【基礎知識】交換機的工作原理

因特網發展到今天,無線和有線設備的頻寬都有巨大的提升,但目前大部分企事業單位都還在使用IPV4的地址,也難免要進行不同網段的劃分,本次內容介紹二層交換機的VLAN(虛擬區域網路)配置,那為什麼要進行VLAN的劃分呢?
我們先來了解一下二層交換器的工作原理,交換器是數據鏈路層設備,它能夠讀取數據包中的MAC(網卡)地址信息,並根據MAC來進行交換,如圖1所示。

圖1 交換器的工作原理圖1中有A、B、C、D四台主機的IP位址在同一網段內,其IP位址與MAC位址如圖1所示,交換器有一張MAC位址表,是透過MAC位址來進行交換的,在存取網路之前,交換器的MAC位址是空的。當主機A(192.168.1.1)向主機C(192.168.1.3)傳送資料的時候,交換器是如何把資料正確的發給主機C呢?交換器的工作過程是這樣的,主機A在發送數據時會攜帶自身的MAC位址,交換器從E0埠收到了數據,就會在MAC表中記錄一條訊息,如圖2所示。

圖2 交換器的工作原理(記錄E0端口)從圖2中可知,交換器的MAC地址表已經有一條記錄,此時交換機並不知道主機C在哪個端口,數據不確定從哪個端口轉發,這時交換機只能選擇在E0以外的所有連接埠都轉送(洪氾(flooding)),那麼主機B、C、D都會收到來自主機A的訊息,收到訊息後解開資料比對訊息,主機B和主機D發現不是找它的,就把資料丟棄,只有主機C核對後發現是找C的,於是回傳一條訊息給交換機,回傳訊息的時候,帶上自身的MAC位址,這個時候交換器的MAC位址表又多了一筆記錄,如圖3所示。

圖3 交換器的工作原理(記錄E0和E2埠)交換器收到來自主機C的資料後,是否又要轉送全部連接埠呢?不會的,因為主機C發的訊息有目的位址資訊(主機A)交換器直接把資料在E0埠發給了主機A。當主機B發送資料給主機C的時候,交換機會從E1埠取得主機B的MAC位址並記錄在MAC表中,交換器收到資訊後查詢MAC表,發現已有主機C的位址,於是直接把數據往E2埠轉發,其他埠以此類推。要注意的是MAC表示動態的,當主機更換網路卡或主機移走的時候,一段時間以後交換機會把MAC中的記錄移除,方便MAC表的維護。網路中通常是多台交換器共同工作,多台交換器在一起會出現什麼問題呢?下面來看一張網路拓樸圖。

如果整個網路屬於一個網段,那麼只有一個廣播域,那麼一旦發出廣播訊息,就會傳遍整個網絡,主機就會不斷的接收廣播訊息,嚴重影響網路的質量,因此在設計區域網路LAN時,需要注意如何才能有效分割廣播域。解決方法一是用路由器把網段劃開,二是把交換器分割VLAN,這次的內容我們介紹到這裡,下次介紹交換器的VLAN設定。

