交换机的工作原理

关于程控交换机原理，不多复述，上百度可以直接查找学习。关于组网：一般情况下有多种方式：1、数字2M（1号信令、7号信令等多种方式）2、E&M模拟线路组网（因存在通路较少，现在除日本部分企业在使用外，国内基本不再使用）3、VOIP组网方式（该种方式现在最为流行，因直接通过因特网实现连接，可以实现数据、语音、视频通信；而且通信协议全球统一，方便用户架设内部通信网络，并可以部分机型和品牌）。希望能帮你解决问题！

1：路由器与交换机，本质上，一个是三层设备，一个是二层设备。路由器是三层，交换机是二层。2：所谓三层，就是路由器数据交换的时候，需要携带IP头，根据IP地址来进行寻找转发路径。而交换机，数据交换的时候，根据二层MAC地址来转发的。3：路由器本质上是起到连接网络的作用，连接一个网络跟另一个网络。而交换机，是一个网络内所有电脑通信用。4：路由器成本比较贵，交换机较便宜。

交换技术使两台或多台电脑能够相互访问

简单来说，每台接交换机的计算机（或类似设备），都会把mac地址告诉交换机，交换机记着哪个口来的mac地址，然后记录在一个叫fabric表里，这个表就是MAC地址和端口的对应表。交换机就是根据每个帧的目的MAC地址（这个目的MAC地址，是通过上一层路由设备的ARP询问而得到的），找到哪个端口把数据转发出去。

交换机的原理很简单，它检测从以太端口来的数据包的源和目的地的MAC（介质访问层）地址，然后与系统内部的动态查找表进行比较，若数据包的MAC层地址不在查找表中，则将该地址加入查找表中，并将数据包发送给相应的目的端口。

结点A向结点B发送信息,1,如果A与B通过集线器连到交换机的一个端口上,则A向B发送信息时通过检查"端口号/MAC地址映射表"发现A与B在同一个端口上,则丢弃该帧.2,如果A,B连接不同的端口,首先A把目的地址(B结点的地址)加入到"端口号/MAC地址映射表"中比较,如果B地址在表中,则由路由器建立A到B的连接,(注,这样的连接可以建立多个),如果发现B的地址不在"端口号/MAC地址映射表"中,则路由器向除A端口处的其它结点发送消息,当结点B了出应答或发送数据后,就由路由器建立A到B的连接,并将所得到的信息添加到"端口号/MAC地址映射表"中,此后便可以进行数据交换了!!!!我理解的工作原理即工作流程,各位大侠多多指点!!!

交换机，英文名称为“switch”，译为开关，是一种网络连接时不可缺少的设备，用于电/光信号的转发，可按照两端网络节点传输信息的需要，将所需传送的信息送至相应的路由上。常见的有以太网交换机、电话语音交换机、光纤交换机等等。交换机根据其工作位置的不同可分为广域网交换机和局域网交换机，其中，广域网交换机主要用于提供通信用基础平台，而局域网交换机与要用于连接终端设备。除此之外，交换机还可根据其传输介质、传输速度的不同分为以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机等等，根据其应用规模的不同分为企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机。数据传输基于OSI七层模型，而交换机就工作于其第二层，即数据链路层。在交换机内部存有一条背部总线和内部交换矩阵，其中，背部总线用于连接交换机的所有端口，内部交换矩阵用于查找数据包所需传送的目的地址所在端口。控制电路受到数据包后，首先通过内部交换矩阵对其目的端口进行查询，若查询到则立刻将数据包发往该端口，若没有查询到，则广播至所有端口，接受端口发出回应后，将数据包发往该端口，并将其添加至内部交换矩阵中。

最简单的场景：交换机端口1接电脑A（192.168.1.1），交换机端口2接电脑B（192.168.1.2）；1、A需要和B通信，A发送给B的数据包在网络层封装成包括源目的IP的数据报文；但在实际传输中需要知道电脑B的mac地址。2、由于第一次通信电脑B的mac未知，A首先要发起ARP广播请求电脑B的mac地址；广播包从端口1进入后，交换机学习到电脑A的mac和端口1的对应关系（MACa-端口1）。3、电脑B收到arp广播报文后对A进行单播回应，回应报文进入端口2，交换机学习到B的mac地址和端口2的对应关系（MACb-端口2）。4、至此A知道了B的mac地址，交换机也学习到两台电脑的mac地址和端口的对应关系，下次A给B的数据包到达交换机后，交换机可根据mac地址表直接向对应端口转发。

数字模拟转换

转载交换机的工作原理一、交换机的工作原理 1.交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。 2.交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。 3.如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪（flood）。 4.广播帧和组播帧向所有的端口转发。

把一个网线接口分成多个~但是不能象路由共享一个帐号~也可以组建局欲网

交换（switching）是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机（switch）就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。 在计算机网络系统中，交换概念的提出是对于共享工作模式的改进。我们以前介绍过的HUB集线器就是一种共享设备，HUB本身不能识别目的地址，当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时，数据包在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。也就是说，在这种工作方式下，同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通讯，如果发生碰撞还得重试。这种方式就是共享网络带宽。 交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部MAC地址表中。 使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照MAC地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效的隔离广播风暴，减少误包和错包的出现，避免共享冲突。 交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网段，连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。当节点A向节点D发送数据时，节点B可同时向节点C发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽，都有着自己的虚拟连接。假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机，那么该交换机这时的总流通量就等于2×10Mbps＝20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB时，一个HUB的总流通量也不会超出10Mbps。 总之，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。

结点A向结点B发送信息,1,如果A与B通过集线器连到交换机的一个端口上,则A向B发送信息时通过检查"端口号/MAC地址映射表"发现A与B在同一个端口上,则丢弃该帧.2,如果A,B连接不同的端口,首先A把目的地址(B结点的地址)加入到"端口号/MAC地址映射表"中比较,如果B地址在表中,则由路由器建立A到B的连接,(注,这样的连接可以建立多个),如果发现B的地址不在"端口号/MAC地址映射表"中,则路由器向除A端口处的其它结点发送消息,当结点B了出应答或发送数据后,就由路由器建立A到B的连接,并将所得到的信息添加到"端口号/MAC地址映射表"中,此后便可以进行数据交换了!!!!我理解的工作原理即工作流程,各位大侠多多指点!!!

一、交换机的工作原理1.交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。2.交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。3.如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪（flood）。4.广播帧和组播帧向所有的端口转发。

交换机的工作原理：·交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。·交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。·如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称之为泛洪（flood）。·广播帧和组播帧向所有的端口转发。

交换机顾名思义，主要是用来交换数据的交换的数据一般以以太网桢的形式传送，传送时交换机会查询自己内部的MAC地址表，如果没有相应的地址，就会包数据泛洪到所有的端口，形成广播。而设置VLAN可以对广播进行控制，这是针对第二层的广播控制（数据链路层）交换机上的端口如果连接设备会自动被激活无须进行设置

当交换机收到数据时，它会检查它的目的MAC地址，然后把数据从目的主机所在的接口转发出去。交换机之所以能实现这一功能，是因为交换机内部有一个MAC地址表，MAC地址表记录了网络中所有MAC地址与该交换机各端口的对应信息。某一数据帧需要转发时，交换机根据该数据帧的目的MAC地址来查找MAC地址表，从而得到该地址对应的端口，即知道具有该MAC地址的设备是连接在交换机的哪个端口上，然后交换机把数据帧从该端口转发出去。

交换机的工作原理： ·交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。 ·交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。 ·如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称之为泛洪（flood）。 ·广播帧和组播帧向所有的端口转发。

地址表端口地址表记录了端口下包含主机的MAC地址。端口地址表是交换机上电后自动建立的，保存在RAM中，并且自动维护。交换机隔离冲突域的原理是根据其端口地址表和转发决策决定的。转发决策交换机的转发决策有三种操作：丢弃、转发和扩散。丢弃：当本端口下的主机访问已知本端口下的主机时丢弃。转发：当某端口下的主机访问已知某端口下的主机时转发。扩散：当某端口下的主机访问未知端口下的主机时要扩散。每个操作都要记录下发包端的MAC地址，以备其它主机的访问。生存期生存期是端口地址列表中表项的寿命。每个表项在建立后开始进行倒记时，每次发送数据都要刷新记时。对于长期不发送数据主机，其MAC地址的表项在生存期结束时删除。所以端口地址表记录的总是最活动的主机的MAC地址。(4)应该说交换机有很多值得学习的地方，这里我们主要介绍交换机结构及组网方式，21世纪10年代以来网络应用越来越广泛，交换机作为网络中的纽带发挥了越来越大的作用。简单的说，交换机就是将它与用户计算机相连就行了，完成各个计算机之间的数据交换。复杂来说，交换机针对在整个网络中的位置而言，一些高层交换机如三层交换、网管型的产品，在交换机结构方面就没这么简单了。三层路由通常，普通的交换机只工作在数据链路层上，路由器则工作在网络层。而功能强大的三层交换机可同时工作在数据链路层和网络层，并根据 MAC地址或IP地址转发数据包。但是要注意到三层交换机并不能完全取代路由器，因为它主要是为了实现处于两个不同子网的Vlan进行通讯，而不是用来作数据传输的复杂路径选择。网管功能一台交换机所支持的管理程度反映了该设备的可管理性与可操作性。带网管功能的交换机可对每个端口的流量进行监测，设置每个端口的速率，关闭/打开端口连接。通过对交换机端口进行监测，便于对网络业务流量的区分和迅速进行网络故障定义，提高了网络的可管理性。端口聚合这是一种封装技术，它是一条点到点的链路，链路的两端可以都是交换机，也可以是交换机和路由器，还可以是主机和交换机或路由器。基于端口汇聚（Trunk）功能，允许交换机与交换机、交换机与路由器、主机与交换机或路由器之间通过两个或多个端口并行连接同时传输以提供更高带宽、更大吞吐量， 大幅度提供整个网络能力。

