘幀），則丟棄該包；如果大于64字節，則發(fā)送該包。該方式的數據處理速度比存儲轉發(fā)方式快，但比直通式慢，但由于能夠避免殘幀的轉發(fā)，所以被廣泛應用于低檔交換機中。

使用這類(lèi)交換技術(shù)的交換機一般是使用了一種特殊的緩存。這種緩存是一種先進(jìn)先出的FIFO（First In First Out），比特從一端進(jìn)入然后再以同樣的順序從另一端出來(lái)。當幀被接收時(shí)，它被保存在FIFO中。如果幀以小于512比特的長(cháng)度結束，那么FIFO中的內容（殘幀）就會(huì )被丟棄。因此，不存在普通直通轉發(fā)交換機存在的殘幀轉發(fā)問(wèn)題，是一個(gè)非常好的解決方案。數據包在轉發(fā)之前將被緩存保存下來(lái)，從而確保碰撞碎片不通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳播，能夠在很大程度上提高網(wǎng)絡(luò )傳輸效率。

交換機 : 背板帶寬

交換機的背板帶寬，是交換機接口處理器或接口卡和數據總線(xiàn)間所能吞吐的最大數據量。背板帶寬標志了交換機總的數據交換能力，單位為Gbps，也叫交換帶寬，一般的交換機的背板帶寬從幾Gbps到上百Gbps不等。一臺交換機的背板帶寬越高，所能處理數據的能力就越強，但同時(shí)設計成本也會(huì )越高。

一般來(lái)講，計算方法如下:

1）線(xiàn)速的背板帶寬

考察交換機上所有端口能提供的總帶寬。計算公式為端口數*相應端口速率*2（全雙工模式）如果總帶寬≤標稱(chēng)背板帶寬，那么在背板帶寬上是線(xiàn)速的。

2）第二層包轉發(fā)線(xiàn)速

第二層包轉發(fā)率=千兆端口數量×1.488Mpps+百兆端口數量*0.1488Mpps+其余類(lèi)型端口數*相應計算方法，如果這個(gè)速率能≤標稱(chēng)二層包轉發(fā)速率，那么交換機在做第二層交換的時(shí)候可以做到線(xiàn)速。

3）第三層包轉發(fā)線(xiàn)速

第三層包轉發(fā)率=千兆端口數量×1.488Mpps+百兆端口數量*0.1488Mpps+其余類(lèi)型端口數*相應計算方法，如果這個(gè)速率能≤標稱(chēng)三層包轉發(fā)速率，那么交換機在做第三層交換的時(shí)候可以做到線(xiàn)速。

那么，1.488Mpps是怎么得到的呢?

包轉發(fā)線(xiàn)速的衡量標準是以單位時(shí)間內發(fā)送64byte的數據包（最小包）的個(gè)數作為計算基準的

對于千兆以太網(wǎng)來(lái)說(shuō)，計算方法如下：1，000，000，000bps/8bit/（64＋8＋12）byte=1,488,095pps 說(shuō)明：當以太網(wǎng)幀為64byte時(shí)，需考慮8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開(kāi)銷(xiāo)。故一個(gè)線(xiàn)速的千兆以太網(wǎng)端口在轉發(fā)64byte包時(shí)的包轉發(fā)率為1.488Mpps�？焖僖蕴�網(wǎng)的統速端口包轉發(fā)率正好為千兆以太網(wǎng)的十分之一，為148.8mpps。

對于萬(wàn)兆以太網(wǎng)，一個(gè)線(xiàn)速端口的包轉發(fā)率為14.88Mpps。

對于千兆以太網(wǎng)，一個(gè)線(xiàn)速端口的包轉發(fā)率為1.488Mpps。

對于快速以太網(wǎng)，一個(gè)線(xiàn)速端口的包轉發(fā)率為0.1488Mpps。

對于OC－12的POS端口，一個(gè)線(xiàn)速端口的包轉發(fā)率為1.17Mpps。

對于OC－48的POS端口，一個(gè)線(xiàn)速端口的包轉發(fā)率為468MppS。

所以說(shuō)，如果能滿(mǎn)足上面三個(gè)條件，那么我們就說(shuō)這款交換機真正做到了線(xiàn)性無(wú)阻塞

背板帶寬資源的利用率與交換機的內部結構息息相關(guān)。目前交換機的內部結構主要有以下幾種：一是共享內存結構，這種結構依賴(lài)中心交換引擎來(lái)提供全端口的高性能連接，由核心引擎檢查每個(gè)輸入包以決定路由。這種方法需要很大的內存帶寬、很高的管理費用，尤其是隨著(zhù)交換機端口的增加，中央內存的價(jià)格會(huì )很高，因而交換機內核成為性能實(shí)現的瓶頸；二是交叉總線(xiàn)結構，它可在端口間建立直接的點(diǎn)對點(diǎn)連接，這對于單點(diǎn)傳輸性能很好，但不適合多點(diǎn)傳輸；三是混合交叉總線(xiàn)結構，這是一種混合交叉總線(xiàn)實(shí)現方式，它的設計思路是，將一體的交叉總線(xiàn)矩陣劃分成小的交叉矩陣，中間通過(guò)一條高性能的總線(xiàn)連接。其優(yōu)點(diǎn)是減少了交叉總線(xiàn)數，降低了成本，減少了總線(xiàn)爭用；但連接交叉矩陣的總線(xiàn)成為新的性能瓶頸。

交換機 : 端口數量

交換機設備的端口數量是交換機最直觀(guān)的衡量因素，通常此參數是針對固定端口交換機而言，常見(jiàn)的標準的固定端口交換機端口數有8、12、16、24、48等幾種。而非標準的端口數主要有：4端口，5端口、10端口、12端口、20端口、22端口和32端口等。

固定端口交換機雖然相對來(lái)說(shuō)價(jià)格便宜一些，但由于它只能提供有限的端口和固定類(lèi)型的接口，因此，無(wú)論從可連接的用戶(hù)數量上，還是所從可使用的傳輸介質(zhì)上來(lái)講都具有一定的局限性，但這種交換機在工作組中應用較多，一般適用于小型網(wǎng)絡(luò )、桌面交換環(huán)境。