比爾蓋茲:為什麼我對人工智能很有信心

原创 21CTO
導讀:近日,科技媒體 The Verge 採訪了比爾蓋茨,談論人工智慧、錯誤訊息和氣候變遷。背景
微軟創辦人比爾蓋茲已投入數十億美元資助他認為將塑造未來的技術——從應對氣候變遷到消除人類疾病。蓋茲在 Netflix 的新劇《下一步是什麼?在比爾蓋茲的未來中深入探討了這些內容。該劇正片將於 9 月 18 日開播,劇集內容涉及人工智慧、氣候變遷、不平等、錯誤訊息與全球健康。The Verge與蓋茲討論了是什麼讓他如此看好系列中涉及的技術,還忍不住問了他領導微軟的日子。為簡潔起見,我們對本次訪談進行了輕微的編輯。正文
在第一集中,你請 ChatGPT 推薦一項你可以在辦公室做的運動。你在日常生活中使用 ChatGPT 嗎?如果是的話,該如何使用?嗯,實際上,不是為了鍛煉,雖然這是一個很好的例子,它給出了相當好的答案。 「微軟和其他公司在該領域的投資金額無論怎樣強調也不為過。」你知道,我經常學習一些新主題,而 ChatGPT 是獲得特定問題解釋的絕佳方式。我也常寫東西,這對寫作幫助很大。我想說,我最常用的功能是會議摘要,它整合到我常用的 (Microsoft) Teams 中。能夠和它互動,不僅可以獲得會議摘要,還可以詢問有關會議的問題,這真是太棒了。您認為微軟應該擴大與 OpenAI 的合作關係,還是加大對自身技術的投資?我是微軟的顧問。微軟正在加強與 OpenAI 的關係,同時也做了很多自己的事。我的意思是,微軟和其他公司在該領域的投資金額很難誇大。在這個影片系列中也提到了這一點,所有關於末日的預言會如何呢?您會擔心人工智慧毀滅世界嗎?嗯,短期內的問題更多是將它以積極的方式應用於健康和教育等領域。即使在美國,我們也一樣有人才短缺的問題。關於私人導師的想法,我去過紐瓦克參觀了 Khanmigo(可汗學院的人工智慧工具),它基於 ChatGPT。我看到它對幫助教師完成研發工作、幫助落後或領先的學生保持專注有多麼重要。因此,在未來十年,我們將在許多領域看到生產力的提高,這絕對是個好消息。隨著ChatGPT變得越來越強大,嗯你知道,當壞人使用它時,是會出現問題。但總的來說,我相信這是一件有益的事情,我們只需要以正確的方式塑造它。假訊息,這也是研究人員擔心人工智慧會變強的一點。您是否考慮過,如果微軟開發的生成式人工智慧工具對虛假資訊、氣候變遷和全球健康等產生重大影響,您會有什麼感受?我認為,總體來說,人工智慧對氣候研究非常有益。人們可以在文字處理器中輸入錯誤訊息。你知道,他們不需要人工智慧來輸入瘋狂的東西。所以我不確定,除了製作深度偽造作品外,人工智慧是否真的改變了平衡。事實上,我想說,當人們談論減少錯誤訊息時,人工智慧可以發揮積極作用,以超級高效的方式觀察正在發生的事情。系列影片中講的大多數問題,例如我們應該如何看待人工智慧,如何消除瘧疾和改善全球健康,以及各種氣候創新,都是我正在研究的,它們對解決問題至關重要。在錯誤訊息方面,我確實認為年輕一代必須權衡言論自由與公眾誤導之間的利弊。訓練人工智慧需要消耗大量能源。您如何將此目標與應對氣候變遷的目標相協調,尤其是在微軟內部溫室氣體排放量不斷增長的情況下?微軟與其它科技公司正積極致力於尋找清潔能源,因此它們將成為地熱、裂變或聚變等能源的先鋒客戶,以幫助和推動綠色能源的發電。即使在極端情況下,人工智慧資料中心的實際增幅也將遠低於10%。所以,人工智慧幫助我們進行科學發現,例如如何煉鋼?如何製作肉類?天氣會怎麼樣?人工智慧帶來的好處超過了另一種電力超負荷的事實,但它遠不及電動車或電動熱泵或將工業經濟轉變為使用電力,而不是直接使用碳氫化合物那麼大的負荷。