一、交换机的工作原理 1.交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。 2.交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。 3.如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪（flood）。 4.广播帧和组播帧向所有的端口转发。

使用IP的设备A------------------------三层交换机------------------------使用IP的设备B比如A要给B发送数据，已知目的IP，那么A就用子网掩码取得网络地址，判断目的IP是否与自己在同一网段。如果在同一网段，但不知道转发数据所需的MAC地址，A就发送一个ARP请求，B返回其MAC地址，A用此MAC封装数据包并发送给交换机，交换机起用二层交换模块，查找MAC地址表，将数据包转发到相应的端口。如果目的IP地址显示不是同一网段的，那么A要实现和B的通讯，在流缓存条目中没有对应MAC地址条目，就将第一个正常数据包发送向一个缺省网关，这个缺省网关一般在操作系统中已经设好，对应第三层路由模块，所以可见对于不是同一子网的数据，最先在MAC表中放的是缺省网关的MAC地址；然后就由三层模块接收到此数据包，查询路由表以确定到达B的路由，将构造一个新的帧头，其中以缺省网关的MAC地址为源MAC地址，以主机B的MAC地址为目的MAC地址。通过一定的识别触发机制，确立主机A与B的MAC地址及转发端口的对应关系，并记录进流缓存条目表，以后的A到B的数据，就直接交由二层交换模块完成。这就通常所说的一次路由多次转发。表面上看，第三层交换机是第二层交换器与路由器的合二为一，然而这种结合并非简单的物理结合，而是各取所长的逻辑结合。其重要表现是，当某一信息源的第一个数据流进行第三层交换后，其中的路由系统将会产生一个MAC地址与IP地址的映射表，并将该表存储起来，当同一信息源的后续数据流再次进入交换环境时，交换机将根据第一次产生并保存的地址映射表，直接从第二层由源地址传输到目的地址，不再经过第三路由系统处理，从而消除了路由选择时造成的网络延迟，提高了数据包的转发效率，解决了网间传输信息时路由产生的速率瓶颈。所以说，第三层交换机既可完成第二层交换机的端口交换功能，又可完成部分路由器的路由功能。即第三层交换机的交换机方案，实际上是一个能够支持多层次动态集成的解决方案，虽然这种多层次动态集成功能在某些程度上也能由传统路由器和第二层交换机搭载完成，但这种搭载方案与采用三层交换机相比，不仅需要更多的设备配置、占用更大的空间、设计更多的布线和花费更高的成本，而且数据传输性能也要差得多，因为在海量数据传输中，搭载方案中的路由器无法克服路由传输速率瓶颈。显然，第二层交换机和第三层交换机都是基于端口地址的端到端的交换过程，虽然这种基于MAC地址和IP地址的交换机技术，能够极大地提高各节点之间的数据传输率，但却无法根据端口主机的应用需求来自主确定或动态限制端口的交换过程和数据流量，即缺乏第四层智能应用交换需求。第四层交换机不仅可以完成端到端交换，还能根据端口主机的应用特点，确定或限制它的交换流量。简单地说，第四层交换机是基于传输层数据包的交换过程的，是一类基于TCP/IP协议应用层的用户应用交换需求的新型局域网交换机。第四层交换机支持TCP/UDP第四层以下的所有协议，可识别至少80个字节的数据包包头长度，可根据TCP/UDP端口号来区分数据包的应用类型，从而实现应用层的访问控制和服务质量保证。所以，与其说第四层交换机是硬件网络设备，还不如说它是软件网络管理系统。也就是说，第四层交换机是一类以软件技术为主，以硬件技术为辅的网络管理交换设备。最后值得指出的是，某些人在不同程度上还存在一些模糊概念，认为所谓第四层交换机实际上就是在第三层交换机上增加了具有通过辨别第四层协议端口的能力，仅在第三层交换机上增加了一些增值软件罢了，因而并非工作在传输层，而是仍然在第三层上进行交换操作，只不过是对第三层交换更加敏感而已，从根本上否定第四层交换的关键技术与作用。我们知道，数据包的第二层IEEE802.1P字段或第三层IPToS字段可以用于区分数据包本身的优先级，我们说第四层交换机基于第四层数据包交换，这是说它可以根据第四层TCP/UDP端口号来分析数据包应用类型，即第四层交换机不仅完全具备第三层交换机的所有交换功能和性能，还能支持第三层交换机不可能拥有的网络流量和服务质量控制的智能型功能。

交换机是负责数据链路层数据交换的设备工作原理是监听---接收----广播---发送-----接收-----发送！

1、像集线器一样，交换机提供了大量可供线缆连接的端口，这样可以采用星型拓扑布线。像中继器、集线器和网桥那样，当它转发帧时，交换机会重新产生一个不失真的方形电信号。2、交换机的功能是连接计算机、服务器、网络打印机、网络摄像头、IP电话等终端设备，并实现与其它交换机、无线接入点、路由器、网络防火墙等网络设备的互联，从而构建局域网络，实现所有设备之间的通信。3、功能：通过以太网交换机了解每个端口相连设备的MAC地址，再通过地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。

(1)交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射

一、交换机的工作原理　　1.交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。　　2.交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。　　3.如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪（flood）。　　4.广播帧和组播帧向所有的端口转发。

交换机的工作原理：·交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。·交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。·如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称之为泛洪（flood）。·广播帧和组播帧向所有的端口转发。

　　1、交换机的工作原理当交换机收到数据时，它会检查它的目的MAC地址，然后把数据从目的主机所在的接口转发出去。 　　2、交换机之所以能实现这一功能，是因为交换机内部有一个MAC地址表，MAC地址表记录了网络中所有MAC地址与该交换机各端口的对应信息。 　　3、某一数据帧需要转发时，交换机根据该数据帧的目的MAC地址来查找MAC地址表，从而得到该地址对应的端口，即知道具有该MAC地址的设备是连接在交换机的哪个端口上，然后交换机把数据帧从该端口转发出去。

一、交换机的工作原理 x0dx0ax0dx0a 1.交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。 x0dx0ax0dx0a 2.交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。 x0dx0ax0dx0a 3.如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪（flood）。 x0dx0ax0dx0a 4.广播帧和组播帧向所有的端口转发。

目前我国和世界上其他国家普遍采用的就是全电子式的数字程控交换机。这种交换机输入端的数字信号一般是由模／数转换设备将模拟信号转换而成的，或是由数字发生器直接产生的；输出端(或接收端)的信号有两种方式，一种是通过数／模转换，将数字信号再转换为模拟信号(如声音信号等)，另一种是由数字滤波器直接接收数字信号，并由数字逻辑识别电路识别输出。现代的数字电话交换系统

传输原理 传输介质都不一样啊

程控交换机原理：程控交换机的主要任务是实现用户间通话的接续。基本划分为两大部分：话路设备和控制设备。话路设备主要包括各种接口电路（如用户线接口和中继线接口电路等）和交换（或接续）网络；控制设备在纵横制交换机中主要包括标志器与记发器，而在程控交换机中，控制设备则为电子计算机，包括中央处理器（CPU），存储器和输入/输出设备。程控交换机实质上是采用计算机进行“存储程序控制”的交换机，它将各种控制功能与方法编成程序，存入存储器，利用对外部状态的扫描数据和存储程序来控制，管理整个交换系统的工作。

二层以太网交换机是一种网络设备，其功能是连接多台计算机，实现局域网内的数据通信。其工作原理包括学习、转发和过滤三个过程。具体来讲，交换机会在第一次收到数据时，把源地址和与之对应的物理端口，称为学习。在收到数据时，交换机会查找目标地址对应的物理端口，并转发数据，也即转发。除此之外，交换机还可以过滤垃圾流量。当交换机接收到不需要的数据时，其会自动过滤该数据，只向目标地址发送实际需要的数据。这些原理使得二层以太网交换机能够高效的处理数据，最终实现计算机之间的快速通信和数据传输。

1、原理一。交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，将其写入MAC地址表中。2、原理二。交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。3、原理三。数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发这一过程称为泛洪。

交换机是线速转发，环路其实就是短路，风暴其实就是电流在一个闭环里快速传递的过程。

以太网交换机工作于OSI网络参考模型的第二层（即数据链路层），是一种基于MAC（Media Access Control，介质访问控制）地址识别、完成以太网数据帧转发的网络设备。交换机上用于链接计算机或其他设备的插口称作端口。计算机借助网卡通过网线连接到交换机的端口上。网卡、交换机和路由器的每个端口都具有一个MAC地址，由设备生产厂商固化在设备的EPROM中。MAC由IEEE负责分配，每个MAC地址都是全球唯一的。MAC地址是长度为48位的二进制，前24位由设备生产厂商标识符，后24位由生产厂商自行分配的序列号。交换机在端口上接受计算机发送过来的数据帧，根据帧头的目的MAC地址查找MAC地址表然后将该数据帧从对应端口上转发出去，从而实现数据交换。交换机的工作过程可以概括为“学习、记忆、接收、查表、转发”等几个方面：通过“学习”可以了解到每个端口上所连接设备的MAC地址；将MAC地址与端口编号的对应关系“记忆”在内存中，生产MAC地址表；从一个端口“接收”到数据帧后，在MAC地址表中“查找”与帧头中目的MAC地址相对应的端口编号，然后，将数据帧从查到的端口上“转发”出去。交换机分割冲突域，每个端口独立成一个冲突域。每个端口如果有大量数据发送，则端口会先将收到的等待发送的数据存储到寄存器中，在轮到发送时再发送出去。

