交換機工作原理

交換機工作于OSI參考模型的第二層，即數據鏈路層。交換機內部的CPU會在每個端口成功連接時，通過將MAC地址和端口對應，形成一張MAC表。在今后的通訊中，發往該MAC地址的數據包將僅送往其對應的端口，而不是所有的端口。因此，交換機可用于劃分數據鏈路層廣播，即沖突域；但它不能劃分網絡層廣播，即廣播域。

交換機擁有一條很高帶寬的背部總線和內部交換矩陣。交換機的所有的端口都掛接在這條背部總線上，控制電路收到數據包以后，處理端口會查找內存中的地址對照表以確定目的MAC（網卡的硬件地址）的NIC（網卡）掛接在哪個端口上，通過內部交換矩陣迅速將數據包傳送到目的端口，目的MAC若不存在，廣播到所有的端口，接收端口回應后交換機會“學習”新的MAC地址，并把它添加入內部MAC地址表中。使用交換機也可以把網絡“分段”，通過對照IP地址表，交換機只允許必要的網絡流量通過交換機。通過交換機的過濾和轉發，可以有效的減少沖突域。

交換機數據傳送方式

通過交換的方式進行的數據傳輸，其實就是交換機的數據傳送的方式。之前的集線器，更多是利用共享的方式，來對數據進行傳輸，沒有辦法從通訊的速度上進行要求。集線器的共享方式，也就是常說的共享式網絡，以集線器作為連接設備并且只 有一個方向的數據流，因而網絡共享的效率非常低。相對而言，交換機能夠對連接到自身的各臺電腦進行相應的識別，通過每臺電腦網卡的物理地址也就是常說的MAC地址，來進行記憶和識別。在這樣的前提之下，就不用再進行廣播尋找，而能夠直接將記憶的MAC地址找到相應的地點并且通過一個臨時性專門的數據傳輸通道，來完成兩個節點之間不受外來干擾的數據傳輸的通信。由于交換機還具有全雙工傳輸的方式，所以也可以對于多對節點間通過同時建立臨時的專門通道，來形成一個立體且交叉的數據傳輸通道結構。

交換機的特點

交換機主要具有以下特點。

①獨享帶寬。若一臺端口速率為100Mbit/s的交換機同時連接N臺計算機，那么網絡的總帶寬為N x 100Mbit/s。換言之，采用交換機組建的交換式以太網的網絡帶寬不會因節點數量的增加而減少，網絡性能也不會因負荷的增加而降低。

②多對節點可并行通信。交換機允許自身連接的多對設備同時建立通信鏈路，進行數據交換。

③可靈活配置端口速率。交換機允許各節點按照自身需求靈活配置端口速率，且交換機不僅支持某種速率的端口，還支持端口自適應配置。

④便于管理。交換機支持構造虛擬局域網(VLAN),以軟件的方式通過邏輯工作組劃分和管理網絡中的設備。

交換機可與使用集線器搭建的網絡兼容，在從共享式局域網過渡到交換式以太網時可替代集線器，實現網絡的無縫連接。