交換機概述

交換機意為“開關”是一種用于電（光）信號轉發的網絡設備。它可以為接入交換機的任意兩個網絡節點提供獨享的電信號通路。較常見的交換機是以太網交換機。其他常見的還有電話語音交換機、光纖交換機等。

交換是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設備自動完成的方法，把要傳輸的信息送到符合要求的相應路由上的技術的統稱。交換機根據工作位置的不同，可以分為廣域網交換機和局域網交換機。廣域的交換機就是一種在通信系統中完成信息交換功能的設備，它應用在數據鏈路層。交換機有多個端口，每個端口都具有橋接功能，可以連接一個局域網或一臺較高的性能服務器或工作站。實際上，交換機有時被稱為多端口網橋。

Switch是交換機的英文名稱，這個產品是由原集線器的升級換代而來，在外觀上看和集線器沒有很大區別。由于通信兩端需要傳輸信息，而通過設備或者人工來把要傳輸的信息送到符合要求標準的對應的路由器上的方式，這個技術就是交換機技術。從廣義上來分析，在通信系統里對于信息交換功能實現的設備，就是交換機。

交換機用途

交換機的主要功能包括物理編址、網絡拓撲結構、錯誤校驗、幀序列以及流控。交換機還具備了一些新的功能，如對VLAN（虛擬局域網）的支持、對鏈路匯聚的支持，甚至有的還具有防火墻的功能。

學習：以太網交換機了解每一端口相連設備的MAC地址，并將地址同相應的端口映射起來存放在交換機緩存中的MAC地址表中。

轉發/過濾：當一個數據幀的目的地址在MAC地址表中有映射時，它被轉發到連接目的節點的端口而不是所有端口（如該數據幀為廣播/組播幀則轉發至所有端口）

消除回路：當交換機包括一個冗余回路時，以太網交換機通過生成樹協議避免回路的產生，同時允許存在后備路徑。交換機除了能夠連接同種類型的網絡之外，還可以在不同類型的網絡（如以太網和快速以太網）之間起到互連作用。如今許多交換機都能夠提供支持快速以太網或FDDI等的高速連接端口，用于連接網絡中的其它交換機或者為帶寬占用量大的關鍵服務器提供附加帶寬。

一般來說，交換機的每個端口都用來連接一個獨立的網段，但是有時為了提供更快的接入速度，我們可以把一些重要的網絡計算機直接連接到交換機的端口上。這樣，網絡的關鍵服務器和重要用戶就擁有更快的接入速度，支持更大的信息流量。

交換機的功能和工作原理

交換機的功能

交換機的功能是連接計算機、服務器、網絡打印機、網絡攝像頭、IP電話等終端設備，并實現與其它交換機、無線接入點、路由器、網絡防火墻等網絡設備的互聯，從而構建局域網絡，實現所有設備之間的通信。

交換機的工作原理

交換機位于OSI參考模型中的第二層（數據鏈路層），交換機的工作依賴于對MAC地址的識別（所有的網絡設備都有一個獨一的MAC地址，通常是由廠商直接燒錄進網卡中）。

交換機工作方式

當一臺交換機安裝配置好之后，其工作過程如下：

1、收到某網段（設為A）MAC地址為X的計算機發給MAC地址為Y的計算機的數據包。交換機從而記下了MAC地址X在網段A。這稱為學習（learning）。

2、交換機還不知道MAC地址Y在哪個網段上，于是向除了A以外的所有網段轉發該數據包。這稱為泛洪（flooding）。

3、MAC地址Y的計算機收到該數據包，向MAC地址X發出確認包。交換機收到該包后，從而記錄下MAC地址Y所在的網段。

4、交換機向MAC地址X轉發確認包。這稱為轉發（forwarding）。

5、交換機收到一個數據包，查表后發現該數據包的來源地址與目的地址屬于同一網段。交換機將不處理該數據包。這稱為過濾（filtering）。

6、交換機內部的MAC地址-網段查詢表的每條記錄采用時間戳記錄后一次訪問的時間。早于某個閾值（用戶可配置）的記錄被清除。這稱為老化（aging）。