交换机的工作原理中的操作有三种：1、丢弃，即当本端口下的主机访问已知本端口下的主机时丢弃；2、转发，即当某端口下的主机访问已知某端口下的主机时转发；3、扩散，即当某端口下的主机访问未知端口下的主机时要扩散。拓展：三层交换机通常，普通的交换机只工作在数据链路层上，路由器则工作在网络层。而功能强大的三层交换机可同时工作在数据链路层和网络层，并根据 MAC地址或IP地址转发数据包。但是要注意到三层交换机并不能完全取代路由器，因为它主要是为了实现处于两个不同子网的Vlan进行通讯，而不是用来作数据传输的复杂路径选择。网管功能一台交换机所支持的管理程度反映了该设备的可管理性与可操作性。带网管功能的交换机可对每个端口的流量进行监测，设置每个端口的速率，关闭/打开端口连接。通过对交换机端口进行监测，便于对网络业务流量的区分和迅速进行网络故障定义，提高了网络的可管理性。

1：路由器与交换机，本质上，一个是三层设备，一个是二层设备。路由器是三层，交换机是二层。2：所谓三层，就是路由器数据交换的时候，需要携带IP头，根据IP地址来进行寻找转发路径。而交换机，数据交换的时候，根据二层MAC地址来转发的。3：路由器本质上是起到连接网络的作用，连接一个网络跟另一个网络。而交换机，是一个网络内所有电脑通信用。4：路由器成本比较贵，交换机较便宜。

　　一、概述　　交换技术是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品，体现了桥接技术的复杂交换技术在OSI参考模型的第二层*作。与桥接器一样，交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发。而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。与桥接器不同的是交换机转发延迟很小，*作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。　　交换技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整，以减轻局域网之间信息流通出现的瓶颈问题。现在已有以太网、快速以太网、FDDI和ATM技术的交换产品。　　交换机能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽。协议的透明性使得交换机在软件配置简单的情况?苯影沧霸诙嘈橥缰校唤换换褂孟钟械牡缋隆⒅屑唐鳌⒓咂骱凸ぷ髡镜耐ǎ槐刈鞲卟愕挠布叮唤换换怨ぷ髡臼峭该鞯模庋芾砜土蚧送缃诘愕脑黾印⒁贫屯绫浠?作。　　利用专门设计的集成电路可使交换机以线路速率在所有的端口并行转发信息，提供了比传统桥接器高得多的*作性能。专用集成电路技术使得交换器在更多端口的情况下以上述性能运行，其端口造价低于传统型桥接器。　　二、三种交换技术　　1．端口交换　　端口交换技术最早出现在插槽式的集线器中，这类集线器的背板通常划分有多条以太网段（每条网段为一个广播域），不用网桥或路由连接，网络之间是互不相通的。以大主模块插入后通常被分配到某个背板的网段上，端口交换用于将以太模块的端口在背板的多个网段之间进行分配、平衡。根据支持的程度，端口交换还可细分为：　　模块交换：将整个模块进行网段迁移。　　端口组交换：通常模块上的端口被划分为若干组，每组端口允许进行网段迁移。　　端口级交换：支持每个端口在不同网段之间进行迁移。这种交换技术是基于OSI第一层上完成的，具有灵活性和负载平衡能力等优点。如果配置得当，那么还可以在一定程度进行客错，但没有改变共享传输介质的特点，自而未能称之为真正的交换。　　2．帧交换　　帧交换是目前应用最广的局域网交换技术，它通过对传统传输媒介进行微分段，提供并行传送的机制，以减小冲突域，获得高的带宽。一般来讲每个公司的产品的实现技术均会有差异，但对网络帧的处理方式一般有以下几种：　　直通交换：提供线速处理能力，交换机只读出网络帧的前14个字节，便将网络帧传送到相应的端口上。　　存储转发：通过对网络帧的读取进行验错和控制。　　前一种方法的交换速度非常快，但缺乏对网络帧进行更高级的控制，缺乏智能性和安全性，同时也无法支持具有不同速率的端口的交换。因此，各厂商把后一种技术作为重点。　　有的厂商甚至对网络帧进行分解，将帧分解成固定大小的信元，该信元处理极易用硬件实现，处理速度快，同时能够完成高级控制功能（如美国MADGE公司的LET集线器）如优先级控制。　　3．信元交换　　ATM技术代表了网络和通讯技术发展的未来方向，也是解决目前网络通信中众多难题的一剂“良药”，ATM采用固定长度53个字节的信元交换。由于长度固定，因而便于用硬件实现。ATM采用专用的非差别连接，并行运行，可以通过一个交换机同时建立多个节点，但并不会影响每个节点之间的通信能力。ATM还容许在源节点和目标、节点建立多个虚拟链接，以保障足够的带宽和容错能力。ATM采用了统计时分电路进行复用，因而能大大提高通道的利用率。ATM的带宽可以达到25M、155M、622M甚至数Gb的传输能力。　　三、局域网交换机的种类和选择　　局域网交换机根据使用的网络技术可以分为：　　以大网交换机；　　令牌环交换机；　　FDDI交换机；　　ATM交换机；　　快速以太网交换机等。　　如果按交换机应用领域来划分，可分为：　　台式交换机；　　工作组交换机；　　主干交换机；　　企业交换机；　　分段交换机；　　端口交换机；　　网络交换机等。　　局域网交换机是组成网络系统的核心设备。对用户而言，局域网交换机最主要的指标是端口的配置、数据交换能力、包交换速度等因素。因此，在选择交换机时要注意以下事项：　　（1）交换端口的数量；　　（2）交换端口的类型；　　（3）系统的扩充能力；　　（4）主干线连接手段；　　（5）交换机总交换能力；　　（6）是否需要路由选择能力；　　（7）是否需要热切换能力；　　（8）是否需要容错能力；　　（9）能否与现有设备兼容，顺利衔接；　　（10）网络管理能力。　　四、交换机应用中几个值得注意的问题　　1．交换机网络中的瓶颈问题　　交换机本身的处理速度可以达到很高，用户往往迷信厂商宣传的Gbps级的高速背板。其实这是一种误解，连接入网的工作站或服务器使用的网络是以大网，它遵循CSMA／CD介质访问规则。在当前的客户／服务器模式的网络中多台工作站会同时访问服务器，因此非常容易形成服务器瓶颈。有的厂商已经考虑到这一点，在交换机中设计了一个或多个高速端口（如3COM的Linkswitch1000可以配置一个或两个100Mbps端口），方便用户连接服务器或高速主干网。用户也可以通过设计多台服务器（进行业务划分）或追加多个网卡来消除瓶颈。交换机还可支持生成树算法，方便用户架构容错的冗余连接。　　2．网络中的广播帧　　目前广泛使用的网络*作系统有Netware、Windows NT等，而Lan Server的服务器是通过发送网络广播帧来向客户机提供服务的。这类局域网中广播包的存在会大大降低交换机的效率，这时可以利用交换机的虚拟网功能（并非每种交换机都支持虚拟网）将广播包限制在一定范围内。　　每台文交换机的端口都支持一定数目的MAC地址，这样交换机能够“记忆”住该端口一组连接站点的情况，厂商提供的定位不同的交换机端口支持MAC数也不一样，用户使用时一定要注意交换机端口的连接端点数。如果超过厂商给定的MAC数，交换机接收到一个网络帧时，只有其目的站的MAC地址不存在于该交换机端口的MAC地址表中，那么该帧会以广播方式发向交换机的每个端口。　　3．虚拟网的划分　　虚拟网是交换机的重要功能，通常虚拟网的实现形式有三种：　　(1)静态端口分配　　静态虚拟网的划分通常是网管人员使用网管软件或直接设置交换机的端口，使其直接从属某个虚拟网。这些端口一直保持这些从属性，除非网管人员重新设置。这种方法虽然比较麻烦，但比较安全，容易配置和维护。　　（2）动态虚拟网　　支持动态虚拟网的端口，可以借助智能管理软件自动确定它们的从属。端口是通过借助网络包的MAC地址、逻辑地址或协议类型来确定虚拟网的从属。当一网络节点刚连接入网时，交换机端口还未分配，于是交换机通过读取网络节点的MAC地址动态地将该端口划入某个虚拟网。这样一旦网管人员配置好后，用户的计算机可以灵活地改变交换机端口，而不会改变该用户的虚拟网的从属性，而且如果网络中出现未定义的MAC地址，则可以向网管人员报警。　　（3）多虚拟网端口配置　　该配置支持一用户或一端口可以同时访问多个虚拟网。这样可以将一台网络服务器配置成多个业务部门（每种业务设置成一个虚拟网）都可同时访问，也可以同时访问多个虚拟网的资源，还可让多个虚拟网间的连接只需一个路由端口即可完成。但这样会带来安全上的隐患。虚拟网的业界规范正在制定当中，因而各个公司的产品还谈不上互*作性。Cisco公司开发了Inter－Switch Link（ISL）虚拟网络协议，该协议支持跨骨干网（ATM、FDDI、Fast Ethernet）的虚拟网。但该协议被指责为缺乏安全性上的考虑。传统的计算机网络中使用了大量的共享式Hub，通过灵活接入计算机端口也可以获得好的效果。　　4.高速局域网技术的应用　　快速以太网技术虽然在某些方面与传统以大网保持了很好的兼容性，但100BASE-TX、100BASAE-T4及100BASE-FX对传输距离和级连都有了比较大的限制。通过100Mbps的交换机可以打破这些局限。同时也只有交换机端口才可以支持双工高速传输。　　目前也出现了CDDI／FDDI的交换技术，另外该CDDI／FDDI的端口价格也呈下降趋势，同时在传输距离和安全性方面也有比较大的优势，因此它是大型网络骨干的一种比较好的选择。　　3COM的主要交换产品有Linkswitch系列和LANplex系列；BAY的主要交换产品有LattisSwitch2800，BAY stack workgroup、System3O00／5000（提供某些可选交换模块）；Cisco的主要交换产品有Catalyst 1000／2000／3000／5000系列。　　三家公司的产品形态看来都有相似之处，产品的价格也比较接近，除了设计中要考虑网络环境的具体需要（强调端口的搭配合理）外，还需从整体上考虑，例如网管、网络应用等。随着ATM技术的发展和成熟以及市场竞争的加剧，帧交换机的价格将会进一步下跌，它将成为工作组网的重要解决方案