截圖:榮鼎集團
您現在資助的技術,被一些活動家稱為氣候變遷的“錯誤解決方案”,因為捕獲碳並不能消除化石燃料或它們造成的其它污染。而核能正引發一場圍繞原住民社區附近鈾礦開採的爭鬥。您如何利用氣候技術來解決這些問題?我堅信核能一定可以幫助我們解決氣候問題。這非常非常關鍵和重要。我認為,從安全性、燃料使用或廢棄物處理方式等方面來看,有些設計可以最大限度地減少這些問題。這可以成為-雖然現在還不算非常便宜的電力,無論是應用核分裂還是核融合。所以,我們需要確保在採礦、廢棄物儲存方面有品味,我們很需要這些技術。你將不再依賴天氣的能源,這些能源可以位於電力負荷附近,以補充再生能源的極端建設。我們還可以把核分裂成本降到最低。 TerraPower 正在證明我們可以製造出一種更安全、更便宜的核分裂方式。 (蓋茲先生也是 TerraPower 的創辦人兼董事會主席)人們對此仍持懷疑態度,因為這種事從未發生過。但是隨著我們建造工廠,他們將會看到,如果是這樣,它就能做出貢獻。那麼碳捕獲方面的擔憂呢?化石燃料不僅會產生二氧化碳排放,還會產生其他污染。您如何解決這些環境正義的問題?嗯,煤炭,當然。在許多國家煤炭正在被天然氣擊敗,這是一件好事情。因為就局部污染而言,天然氣燃燒是很乾淨的。雖然每單位能源會產生二氧化碳,但產生的二氧化碳比較少。隨著時間的推移,我們甚至要擺脫天然氣,雖然它沒有那些局部污染。 (註:燃燒天然氣會產生二氧化氮,形成煙霧的污染物和人類呼吸道刺激物。)在美國,人們再也沒有建造新的燃煤型發電廠。人們正在積極轉換,因此擺脫當地顆粒物對健康的優點是加速這些轉變的另一個重要原因。世界各地都是如此,儘管他們沒有像我們一樣擁有廉價的天然氣,這就是為什麼核分裂和核融合等技術將在世界大部分地區對再生能源發揮更重要的補充作用。我知道,很多的倡議者也擔心天然氣基礎設施的甲烷洩漏,甚至是家用瓦斯設備的洩漏,以及這對室內空氣品質的影響。核融合技術令人興奮。我採訪過的專家也抱持希望,但他們不認為核融合會在《巴黎協議》規定的時間內實現。是什麼讓您對核融合按時實現能如此樂觀?我總共投資了五家核融合公司,雖然它們的時間範圍都比較長。但我認為,隨著時間的推移,核融合的作用將非常非常關鍵。鑑於現有技術和新技術的規模化應用所要面臨的挑戰,我們肯定無法實現1.5 度的目標,我們可能也無法實現 2 度的目標。因此,我們也必須在適應方面採取創新的措施,以確保人們的健康、營養和長期福祉,即便是在赤道附近的貧窮國家,也不會讓情況變得更糟。儘管隨著時間的推移,我們將面臨氣候的挑戰,但我認為我們不會有氣候災難,因為我們將能夠部署這些新的技術。但你知道,我們無法避免兩度的升溫,因此我們必須採取一些適應措施。當您執掌微軟公司時,希望自己能做哪些不同的事?嗯,我在管理微軟期間一直在學習。整體來說,我對這家公司和所做的工作感到很滿意。我很幸運繼任者繼承了這項工作,所以微軟現在仍然是一家很棒的公司。我為幫助全球健康與教育等領域所做的許多關於AI的學習都來自於微軟,接觸和與那裡的高層人士交談。所以你知道,我真的很珍惜 Satya (註:薩蒂亞·納德拉,Satya Nadella。微軟現任執行長)給我這個機會。目前,反壟斷的問題備受人們關注,包括分割科技巨頭。如果微軟在 21 世紀初真被拆分了,那麼今天的科技格局會是如何?這些反壟斷訴訟,我不知道會有什麼結果。當你的公司也如此成功時,他們認為這會應該發生。當然,他們也看到了微軟在應對這些挑戰的過程中,做得好的地方和做得不好的地方。這些事情很難推測。我的意思是,無論我加入公司的哪個部門,我認為都會很蓬勃的發展。作者:洛逸

無源光網絡(PON) VS 有源光網絡(AON):有什麼區別?

光纖到戶(FTTH)是一種將光纖從中心點直接安裝到企業辦公、住宅、公寓等建築物的系統,根據網絡結構中設備的不同,光纖到戶(FTTH)網絡大致可以分為無源光網絡(PON,passive optical network)和有源光網絡(AON,active optical network)兩種,無源光網絡(PON)是指網絡結構中沒有任何有源電子元件,有源光網絡(AON)則相反。本教程將對這兩種網絡進行詳細介紹。

簡述無源光網絡(PON)和有源光網絡(AON)
在了解無源光網絡和有源光網絡的區別之前,我們先簡單認識一下這兩種網絡。

無源光網絡(PON)概述
無源光網絡(PON)主要由中心局端的光線路終端(OLT)和用戶端的光網絡單元(ONU)組成,它是一種點到多點的網絡,下行採用廣播方式、上行採用時分多址方式,可以靈活地組成樹形、星型、總線型等拓撲結構, 在光分支點只需要安裝一個簡單的光分路器即可,因此具有節省光纜資源、帶寬資源共享、節省機房投資、建網速度快、綜合建網成本低等優點。


