交換機(jī)工作原理

交換機(jī)工作于OSI參考模型的第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層。交換機(jī)內(nèi)部的CPU會(huì)在每個(gè)端口成功連接時(shí)，通過(guò)將MAC地址和端口對(duì)應(yīng)，形成一張MAC表。在今后的通訊中，發(fā)往該MAC地址的數(shù)據(jù)包將僅送往其對(duì)應(yīng)的端口，而不是所有的端口。因此，交換機(jī)可用于劃分?jǐn)?shù)據(jù)鏈路層廣播，即沖突域；但它不能劃分網(wǎng)絡(luò)層廣播，即廣播域。

交換機(jī)擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機(jī)的所有的端口都掛接在這條背部總線上，控制電路收到數(shù)據(jù)包以后，處理端口會(huì)查找內(nèi)存中的地址對(duì)照表以確定目的MAC（網(wǎng)卡的硬件地址）的NIC（網(wǎng)卡）掛接在哪個(gè)端口上，通過(guò)內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)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(yīng)后交換機(jī)會(huì)“學(xué)習(xí)”新的MAC地址，并把它添加入內(nèi)部MAC地址表中。使用交換機(jī)也可以把網(wǎng)絡(luò)“分段”，通過(guò)對(duì)照IP地址表，交換機(jī)只允許必要的網(wǎng)絡(luò)流量通過(guò)交換機(jī)。通過(guò)交換機(jī)的過(guò)濾和轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效的減少?zèng)_突域。

交換機(jī)數(shù)據(jù)傳送方式

通過(guò)交換的方式進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸，其實(shí)就是交換機(jī)的數(shù)據(jù)傳送的方式。之前的集線器，更多是利用共享的方式，來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，沒(méi)有辦法從通訊的速度上進(jìn)行要求。集線器的共享方式，也就是常說(shuō)的共享式網(wǎng)絡(luò)，以集線器作為連接設(shè)備并且只 有一個(gè)方向的數(shù)據(jù)流，因而網(wǎng)絡(luò)共享的效率非常低。相對(duì)而言，交換機(jī)能夠?qū)B接到自身的各臺(tái)電腦進(jìn)行相應(yīng)的識(shí)別，通過(guò)每臺(tái)電腦網(wǎng)卡的物理地址也就是常說(shuō)的MAC地址，來(lái)進(jìn)行記憶和識(shí)別。在這樣的前提之下，就不用再進(jìn)行廣播尋找，而能夠直接將記憶的MAC地址找到相應(yīng)的地點(diǎn)并且通過(guò)一個(gè)臨時(shí)性專門(mén)的數(shù)據(jù)傳輸通道，來(lái)完成兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間不受外來(lái)干擾的數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ拧Ｓ捎诮粨Q機(jī)還具有全雙工傳輸?shù)姆绞剑砸部梢詫?duì)于多對(duì)節(jié)點(diǎn)間通過(guò)同時(shí)建立臨時(shí)的專門(mén)通道，來(lái)形成一個(gè)立體且交叉的數(shù)據(jù)傳輸通道結(jié)構(gòu)。

交換機(jī)用途

交換機(jī)的主要功能包括物理編址、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、錯(cuò)誤校驗(yàn)、幀序列以及流控。交換機(jī)還具備了一些新的功能，如對(duì)VLAN（虛擬局域網(wǎng)）的支持、對(duì)鏈路匯聚的支持，甚至有的還具有防火墻的功能。

學(xué)習(xí)：以太網(wǎng)交換機(jī)了解每一端口相連設(shè)備的MAC地址，并將地址同相應(yīng)的端口映射起來(lái)存放在交換機(jī)緩存中的MAC地址表中。

轉(zhuǎn)發(fā)/過(guò)濾：當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)幀的目的地址在MAC地址表中有映射時(shí)，它被轉(zhuǎn)發(fā)到連接目的節(jié)點(diǎn)的端口而不是所有端口（如該數(shù)據(jù)幀為廣播/組播幀則轉(zhuǎn)發(fā)至所有端口）

消除回路：當(dāng)交換機(jī)包括一個(gè)冗余回路時(shí)，以太網(wǎng)交換機(jī)通過(guò)生成樹(shù)協(xié)議避免回路的產(chǎn)生，同時(shí)允許存在后備路徑。交換機(jī)除了能夠連接同種類型的網(wǎng)絡(luò)之外，還可以在不同類型的網(wǎng)絡(luò)（如以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)）之間起到互連作用。如今許多交換機(jī)都能夠提供支持快速以太網(wǎng)或FDDI等的高速連接端口，用于連接網(wǎng)絡(luò)中的其它交換機(jī)或者為帶寬占用量大的關(guān)鍵服務(wù)器提供附加帶寬。

一般來(lái)說(shuō)，交換機(jī)的每個(gè)端口都用來(lái)連接一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)段，但是有時(shí)為了提供更快的接入速度，我們可以把一些重要的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)直接連接到交換機(jī)的端口上。這樣，網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵服務(wù)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。