计算机网络往往由许多种不同类型的网络互连连接而成。如果几个计算机网络只是在物理上连接在一起，它们之间并不能进行通信，那么这种“互连”并没有什么实际意义。因此通常在谈到“互连”时，就已经暗示这些相互连接的计算机是可以进行通信的，也就是说，从功能上和逻辑上看，这些计算机网络已经组成了一个大型的计算机网络，或称为互联网络，也可简称为互联网、互连网。将网络互相连接起来要使用一些中间设备(或中间系统)，ISO的术语称之为中继(relay)系统。根据中继系统所在的层次，可以有以下五种中继系统：1.物理层(即常说的第一层、层L1)中继系统，即转发器(repeater)。2.数据链路层(即第二层，层L2)，即网桥或桥接器(bridge)。3.网络层(第三层，层L3)中继系统，即路由器(router)。4.网桥和路由器的混合物桥路器(brouter)兼有网桥和路由器的功能。5.在网络层以上的中继系统，即网关(gateway).当中继系统是转发器时，一般不称之为网络互联，因为这仅仅是把一个网络扩大了，而这仍然是一个网络。高层网关由于比较复杂，目前使用得较少。因此一般讨论网络互连时都是指用交换机和路由器进行互联的网络。本文主要阐述交换机和路由器及其区别。

每当收到一个帧时，就先暂存在其缓冲中。若此帧未出现差错，且欲发往的目的站MAC地址属于另一网段，则通过查找站表，将收到的帧送往对应的端口转发出去。若该帧出现差错，则丢弃此帧。网桥过滤了通信量，扩大了物理范围，提高了可靠性，可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的局域网。但同时也增加了时延，对用户太多和通信量太大的局域网不适合。网桥与转发器不同，（1）网桥工作在数据链路层，而转发器工作在物理层；（2）网桥不像转发器转发所有的帧，而是只转发未出现差错，且目的站属于另一网络的帧或广播帧；（3）转发器转发一帧时不用检测传输媒体，而网桥在转发一帧前必须执行CSMA/CD算法；（4）网桥和转发器都有扩展局域网的作用，但网桥还能提高局域网的效率并连接不同MAC子层和不同速率局域网的作用。以太网交换机通常有十几个端口，而网桥一般只有2-4个端口；它们都工作在数据链路层；网桥的端口一般连接到局域网，而以太网的每个接口都直接与主机相连，交换机允许多对计算机间能同时通信，而网桥允许每个网段上的计算机同时通信。所以实质上以太网交换机是一个多端口的网桥，连到交换机上的每台计算机就像连到网桥的一个局域网段上。网桥采用存储转发方式进行转发，而以太网交换机还可采用直通方式转发。以太网交换机采用了专用的交换机构芯片，转发速度比网桥快。

1、像集线器一样，交换机提供了大量可供线缆连接的端口，这样可以采用星型拓扑布线。像中继器、集线器和网桥那样，当它转发帧时，交换机会重新产生一个不失真的方形电信号。2、交换机的功能是连接计算机、服务器、网络打印机、网络摄像头、IP电话等终端设备，并实现与其它交换机、无线接入点、路由器、网络防火墙等网络设备的互联，从而构建局域网络，实现所有设备之间的通信。3、功能：通过以太网交换机了解每个端口相连设备的MAC地址，再通过地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。

在三层环境中，一组路由器彼此互联，要实现选路， 可以运行动态路由选择协议，也可以使用静态路由， 可以指定从源到达目的地通过哪条路径，通过修改路由的属性，比如修改度量值， 修改管理距离，而在BGP中还可以修改路径矢量，也叫路径属性，通过操纵这些参数，做一个三层的路径切换，在二层环境中， 由于交换机的智能性没有路由器那么强，所以在二层环境中， 交换机之间互联， 并且当设备之间连接了冗余路径之后，源到目的地走哪条路径，如何保证源到目的地之间没有环路，而且路径是最优的 这个就要依靠一个控制层面协议， 这个协议叫STP，在讲STP之前， 我们先回顾一下交换机的工作原理。 任何设备都有控制层面和数据层面， 交换机的控制层面包含的一张表，叫MAC地址表，也叫CAM表，叫内容可寻址存储器。这张表作为交换机的转发表，用来帮助交换机做网络内的数据转发， 这个表里面的三元素，PC的MAC地址，PC所连接的交换机的接口,以及该接口所属的VLAN ， 通过这个表， 交换机就可以知道通过哪个接口收到流量之后再通过哪个接口发送出去，那么交换机是如何学习到这个表呢？交换机有没有类似的动态路由选择协议来学习这些东西呢?应该说是动态交换协议。 答案是没有的， 那么能不能手工的写静态表项呢？当然可以写静态MAC地址表项，只是这个方式书写， 工作量比较大， 不灵活，当PC要经常更改一些连接， 做一些迁移，使用静态的表项是没有扩展性的，那么， 我们如何让交换机动态学习这些表项呢？一般使用自动学习，这个自动学习是特别不靠谱的，但是没有其他的更优的学习方式了， 只能使用这个方式。 刚开机， 交换机的MAC 地址表是空的， 自动学习的时候，不管这个帧是谁发的，都会携带一个源MAC地址，这个MAC地址就是设备自身的标识符，当交换机通过一个接口收到一个数据帧之后，就能基于这个数据帧的源MAC地址，接收接口以及这个接口所属的VLAN， 我把这三样地址做一个绑定，就形成了一个MAC地址表项，交换机的学习指的是，只要我收到一个帧之后，我就认为这个帧的发送者就连接在我这个接口上。 大家想， 这种学习方法靠谱吗？其实是不靠谱的， 因为我们不能保证这个发送者就直接连接在这个交换机的接口上， 因为在我们的园区网中，在一个交换区块内，交换机之间也会互联，交换机之间还是中继链路， 中继链路是可以允许多个VLAN通行的，这个时候如果在交换机之间连接了多根中继链路，你们觉得会发生什么样的事情呢？ 在这个图中， 假设SW1 身后连接了主机A， SW2 身后连接了主机B， 两个交换机之间连接了两根中继链路，这个主机A当发送一个广播数据的时候， SW 2 关于主机A的MAC地址表会怎么学习呢？ 我们说交换机发送的广播帧，目的MAC地址全F，交换机所能学习到的表项只能是单播表项， 收到广播帧是找不到转发条目的，所以只能泛洪， 把这个帧复制成多份， 通过其他接口发送出去，交换机做的泛洪叫VLAN内的泛洪，我通过vlan内的一个接口收到广播流量， 可以通过哪些接口发送出去呢？属于这个VLAN的其他接入接口， 以及允许VLAN 通行的中继接口以及Hybrid接口， 交换机之间互联的都是中继链路。 所以主机A发送的流量会被SW1 通过这两条中继链路都发送出去，假设通过上边的链路被先收到，SW2 就会把PCA的MAC 地址绑定到上边这个接口上， 当SW2 通过下边这个接口也收到一个一摸一样的数据，那么这个交换机SW2会做怎样的处理呢？ 其实这个问题就是在问大家，当交换机通过一个接口收到一个数据帧， 接下来通过另外一个接口收到一模一样的帧，这个源MAC地址都一样，，这个地址学习该怎么处理，是后学习到的MAC地址表项会覆盖先学习到的， 还是先学习到的维持不变，对后来的不做更新呢？ 还是他俩同时保持呢？答案是后学习到的会覆盖先学习到的。 当交换机通过一条路径学习到一个转发表项的时候， 如果通过另外一条路径又学习到了相同的转发表项， 那么后学习到的转发表项就会覆盖先学习到的转发表项，这个就是交换机控制层面学习不可靠的根因。 泛洪会造成MAC 地址表翻摆 因为我只要学习到这个表项， 就认为这个设备连接到了我这个接口，。而当交换机之间拥有多根冗余链路的时候， 交换机是可以通过多根链路收到相同的数据的，而如果让这多根链路同时工作， 这个设备会出现什么问题呢？这个设备就会一会儿认为通过上边路径可以访问A， 一会儿认为可以通过下边路径访问A，这个接收设备会不停的做路径切换，这就是MAC地址表翻摆，MAC 地址表的翻摆会导致流量转发的不稳定。 比如主机A发送一个广播帧， 发送给SW 1 , SW 1 通过上边的链路泛洪发送给SW2 ， SW 2 会把这个数据帧拷贝多份，从除了接收接口以外的其他接口泛洪发送出去， 会发送给主机B， 也会从下边的链路泛洪发送给SW1 ， 而SW1 通过下边的链路泛洪发送的广播流量会通过SW2 从上边的链路再泛洪回来， 这就形成了两个环路，泛洪会产生广播风暴，而SW 1和SW2 收到这些流量还会继续泛洪， 因为目的MAC地址是全F， 交换机在收到目的MAC地址全F的数据帧一定会泛洪发送，可以发现， 这个泛洪是永无止境的，只要设备之间拥有冗余路径， 就会出现环路， 只要链路上出现广播或者未知单播帧， 就会出现广播风暴。 那么如何解决这个问题呢？ 把这些设备之间的冗余路径去掉一根就可以了， 只要设备之间没有冗余路径， 就不会产生环路，虽然这个地方还会产生泛洪， 但是这个收到的泛洪流量还能不能再泛洪回去呢？肯定是不能泛洪回去的，意思是不能通过接收接口再回送回去的， 所以， 只连接一根路径是不会出现刚才的问题的，但是单根链路会出现另外一个问题， 就是单点故障，没有冗余的网络，是没有健壮性的，为了让网络保持健壮性，设备之间还是要连接多根链路。 二层设备没有类似动态路由选择协议的一个机制来让设备知道整个网络是怎么连接的，为了解决二层设备产生的环路问题， 就引入了生成树技术。 1、可以动态监测链路和设备的运行状态，周期性发送链路探测报文，如果限制的时间内没有收到对方的探测报文， 则认为链路发生故障。 2、生成树可以自动计算最优路径，确保网络内的数据转发路径就是最优路径。 3，当设备或链路不可用， 可以立即发现拓扑变更， 立即开始拓扑变更计算， 不需要手工干预， 自动完成。