有源光網絡(AON)概述
有源光網絡(AON)的中心局端和用戶端之間還部署了有源光纖傳輸設備(光電轉換設備、有源光電器件以及光纖等),可分為基於PDH和基於SDH的有源光網絡(AON),目前常用的是基於SDH的有源光網絡(AON)。它具有155Mbs或622Mbs的接入速率,而且在不加中繼器的情況下傳輸距離可以達到70 km。與無源光網絡(PON)不同,有源光網絡(AON)中光網絡單元(ONU)受到的信號是經有源設備光-電-光轉換後的信號。有源光網絡(AON)的技術已經十分成熟,但是其部署成本要比無源光網絡(PON)高。


無源光網絡(PON)與有源光網絡(AON)的區別
無源光網絡(PON)和有源光網絡(AON)是構建FTTH系統中DWDM和CWDM骨幹網的兩種接入技術,兩者各有優勢,那麼它們之間主要的區別體現在哪些方面?應該如何選擇呢?

信號分配
信號分配方式的不同是無源光網絡(PON)和有源光網絡(AON)最大的區別。在無源光網絡(PON)中,存在用戶之間共享光纖束的情況,而在有源光網絡(AON)中,每個用戶都擁有獨立的光纖鏈,相互之間不存在共享帶寬的情況,因此,相對來說,無源光網絡(PON)系統運行的速度沒有有源光網絡(AON)快,且出現故障時排查起來比較困難。

成本
眾所周知,網絡成本的主要來源是供電設備和維護成本。由上可知,無源光網絡(PON)除了兩端外,沒有其他供電設備,只需較少的維護無需電源;而有源光網絡(AON)主要是通過供電設備進行網絡傳輸,因此,相對來說,有源光網絡(AON)的成本比無源光網絡的高。

覆蓋範圍
無源光網絡(PON)通常只能覆蓋到20公里的距離,而有源光網絡(AON)可以覆蓋到大約100公里的距離。也就是說,在無源光網絡(PON)中的用戶都必須離輸入信號近一點。

應用範圍
實際應用除了考慮上述提及的因素外,還需要考慮其他因素。比如說,涉及射頻部署和視頻服務,選擇無源光網絡(PON)更為合適;如果目標用戶對網絡要求較高或者使用人數較多(如,商業客戶或者多個住宅建築物),則選擇有源光網絡(AON)更為合適。

除了上述提及的區別之外,這兩種網絡之間還存在着其他差異性。例如,行業標準、受歡迎程度等。

寫在最後
總的來說,無源光網絡(PON)和有源光網絡(AON)各有特點,無論是部署無源光網絡(PON)還是有源光網絡(AON),都需根據實際情況來完成,在不同的情況下這兩種網絡可以混合部署。隨着對網絡互操作性和可擴展性需求的不斷增長,未來網絡架構將會允許無源光網絡(PON)和有源光網絡(AON)中的光纖自由切換。

課外小講堂
無源光網絡(PON)還可以細分為寬帶無源光網絡(BPON)、吉比特無源光網絡(GPON)和以太網無源光網絡(EPON),其中,吉比特無源光網絡(GPON)和以太網無源光網絡(EPON)更為常見。

吉比特無源光網絡(GPON)
吉比特無源光網絡(GPON)是最新的一種無源光網絡(PON)技術,它的下行速率可以達到2.48 Mbps,供高達64個終端用戶共享。此外,吉比特無源光網絡(GPON)還可以支持多源協議,符合以太網、TDM和ATM標準,從而在不改變用戶端設備的前提下提供傳統業務服務,例如基於TDM的語音和租用線路等。

以太網無源光網絡(EPON)
以太網無源光網絡(EPON)是基於以太網的無源光網絡(PON)技術,它在物理層採用了無源光網絡(PON)技術,在鏈路層使用以太網協議,利用無源光網絡(PON)的拓撲結構實現了以太網的接入。因此,以太網無源光網絡(EPON)融合了無源光網絡(PON)技術和以太網技術的優點:低成本、高帶寬、擴展性強、靈活快速的服務重組、與現有以太網的兼容性等。