换交换机赚四样:带宽独享、延迟可预期、单播不外泄、可管理。 但它不隔离广播,也不防环路——这两件事必须另外做。
02.01 这一节收尾,把前五节的结论并成一张清单。 这一节是全章的「为什么」,后面讲的全是「怎么做」。
一、四样收益
一、带宽独享。每口自己一个冲突域,24 口交换机总容量 4800 Mbps,24 口集线器只有 3.76 Mbps。 二、延迟可预期。没有随机退避,转发延迟固定在微秒级。这一条对实时业务比带宽更重要。 三、单播不外泄。帧只从目的口出去。这是安全性的基础设施。 四、可管理。能看端口计数、能配 VLAN、能限速、能做镜像。集线器什么也看不到。
二、两件它做不到的事
一、不隔离广播。广播帧照样泛洪到所有口。要切广播域,只能靠 VLAN 或路由器。 二、不防环路。接成环,帧会永远转下去,而且越转越多。 几秒钟就能把整网打死。要防环路,必须开生成树或者用链路聚合。
这两条是最常见的误解:以为「换成交换机就万事大吉」,结果一根线接错成环,整栋楼断网。
三、什么时候必须换
三个信号,出现任何一个就该换:
一、用户抱怨「时快时慢」。这是退避抖动的典型症状。
二、有人能抓到别人的流量。抓包机接上去就看到全部单播。
三、端口经常报碰撞。在交换机上 Collision 计数应该是 0(全双工),非 0 说明要么半双工、
要么接的是集线器。
反过来,什么时候可以不换:只接几台设备、只跑文件共享、对延迟不敏感的小办公室。 这时候傻瓜交换机就够了,不必买管理型。
四、动手 Demo:24 口集线器换成交换机,每站带宽涨多少
这段用上一节的模型算 24 站全活跃时集线器的每站带宽,再与 24 口交换机(每口 100 Mbps 全双工)对照。
n = 24
p = 1.0 / n
ok = n * p * (1 - p) ** (n - 1)
hub_thr = 10.0 * ok
TH([u"项目", u"24 口集线器", u"24 口交换机"], [0, 0, 0])
T([u"每站可用带宽", u"%.2f Mbps" % (hub_thr / n), u"100 Mbps"], [0, 0, 0])
实跑输出:
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把 24 口集线器换成交换机,到底赚了什么
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**换设备要看收益,不能只看参数。**这一节算一台 24 口的账。
**先算集线器。**用上一节的模型(p = 1/N):
24 站全活跃时,成功时隙占 37.6%,整台集线器吞吐 3.76 Mbps,每站 0.16 Mbps。
**换成 24 口交换机**:每口 10/100 Mbps 自适应,全双工。
项目 24 口集线器 24 口交换机
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每站可用带宽 0.16 Mbps 100 Mbps
双向能力 无(半双工) 200 Mbps
整机总容量 3.76 Mbps 4800 Mbps
延迟抖动 大(退避随机) 小(微秒级)
单播是否被旁听 全部能听到 只有目的口
能否做 VLAN 不能 能
**每站从 0.16 Mbps 涨到 100 Mbps,638 倍。**这是 24 站全活跃这种最坏情况下的比法,平时站不活跃,
差距没这么夸张。
**但真正值钱的不是这个倍数,是后面两条**:延迟抖动变小、单播不再被旁听。
**第一条的实际意义**:视频会议、VoIP 这类应用怕的不是带宽小,是抖动大。
集线器上退避是随机的,时延能差出几十毫秒,声音就断断续续;
换交换机后转发延迟固定在微秒级,问题就消失了。
**第二条就是安全**:集线器上任何一台机器都能听到别人的单播——抓到密码是顺手的事。
这也是「办公网必须全交换」这条规矩的由来。
每站从 0.16 Mbps 涨到 100 Mbps,六百多倍。这是 24 站全活跃这种最坏情况下的比法,平时站不活跃, 实际差距没这么夸张。
但真正值钱的不是这个倍数,是表里后两行:延迟抖动从「大」变成「小」, 单播从「全部能听到」变成「只有目的口」。这两条买不到,只能靠换设备。
最后一行「能否做 VLAN」也值得看一眼:集线器不能,交换机可以。 这决定了以后能不能划网段——而划网段往往是换设备之后第一个想做的事。
30 秒实验
- 在交换机上查端口的碰撞计数,看是不是 0。
- 数一下你所在网段里的设备数,判断广播域有多大。
- 找一台傻瓜交换机,看它有没有管理地址。
常见误区
- 以为换了交换机广播就少了。不加 VLAN 广播域不变。
- 以为交换机自动防环。不稳的生成树照样打死网络。
- 以为全双工就不用管碰撞。半双工端口照样会撞。
自测三问(点开对答案)
1. 交换机的四样收益是什么? —— 带宽独享、延迟可预期、单播不外泄、可管理。 2. 交换机做不到的两件事? —— 不隔离广播、不防环路。 3. 交换机端口上碰撞计数非 0 说明什么? —— 端口是半双工,或者对端接的是集线器。下一节:交换机是怎么被发明出来的,那台机器的名字与它的赌注。
- ☐ (本节完,下一节 02.02.01 以太网的历史)