一、什么是三层交换机在92年，就已经有三层交换机诞生，那么到底什么是三层交换机呢？在早期，人们想把二层交换和三层路由功能结合在一台设备上，以减少 设备数量。那时第三层交换是基于软件的，转发速度很慢，后来才发展到以硬件来实现三层交换。从今天来看，三层交换机实质就是一种特殊的路由器，是一种在性能上侧重于交换（二层和三层），有很强交换能力而价格低廉的路由器。它以ASIC实现IP包的三层交换，其交换能力都在MPPS以上，而传统的路由器一般不超过10万包/秒（这里指的是单块板的转发能力，不是指采用分布式转发情况多块板的总的转发能力，也不包括现在采用昂贵的网络处理器构成的GSR等，此外现在有更高速CPU推出，但也很难超过1MPPS 【3】）。网络处理器价格高昂在于它除了三层交换部分本身比较复杂外，它还有很强的QOS，POLICY等功能。以IBM的Rainer处理器为例：它的 硬件可管理上千个流，软件配置不同流的带宽，内嵌 PowerPC 处理器； 拥有大量的协处理器和硬件加速器，可以并行地处理数据。而三层交换机的转发部分为了降低成本，根本不可能线速支持上千个流并有能力进行带宽分配。原来有人有一种观点，那就是用最长匹配实现大路由表查找的CAM很贵，换句话说用硬件来实现大路由表的最长匹配搜索成本很高，从调查资料来看，这种观点看来并不一定对。路由表的搜索采用CAM实现成本也并不高。以 Kawasaki LSI公司的支持最长匹配搜索的的CAM芯片KE5BLME064为例，它支持64K的路由前缀项，每个ENTRY 40bit 宽，包搜索速度可达6.7Mpps，时延为数百个纳秒，而价格不到60美元【6】。当然减少支持的路由表项无疑能降低成本，而且就三层交换机通常的应用环境来看不需要太多的路由表项，因此一般三层交换机支持的路由表项比GSR要少，例如CISCO 4000系列只支持到16K--32K路由表项，北电的ACCLER 1000支持32K。不过CISCO应用在6500系列上的SUPER ENGINES 2已经支持到128K，已经可以和骨干网路由器的表项相当了。CISCO设计的转发引擎上支持的路由表越来越大和CISCO考虑到三层交换机往城域网和骨干网上应用有关。总的来看，网络处理器之所以贵，应该还是贵在它的灵活性上，贵在支持QOS，POLICY，以及多种协议，尤其是有些协议还没有完全形成标准，网络处理器可能只需修改软件就可以支持（多数三层交换机就有困难，这也导致有很多厂家早期三层交换机与现在的协议不兼容），网络处理器要对包内容进行更多的识别，更复杂的调度，为了达到线速处理，里面常集合多个微引擎，支持多线程处理。这些也许才是导致网络处理器价格急剧上升的主要原因。相比起来三层交换机在这方面能力就很弱，例如CISCO 6000系列只支持16个QOS队列，4000只支持一个，5500支持两个，而Extreme的 三层引擎只支持4个队列。因为是采用硬件实现三层交换，所以交换速度能做到很高，但要想同时支持大量三层协议，如IP,　IPX，AppleTalk,　DECnet等等，这些协议的封包格式不一样，用软件实现起来容易，用硬件实现却非常困难，用硬件实现转发的协议太多，只会带来成本的急剧上升，因此三层交换机上一般只考虑支持较为常用的IP，IPX协议，IP多播。也有的三层交换机支持其它的，但那是用软件实现的，转发速率较低，例如 CISCO 的CATALYST 6000系列就在MSFC上用软件实现AppleTalk等，转发速率在10万－20万包/秒【4】。三层交换机现在主要提供以太网接口。以太网技术简单，价格低廉，在企业网里应用最为普遍，三层交换机采用以太网接口，能为企业网提供廉价而高速交换的设备，替代价格高昂而性能却上不去的的路由器。三层交换机的ASIC同时提供IP的二层和三层交换，把原来二层以太网交换机和路由器的功能熔为一体，极大的降低了用户的成本。随着宽带业务的兴起，三层交换机的应用范围不断拓展，尤其是GE和10G以太网技术的迅速发展，导致三层交换机从企业网已经逐步走向了城域网，而应用范围的拓展也促进了其设计的革新。例如原来在三层交换机广泛采用的是CACHE技术，在三层交换机往城域网和骨干网上应用时，业务流无规则性越来越强，网络拓扑变更也有增加，因为视频语言业务的增加，QOS等也有需求，采用这种技术的弊病越来越明显；三层交换机在向城域网和骨干网上发展时要求三层交换机需要支持的协议也越来越多，如有的厂家三层交换机已经支持OSPF, BGP，MPLS等协议，有的甚至采用可编程ASIC,支持IPV6。三层交换机上支持的接口种类也越来越多，有的已经支持广域网口，例如CISCO 6000系列就提供广域网模块 flexWAN，可提供各种广域网接口。如ATM ，POS，帧中继,PPP等。但这部分也是和传统路由器一样，用软件来处理的, flexWAN上有两个263M的RM7000处理器来处理这些广域网接口协议，接口速度上不去，目前只支持到OC-3 ATM或OC-3 POS。这些广域网接口的适配器和CISCO 7200/7500系列兼容； 但可以肯定，如果你想在三层交换机上选用广域网接口，那和普通路由器上的广域网接口价格应该差不多，因为在接口上采用的技术是一样的。但这样一来，三层交换机导致了一向引以提供广域网接口而作为卖点的诸如CISCO 7000这类路由器就鲜有出路，有评论说这类路由器正在走向终结。 三层交换机一般不支持广域网口还有一个原因就是因为不同的广域网口，其MTU可能不一样，这样如果要达到线速转发的话，就必须在硬件上支持分片，这会导致设计很繁琐，目前的三层交换机都不支持分片，而交换机上全部采用以太网接口就不存在这一问题。 但这些厂家只是为了增强三层交换机的卖点而提供的多种广域网接口和协议模块，不能从硬件上就提供二层高速转发，而纯利用三层交换机的三层交换交换功能，不能充分发挥三层交换机的功能。增加广域网接口有个好处就是如果三层交换机需要和广域网相连上internet的话，就比较灵活，不一定在出口处非加一级路由器，而目前很多厂家三层交换机对广域网口不支持，结果在组网时上连internet都要增加一个路由器，当然这里不完全是因为接口的原因，还有这些三层交换机支持协议有限，例如不支持BGP协议，支持的路由表项不足，防火墙功能不完善有关系。三层交换机根据应用场合分多种档次，性能和价格都不一样，不能一概而论。在城域网甚至骨干网上应用的三层交换机，要求在三层交换机上增加的功能也多，性能的提高伴随着设计复杂度的增大，必然带来价格的上升，特别高端的三层交换机实际就和GSR没有区别了。应该说，如果达到这个档次的三层交换机实际已经不能叫三层交换机，就象JUNIPER的高端路由器一样，它的主要部件都是以ASIC设计的，我们称之为三层交换机也不是不可以，但它的ASIC实现的功能太复杂，太强大，价格很高昂，还是称之为高端路由器更合适。通常的三层交换机之所以被称为交换机就是因为它的功能有限，主要以面向交换为目的，所以才称之为交换机。它的设计主要以面向企业网和城域网而设计的，在这个层面上需求的数量达，对这个层面上的用户而言，在达到满足主要性能的前提下，成本是最重要的考虑因素，它以够用为准则，不强调在三层交换机上实现过多的协议，提供过多根本用不上的功能【5】。例如，在三层交换机上实现很强大的QOS，支持BGP协议等，这些在绝大多数用户那儿实际并没有用处。在目前国内建设城域网时，它实际也不一定要考虑太多QOS，目前主要还是上NTERNET。这实际也符合中国的国情，就拿视频点播来说，在中国租一张碟片只需一两块钱甚至几角钱，VCD机在城市用户几乎普及，有多少人愿意去点播呢？理解三层交换机的应用范围和要达到低成本的要求，就能理解为什么三层交换机在Cos,　POLICY等方面功能较弱，主要提供以太网口，支持有限服务，有限协议，有限路由功能。三层交换机主要提供以太网接口，各种速率的以太网接口其帧格式都相似，很容易用硬件实现二层的高速转发，一般其二层转发功能远远超过三层功能，很多三层交换机二层转发能力都在100MPPS，而三层转发能力只有几个MPPS。GE和10GE以其低廉的价格，为三层交换机在广域网上的应用提供了很好的条件。三层交换机在交换网上采用的技术和路由器都一样，没有什么差别。例如CISCO 6500系列就采用CROSS BAR技术。

交换机工作于OSI参考模型的第二层，即数据链路层。交换机内部的CPU会在每个端口成功连接时，通过将MAC地址和端口对应，形成一张MAC表。在今后的通讯中，发往该MAC地址的数据包将仅送往其对应的端口，而不是所有的端口。因此，交换机可用于划分数据链路层广播，即冲突域；但它不能划分网络层广播，即广播域。交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在，广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的MAC地址，并把它添加入内部MAC地址表中。使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照IP地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效的减少冲突域，但它不能划分网络层广播，即广播域。交换机（Switch）意为“开关”是一种用于电（光）信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机。其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。

