交换机的概念以及工作原理 什么是交换机？ Switch意为“交换机”，是一种用于转发电(光)信号的网络设备。它可以为访问交换机的任意两个网络节点提供专用的电信号路径。非常常见的交换机是以太网交换机。其他常见的有电话语音交换机、光纤交换机等。

它的工作原理是什么？ 交换机工作在OSI参考模型的第二层，即数据链路层。当每个端口连接成功后，交换机内部的CPU会将MAC地址与端口进行匹配，形成MAC表。在以后的通信中，寻址到这个MAC地址的数据包只会发送到它对应的端口，而不是所有的端口。因此，交换机可以用来划分数据链路层广播，也就是冲突域；但它不能划分网络层广播，也就是广播域。

该交换机具有高带宽后端总线和内部交换矩阵。交换机的所有端口都连接到此备用总线。控制电路接收到数据包后，处理端口会在内存中查找地址对照表，确定目的MAC的NIC(网卡的硬件地址)附着在哪个端口，通过内部交换矩阵快速将数据包传输到目的端口。如果目的MAC不存在，它将被广播到所有端口。接收端口响应后，交换机将“学习”新的MAC地址，并将其添加到内部MAC地址表中。交换机也可以“分割”网络。通过比较IP地址表，交换机仅允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤转发，可以有效减少冲突域。

①端口 交换机可以同时在多个端口对之间传输数据。每个端口都可以看作一个独立的物理网段(注:非IP网段)，与之相连的网络设备可以自己享用所有带宽，不与其他设备竞争。当节点A向节点D发送数据时，节点B可以同时向节点C发送数据，两次传输都享受网络的全部带宽，并且有自己的虚拟连接。如果这里使用的是10Mbps的以太网交换机，此时交换机的总流量等于2×10Mbps=20Mbps，而使用10Mbps的共享集线器时，一个集线器的总流量不会超过10Mbps。总之，交换机是一种基于MAC地址标识的网络设备，可以完成封装和转发数据帧的功能。交换机可以“学习”MAC地址，并将其存储在内部地址表中。通过在数据帧的发起者和目标接收者之间建立临时交换路径，数据帧可以从源地址直接到达目的地址。

②数据传输的工作原理 交换机的任一节点收到数据传输指令后，快速查找内存中存储的地址表，从而确定MAC地址的网卡连接位置，然后将数据传输到该节点。如果在地址表中找到相应的位置，则进行传输；如果没有，交换机将记录该地址以供下次搜索和使用。一般交换机只需要向相应的点发送帧，而不需要像hub一样发送到所有节点，这样就节省了资源和时间，提高了数据传输速率。

③数据传输方式 通过交换的数据传输，其实就是交换机的数据传输方式。过去，集线器用于共享数据，因此无法请求通信速度。集线器的共享模式，也称共享网络，使用集线器作为连接设备，只有一个方向的数据流，所以网络共享的效率很低。相对来说，交换机可以识别连接到自己的电脑，通过每台电脑网卡的物理地址来记忆和识别，也就是通常所说的MAC地址。在这个前提下，不需要搜索广播，而是通过一个临时的专用数据传输信道，直接找到存储的MAC地址到相应的地方，完成两个节点之间无外界干扰的数据传输的通信。由于交换机也具有全双工传输模式，所以通过同时在多对节点之间建立临时专用通道，也可以形成立体交叉的数据传输通道结构。

它分为几类？ 概括地说，有两种类型的网络交换机:广域网交换机和局域网交换机。广域网主要应用于电信领域，为通信提供基础平台。局域网交换机在局域网中用于连接终端设备，如PC和网络打印机。按传输介质和传输速度可分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环网交换机。从规模应用来看，可以分为企业交换机、部门交换机和工作组交换机。各厂商划分的规模并不完全一致。一般来说，企业级交换机是机架式的，部门级交换机可以是机架式的(插槽数少)或者固定配置的，工作组级交换机是固定配置的(功能更简单)。另一方面，从应用规模来看，作为骨干交换机，支持500个信息点以上大型企业的交换机是企业级交换机，支持300个信息点以下中型企业的是部门级交换机，支持100个信息点以下的是工作组级交换机。

① 以太网交换机: 随着计算机及其互联技术(即所谓的“网络技术”)的飞速发展，以太网已成为迄今为止普及率很高的短距离二层计算机网络。以太网的核心部件是以太网交换机。

无论是手动交换还是程控交换，都是为了传输语音信号，需要专线的是“电路交换”。以太网是计算机网络，需要传输数据，所以采用“分组交换”。但是，无论采用哪种交换方式，交换机在两点之间提供“独占访问”的特性都不会改变。就以太网设备而言，交换机和集线器的本质区别在于:当A向B发送消息时，如果经过集线器，所有访问集线器的网络节点都会收到这条消息(即以广播的形式发送)，但网卡会在硬件层面过滤掉没有发送到本机的消息；但如果经过交换机，除非A通知交换机广播，否则永远收不到C发送给B的信息(除非获得交换机控制权对其进行监控)。

以太网交换机厂商根据市场需求推出了三层甚至四层交换机。但其核心功能仍然是第二层的以太网分组交换，但具有一定的处理IP层甚至更高层分组的能力。网络交换机是一种扩展网络的设备，它可以为子网提供更多的连接端口，以便连接更多的计算机。随着通信行业的发展和国民经济信息化的推进，网络交换机市场正在稳步上升。它具有高性价比、高灵活性、相对简单和易于实现的特点。

②光网络交换机: 光交换是人们正在开发的下一代交换技术。所有开关技术都基于电信号。甚至光纤开关都是先把光信号转换成电信号，再切换回另一根光纤。由于光电转换率低，且电路的处理速度有物理瓶颈，人们希望设计一种没有光电转换的“光开关”。其内部不是电路而是光路，逻辑元件不是开关电路而是开关光路。这将大大提高交换机的处理速度。