一、概述 1993年，局域网交换设备出现，1994年，国内掀起了交换网络技术的热潮。其实，交换技术是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品，体现了桥接技术的复杂交换技术在OSI参考模型的第二层操作。与桥接器一样，交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发。而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。与桥接器不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。 交换技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整，以减轻局域网之间信息流通出现的瓶颈问题。现在已有以太网、快速以太网、FDDI和ATM技术的交换产品。 类似传统的桥接器，交换机提供了许多网络互联功能。交换机能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽。协议的透明性使得交换机在软件配置简单的情况下直接安装在多协议网络中；交换机使用现有的电缆、中继器、集线器和工作站的网卡，不必作高层的硬件升级；交换机对工作站是透明的，这样管理开销低廉，简化了网络节点的增加、移动和网络变化的操作。 利用专门设计的集成电路可使交换机以线路速率在所有的端口并行转发信息，提供了比传统桥接器高得多的操作性能。如理论上单个以太网端口对含有64个八进制数的数据包，可提供14880bps的传输速率。这意味着一台具有12个端口、支持6道并行数据流的“线路速率”以太网交换器必须提供89280bps的总体吞吐率（6道信息流X14880bps／道信息流）。专用集成电路技术使得交换器在更多端口的情况下以上述性能运行，其端口造价低于传统型桥接器。 二、三种交换技术 1．端口交换 端口交换技术最早出现在插槽式的集线器中，这类集线器的背板通常划分有多条以太网段（每条网段为一个广播域），不用网桥或路由连接，网络之间是互不相通的。以大主模块插入后通常被分配到某个背板的网段上，端口交换用于将以太模块的端口在背板的多个网段之间进行分配、平衡。根据支持的程度，端口交换还可细分为： ·模块交换：将整个模块进行网段迁移。 ·端口组交换：通常模块上的端口被划分为若干组，每组端口允许进行网段迁移。 ·端口级交换：支持每个端口在不同网段之间进行迁移。这种交换技术是基于OSI第一层上完成的，具有灵活性和负载平衡能力等优点。如果配置得当，那么还可以在一定程度进行客错，但没有改变共享传输介质的特点，自而未能称之为真正的交换。 2．帧交换 帧交换是目前应用最广的局域网交换技术，它通过对传统传输媒介进行微分段，提供并行传送的机制，以减小冲突域，获得高的带宽。一般来讲每个公司的产品的实现技术均会有差异，但对网络帧的处理方式一般有以下几种： ·直通交换：提供线速处理能力，交换机只读出网络帧的前14个字节，便将网络帧传送到相应的端口上。 ·存储转发：通过对网络帧的读取进行验错和控制。 前一种方法的交换速度非常快，但缺乏对网络帧进行更高级的控制，缺乏智能性和安全性，同时也无法支持具有不同速率的端口的交换。因此，各厂商把后一种技术作为重点。 有的厂商甚至对网络帧进行分解，将帧分解成固定大小的信元，该信元处理极易用硬件实现，处理速度快，同时能够完成高级控制功能（如美国MADGE公司的LET集线器）如优先级控制。 3．信元交换 ATM技术代表了网络和通讯技术发展的未来方向，也是解决目前网络通信中众多难题的一剂“良药”，ATM采用固定长度53个字节的信元交换。由于长度固定，因而便于用硬件实现。ATM采用专用的非差别连接，并行运行，可以通过一个交换机同时建立多个节点，但并不会影响每个节点之间的通信能力。ATM还容许在源节点和目标、节点建立多个虚拟链接，以保障足够的带宽和容错能力。ATM采用了统计时分电路进行复用，因而能大大提高通道的利用率。ATM的带宽可以达到25M、155M、622M甚至数Gb的传输能力。 三、局域网交换机的种类和选择 局域网交换机根据使用的网络技术可以分为： ·以大网交换机； ·令牌环交换机； ·FDDI交换机； ·ATM交换机； ·快速以太网交换机等。 如果按交换机应用领域来划分，可分为： ·台式交换机； ·工作组交换机； ·主干交换机； ·企业交换机； ·分段交换机； ·端口交换机； ·网络交换机等。 局域网交换机是组成网络系统的核心设备。对用户而言，局域网交换机最主要的指标是端口的配置、数据交换能力、包交换速度等因素。因此，在选择交换机时要注意以下事项： （1）交换端口的数量； （2）交换端口的类型； （3）系统的扩充能力； （4）主干线连接手段； （5）交换机总交换能力； （6）是否需要路由选择能力； （7）是否需要热切换能力； （8）是否需要容错能力； （9）能否与现有设备兼容，顺利衔接； （10）网络管理能力。 四、交换机应用中几个值得注意的问题 1．交换机网络中的瓶颈问题 交换机本身的处理速度可以达到很高，用户往往迷信厂商宣传的Gbps级的高速背板。其实这是一种误解，连接入网的工作站或服务器使用的网络是以大网，它遵循CSMA／CD介质访问规则。在当前的客户／服务器模式的网络中多台工作站会同时访问服务器，因此非常容易形成服务器瓶颈。有的厂商已经考虑到这一点，在交换机中设计了一个或多个高速端口（如3COM的Linkswitch1000可以配置一个或两个100Mbps端口），方便用户连接服务器或高速主干网。用户也可以通过设计多台服务器（进行业务划分）或追加多个网卡来消除瓶颈。交换机还可支持生成树算法，方便用户架构容错的冗余连接。 2．网络中的广播帧 目前广泛使用的网络操作系统有Netware、WindowsNT等，而LanServer的服务器是通过发送网络广播帧来向客户机提供服务的。这类局域网中广播包的存在会大大降低交换机的效率，这时可以利用交换机的虚拟网功能（并非每种交换机都支持虚拟网）将广播包限制在一定范围内。 每台文交换机的端口都支持一定数目的MAC地址，这样交换机能够“记忆”住该端口一组连接站点的情况，厂商提供的定位不同的交换机端口支持MAC数也不一样，用户使用时一定要注意交换机端口的连接端点数。如果超过厂商给定的MAC数，交换机接收到一个网络帧时，只有其目的站的MAC地址不存在于该交换机端口的MAC地址表中，那么该帧会以广播方式发向交换机的每个端口。 3．虚拟网的划分 虚拟网是交换机的重要功能，通常虚拟网的实现形式有三种： (1)静态端口分配 静态虚拟网的划分通常是网管人员使用网管软件或直接设置交换机的端口，使其直接从属某个虚拟网。这些端口一直保持这些从属性，除非网管人员重新设置。这种方法虽然比较麻烦，但比较安全，容易配置和维护。 （2）动态虚拟网 支持动态虚拟网的端口，可以借助智能管理软件自动确定它们的从属。端口是通过借助网络包的MAC地址、逻辑地址或协议类型来确定虚拟网的从属。当一网络节点刚连接入网时，交换机端口还未分配，于是交换机通过读取网络节点的MAC地址动态地将该端口划入某个虚拟网。这样一旦网管人员配置好后，用户的计算机可以灵活地改变交换机端口，而不会改变该用户的虚拟网的从属性，而且如果网络中出现未定义的MAC地址，则可以向网管人员报警。 （3）多虚拟网端口配置 该配置支持一用户或一端口可以同时访问多个虚拟网。这样可以将一台网络服务器配置成多个业务部门（每种业务设置成一个虚拟网）都可同时访问，也可以同时访问多个虚拟网的资源，还可让多个虚拟网间的连接只需一个路由端口即可完成。但这样会带来安全上的隐患。虚拟网的业界规范正在制定当中，因而各个公司的产品还谈不上互操作性。Cisco公司开发了Inter－SwitchLink（ISL）虚拟网络协议，该协议支持跨骨干网（ATM、FDDI、FastEthernet）的虚拟网。但该协议被指责为缺乏安全性上的考虑。传统的计算机网络中使用了大量的共享式Hub，通过灵活接入计算机端口也可以获得好的效果。 4.高速局域网技术的应用 快速以太网技术虽然在某些方面与传统以大网保持了很好的兼容性，但100BASE-TX、100BASAE-T4及100BASE-FX对传输距离和级连都有了比较大的限制。通过100Mbps的交换机可以打破这些局限。同时也只有交换机端口才可以支持双工高速传输。 目前也出现了CDDI／FDDI的交换技术，另外该CDDI／FDDI的端口价格也呈下降趋势，同时在传输距离和安全性方面也有比较大的优势，因此它是大型网络骨干的一种比较好的选择。 3COM的主要交换产品有Linkswitch系列和LANplex系列；BAY的主要交换产品有LattisSwitch2800，BAYstackworkgroup、System3O00／5000（提供某些可选交换模块）；Cisco的主要交换产品有Catalyst1000／2000／3000／5000系列。 三家公司的产品形态看来都有相似之处，产品的价格也比较接近，除了设计中要考虑网络环境的具体需要（强调端口的搭配合理）外，还需从整体上考虑，例如网管、网络应用等。随着ATM技术的发展和成熟以及市场竞争的加剧，帧交换机的价格将会进一步下跌，它将成为工作组网的重要解决方案。

一、交换机的工作原理 1.交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。 2.交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。 3.如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪（flood）。 4.广播帧和组播帧向所有的端口转发。

交换机的工作原理中操作包括：1、丢弃，即当本端口下的主机访问已知本端口下的主机时丢弃；2、转发，即当某端口下的主机访问已知某端口下的主机时转发；3、扩散，即当某端口下的主机访问未知端口下的主机时要扩散。交换机的工作原理一、交换机的工作原理1、交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。2、交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。3、如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪(flood)。4、广播帧和组播帧向所有的端口转发。二、交换机的三个主要功能以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口(如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口)。消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。三、交换机的工作特性1、交换机的每一个端口所连接的网段都是一个独立的冲突域。2、交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内，也就是说，交换机不隔绝广播(惟一的例外是在配有VLAN的环境中)。3、交换机依据帧头的信息进行转发，因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备(此处所述交换机仅指传统的二层交换设备)。四、交换机的分类依照交换机处理帧时不同的操作模式，主要可分为两类：存储转发：交换机在转发之前必须接收整个帧，并进行错误校检，如无错误再将这一帧发往目的地址。帧通过交换机的转发时延随帧长度的不同而变化。直通式：交换机只要检查到帧头中所包含的目的地址就立即转发该帧，而无需等待帧全部的被接收，也不进行错误校验。由于以太网帧头的长度总是固定的，因此帧通过交换机的转发时延也保持不变。五、二、三、四层交换机多种理解的说法：二层交换(也称为桥接)是基于硬件的桥接。基于每个末端站点的`唯一MAC地址转发数据包。二层交换的高性能可以产生增加各子网主机数量的网络设计。其仍然有桥接所具有的特性和限制。三层交换是基于硬件的路由选择。路由器和第三层交换机对数据包交换操作的主要区别在于物理上的实施。四层交换的简单定义是：不仅基于MAC(第二层桥接)或源/目的地IP地址(第三层路由选择)，同时也基于TCP/UDP应用端口来做出转发决定的能力。其使网络在决定路由时能够区分应用。能够基于具体应用对数据流进行优先级划分。它为基于策略的服务质量技术提供了更加细化的解决方案。提供了一种可以区分应用类型的方法。

交换机的工作原理和功能如下：工作原理：1、交换机通过收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，再将其写入MAC地址表中。2、交换机可以同数据帧中的目的MAC地址同已建立好的MAC地址表进行比较，以决定和哪个端口进行转发。3、要是数据帧的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。4、广播帧和组播帧向所有的端口转发。功能：1、通过以太网交换机了解每个端口相连设备的MAC地址，再通过地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。2、转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口。3、消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。交换机的分类1、存储转发：交换机在转发之前必须接收整个帧，并进行错误校检，要是没有错误再将这一帧发往目的地址。帧通过交换机的转发时延随帧长度的不同而变化。2、直通式：交换机只要检查到帧头中所包含的目的地址就立即转发该帧，而无需等待帧全部被接收，也不进行错误校验。由于以太网帧头的长度总是固定的，因此帧通过交换机的转发时延也保持不变。

1、交换机的工作原理当交换机收到数据时，它会检查它的目的MAC地址，然后把数据从目的主机所在的接口转发出去。 2、交换机之所以能实现这一功能，是因为交换机内部有一个MAC地址表，MAC地址表记录了网络中所有MAC地址与该交换机各端口的对应信息。 3、某一数据帧需要转发时，交换机根据该数据帧的目的MAC地址来查找MAC地址表，从而得到该地址对应的端口，即知道具有该MAC地址的设备是连接在交换机的哪个端口上，然后交换机把数据帧从该端口转发出去。

1、交换机的定义　　局域网交换机拥有许多端口，每个端口有自己的专用带宽，并且可以连接不同的网段。交换机各个端口之间的通信是同时的、并行的，这就大大提高了信息吞吐量。为了进一步提高性能，每个端口还可以只连接一个设备。　　为了实现交换机之间的互连或与高档服务器的连接，局域网交换机一般拥有一个或几个高速端口，如100MB以太网端口、FDDI端口或155MBATM端口，从而保证整个网络的传输性能。2、交换机的特性　　通过集线器共享局域网的用户不仅是共享带宽，而且是竞争带宽。可能由于个别用户需要更多的带宽而导致其他用户的可用带宽相对减少，甚至被迫等待，因而也就耽误了通信和信息处理。利用交换机的网络微分段技术，可以将一个大型的共享式局域网的用户分成许多独立的网段，减少竞争带宽的用户数量，增加每个用户的可用带宽，从而缓解共享网络的拥挤状况。由于交换机可以将信息迅速而直接地送到目的地能大大提高速度和带宽，能保护用户以前在介质方面的投资，并提供良好的可扩展性，因此交换机不但是网桥的理想替代物，而且是集线器的理想替代物。　　与网桥和集线器相比，交换机从下面几方面改进了性能：　　（1）通过支持并行通信，提高了交换机的信息吞吐量。　　（2）将传统的一个大局域网上的用户分成若干工作组，每个端口连接一台设备或连接一个工作组，有效地解决拥挤现像。这种方法人们称之为网络微分段（Micro一segmentation）技术。　　（3）虚拟网（VirtuaILAN）技术的出现，给交换机的使用和管理带来了更大的灵活性。我们将在后面专门介绍虚拟网。　　（4）端口密度可以与集线器相媲美,一般的网络系统都是有一个或几个服务器，而绝大部分都是普通的客户机。客户机都需要访问服务器，这样就导致服务器的通信和事务处理能力成为整个网络性能好坏的关键。　　交换机就主要从提高连接服务器的端口的速率以及相应的帧缓冲区的大小，来提高整个网络的性能，从而满足用户的要求。一些高档的交换机还采用全双工技术进一步提高端口的带宽。以前的网络设备基本上都是采用半双工的工作方式，即当一台主机发送数据包的时候，它就不能接收数据包，当接收数据包的时候，就不能发送数据包。由于采用全双工技术，即主机在发送数据包的同时，还可以接收数据包，普通的10M端口就可以变成20M端口，普通的100M端口就可以变成200M端口，这样就进一步提高了信息吞吐量。3、交换机的工作原理　　传统的交换机本质上是具有流量控制能力的多端口网桥，即传统的（二层）交换机。把路由技术引入交换机，可以完成网络层路由选择，故称为三层交换，这是交换机的新进展。交换机（二层交换）的工作原理交换机和网桥一样，是工作在链路层的联网设备，它的各个端口都具有桥接功能，每个端口可以连接一个LAN或一台高性能网站或服务器，能够通过自学习来了解每个端口的设备连接情况。所有端口由专用处理器进行控制，并经过控制管理总线转发信息。　　同时可以用专门的网管软件进行集中管理。除此之外，交换机为了提高数据交换的速度和效率，一般支持多种方式。（1）存储转发：　　所有常规网桥都使用这种方法。它们在将数据帧发柱其他端口之前，要把收到的帧完全存储在内部的存储器中，对其检验后再发往其他端口，这样其延时等于接收一个完整的数据帧的时间及处理时间的总和。如果级联很长时，会导致严重的性能问题，但这种方法可以过滤掉错误的数据帧。（2）切入法：　　这种方法只检验数据帧的目标地址，这使得数据帧几乎马上就可以传出去，从而大大降低延时。　　其缺点是：错误帧也会被传出去。错误帧的概率较小的情况下，可以采用切入法以提高传输速度。而错误帧的概率较大的情况下，可以采用存储转发法／以减少错误帧的重传。4、交换机的配置　　我们下面以Cisco公司的Catlystl900交换机为例，介绍交换机的一般配置过程。　　对一台新的Catlystl900交换机，使用它的缺省配置就可以工作了。这因为它是一种将软件装在FlashMemory中的硬件设备，当加电时，它首先要进行一系列自检，对所有端口进行测试之后，交换机就处于工作状态。这时它的交换表是空的，它可以通过自学习来了解各个端口的设备连接情况，并将设备的MAC地址记录在交换表中，当有信息交换时，交换机就根据交换表来进行数据转发。　　但为了便于对它进行网络管理，Catlystl900交换机自己有一个MAC地址，这样就可以为它分配一个IP地址和屏蔽码。网络管理员须通过交换机的串口接一台终端或仿真终端，才能为它指定一个IP地址，其缺省值是0．0．0．0。指定IP地址以后，网络管理员就可以通过网络进行远程管理了。Catlystl900交换机的配置界面是菜单形式，缺省配置下，它的所有端口都属于同一个VLAN，很多情况下都不需要作什么修改。（1）将微机串口通过RS一232电缆与Cata1yst1900的Console口连接，运行仿真终端软件，Catalyst1900启动后。（2）回车后，进入主菜单。（3）按“S”键，进入系统配置菜单：（配置系统名，位置，日期）。（4）在主菜单中按“N”键进入网络管理菜单。（5）配置IP地置。（6）配置SNMP参数。5、交换机的种类　　交换机是数据链路层设备，它可将多个物理LAN网段连接到一个大型网络上，与网络类似交换机传输和溢出也是基于MAC地址的传输。由于交换机是用硬件实现的，因此，传输速度很快。传输数据包时，交换机要么使用存储---转发交换方式，要么使用断---通交换方式。目前有许多类型的交换机，其中包括ATM交换机，LAN交换机和不同类型的WAN交换机。ATM交换机　　ATM（AsynchronousTransferMode）交换机为工作组，企业网络中枢以及其它众多领域提供了高速交换信息和可伸缩带宽的能力。ATM交换机支持语音，视频和文本数据应用，并可用来交换固定长度的信息单位（有时也称元素）。企业网络是通过ATM中枢链路连接多个LAN组成的。局域网交换机　　LAN交换机用于多LAN网段的相互连接，它在网络设备之间进行专用的无冲突的通信，同时支持多个设备间的对话。LAN交换机主要是用于高速交换数据帧。通过LAN交换机将一个0Mbps以太网与一个100Mbps以太网互联。作者：doorsir　来源：赛迪网技术社区

交换机是用来连接局域网的主要设备。 交换机能够根据以太网帧中的目标地址智能转发数据。因此交换机工作在数据链路层。 交换机分割冲突域，实现全双工通信。 交换机是通过MAC表来进行交换转发工作的，所以MAC地址表是交换工作的核心，网桥与交换机的不同之处就在于网桥使用软件来创建和管理MAC地址表的，而交换机使用ASIC来创建和管理MAC地址表。学习 交换机开机初始化时，MAC地址表是空的，因为MAC地址表是存储在内存中的。交换机要学习进入该端口的数据帧的源MAC地址，并且把源地址及其对应端口号记录在MAC地址表中。 广播 交换机接收到数据帧后，要查看MAC地址表，如果数据帧的目的MAC地址不在MAC地址表中，交换机就会将该数据帧向除接收端口以外的其它所有端口广播（泛洪）出去。 转发 如果目标地址存在MAC地址表中，交换机将根据MAC地址表单播转发数据帧。 更新 交换机MAC地址表的老化时间是300s，即5min。如果该端口一直没有数据通过超过5分钟，该端口对应的MAC地址表项就会删除。腾出地方来给别的项目使用。 交换机如果发现一个数据帧的入端口与MAC地址表中的源MAC地址对应端口不一致，就会将源MAC地址重新学习到新的端口。 图解数据转发过程： 如果计算机A发送数据帧到计算机C,此时交换机的E0口接收该数据帧，交换机记录下该数据帧的源地址A及E0口的对应关系。如下图所示：由于MAC地址表中并没有目标地址C与目标端口的对应关系，所以将此数据帧对除了接收端口E0口以外的其他端口转发出去。 如果是计算机D发送数据帧到计算机C，此时交换机的E3口接收该数据帧，交换机记录下该数据帧的源地址D的地址与端口的对应关系。此时交换机仍然不知道C的地址，所以还是要对除了E0口以外的其他端口上进行转发。 交换机不断记录每个接口上接收到的数据帧的地址，一段时间以后所有的端口对应的MAC地址都会记录到MAC地址表中。此时计算机A再向计算机C发送数据时，就直接查MAC地址表进行转发即可，不会再转发到其他端口上。 从交换机转发原理，我认识到人类智慧的伟大，这是一个非常好的学习转发更新机制。似乎也在揭示一个道理，如果一个端口老是不干活，我就要把你占用的资源释放出来，什么时候干活我分配给你。什么事情都不是一成不变的，都要存在更新机制。作为一个人，不更应该要不断更新自己，不断努力提高自己来应对环境的变化，让自已处于不败之地吗？当我真的开始去做这件事的时候，我发现尽管只学习了九牛之一毛都不到，我的焦虑感却减少了好多好多，因为我相信，只要坚持，就会积少成多，滴水穿石。总有一天我能破茧成蝶。 你也开始在你的领域提高自己需要的技能吧！

交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射,并将其写入MAC地址表中。 交换机是一种发送光/电信号的设备,将网络信号转化为电信号或者是光信号,可以用于交换机两个连接端口的信号传输,作为一个信号通路使用,在OSI七层模型之中属于数据链路层,为发送出去的数据加上数据帧,这七中包含了对方主机的MAC地址,也就是物理地址,就好比是我们日常在进行网络访问的时候,都是运用了一个大型的交换机作为中转,将我们的请求发送给对方。

交换机工作： 当你开打开交换机是，里面是空的，没有任何MAC地址（就是物理地址），这时当这个网络里的A给B发送数据时，由于交换机里没有任何地址，既他查不到B的地址，所以交换机就广播到所有的计算机上，同时从A发的数据包里找到A的MAC地址记录下来，B给C发时记录B的MAC地址，同理，记录B，C，D……的地址，当都记录下来时，A再给B发数据时，在交换机上能找到B 的地址，交换机就不在广播，直接发到B上面，这样提高传输速度，也节省带宽（交换机工作可以简单描述为：广播未知帧，转发已知帧）。交换机工作原理： 交换机能够检查每一个收到的数据包，并且对该数据包进行相应的动作处理。在交换机内保存着每一个网段上所有节点的物理地址，它只允许必要的网络流量通过交换机。例如，当交换机接收到一个数据包之后，它需要根据自身以保存的网络地址表来检验数据包内所包含的 发送方地址和接收方地址。如果接收方地址位于发送方地址网段，那么该数据包将会被交换机丢弃，不会通过交换机传送到其它的网段；如果接收方地址与发送方地址是属于两个不同的网段内，那么该数据包就会被交换机转发到目标网段。这样，我们就可以通过交换机的过 滤和转发功能，来避免网络广播风暴，减少误包和错包的出现。 在实际网络构件的过程中，是选择使用交换机还是选择其它的网络部件，主要还是要根据不同部件在网络中的不同作用来决定。在网络中交换机主要具有两方面的重要作用。第一，交换机可以将原有的网络划分成多个子网络，能够做到扩展网络有效传输距离，并支持更多的 网络节点。第二，使用交换机来划分网络还可以有效隔离网络流量，减少网络中的冲突，缓解网络拥挤情况。但是，在使用交换机进行处理数据包的时候，不可避免的会带来处理延迟时间，所以如果在不必要的情况下盲目使用交换机就可能会在实际上降低整个网络的性能。

一、交换机的工作原理 x0dx0ax0dx0a 1.交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。 x0dx0ax0dx0a 2.交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。 x0dx0ax0dx0a 3.如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪（flood）。 x0dx0ax0dx0a 4.广播帧和组播帧向所有的端口转发。

1,中继器是物理层上的网络互连设备，它的作用是重新生成信号（即对原信号进行放大和整形）。中继器(repeater)又称重发器，是一种最为简单但也是用得最多的互连设备。中继器仅适用于以太网，可将两段或两段以上以太网互连起来。中继器只对电缆上传输的数据信号再生放大，再重发到其它电缆段上。对链路层以上的协议来说，用中继器互连起来的若干段电缆与单根电缆并无区别(除了中断器本身会引起一定的时间延迟外)。2,集线器在osi的7层模型中处于物理层，其实质是一个中继器。主要功能是对接收到的信号进行再生放大，以扩大网络的传输距离。正因为集线器只是一个信号放大和中转的设备，所以它不具备交换功能，但是由于集线器价格便宜、组网灵活，所以经常使用它。集线器使用于星型网络布线，如果一个工作站出现问题，不会影响整个网络的正常运行。3,网桥工作在数据链路层，将两个lan连起来，根据mac地址来转发帧，可以看作一个“低层的路由器”（路由器工作在网络层，根据网络地址如ip地址进行转发）。4,数据交换机(switch)也叫交换式集线器，是一种工作在osi第二层(数据链路层，参见“广域网”定义)上的、基于mac(网卡的介质访问控制地址)识别、能完成封装转发数据包功能的网络设备。它通过对信息进行重新生成，并经过内部处理后转发至指定端口，具备自动寻址能力和交换作用。交换机不懂得ip地址，但它可以“学习”mac地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。5,是什么把网络相互连接起来？是路由器。路由器是互联网络的枢纽、"交通警察"。目前路由器已经广泛应用于各行各业，各种不同档次的产品已经成为实现各种骨干网内部连接、骨干网间互联和骨干网与互联网互联互通业务的主力军。所谓路由就是指通过相互连接的网络把信息从源地点移动到目标地点的活动。一般来说，在路由过程中，信息至少会经过一个或多个中间节点。通常，人们会把路由和交换进行对比，这主要是因为在普通用户看来两者所实现的功能是完全一样的。其实，路由和交换之间的主要区别就是交换发生在osi参考模型的第二层（数据链路层），而路由发生在第三层，即网络层。这一区别决定了路由和交换在移动信息的过程中需要使用不同的控制信息，所以两者实现各自功能的方式是不同的。

以太网交换机是数据链路层的机器，以太网使用物理地址（MAC地址），48位，6字节。其工作原理为：当有一个帧到来时，他会检查其目的地址并对应自己的MAC地址表，如果存在目的地址，则转发，如果不存在则泛洪(广播），广播后如果没有主机的MAC地址与帧的目的MAC地址相同，则丢弃，若有主机相同，则会将主机的MAC自动添加到其MAC地址表中。至于与集线器的不同在于：集线器会把数据转发到除接受端口外的所有端口，不检查其目的MAC地址

二层交换机的工作原理如下：1、 当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的；2、再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口；3、如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上；4、如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。扩展资料：二层交换机工作于OSI模型的第2层（数据链路层），故而称为二层交换机。二层交换技术的发展已经比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。从二层交换机的工作原理可以推知以下三点，也是评判二三层交换机性能优劣的主要技术参数，这一点请大家在考虑设备选型时注意比较。1、由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M，交换机总线带宽超过N×M，那么这交换机就可以实现线速交换；2、学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表，地址表的大小（一般两种表示方式：一为BUFFER RAM，一为MAC表项数值），地址表大小影响交换机的接入容量；3、还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC （Application specific Integrated Circuit）芯片，因此转发速度可以做到非常快。由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能。参考资料：百度百科-二层交换机

一、概述 1993年，局域网交换设备出现，1994年，国内掀起了交换网络技术的热潮。其实，交换技术是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品，体现了桥接技术的复杂交换技术在OSI参考模型的第二层操作。与桥接器一样，交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发。而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。与桥接器不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。 交换技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整，以减轻局域网之间信息流通出现的瓶颈问题。现在已有以太网、快速以太网、FDDI和ATM技术的交换产品。 类似传统的桥接器，交换机提供了许多网络互联功能。交换机能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽。协议的透明性使得交换机在软件配置简单的情况下直接安装在多协议网络中；交换机使用现有的电缆、中继器、集线器和工作站的网卡，不必作高层的硬件升级；交换机对工作站是透明的，这样管理开销低廉，简化了网络节点的增加、移动和网络变化的操作。 利用专门设计的集成电路可使交换机以线路速率在所有的端口并行转发信息，提供了比传统桥接器高得多的操作性能。如理论上单个以太网端口对含有64个八进制数的数据包，可提供14880bps的传输速率。这意味着一台具有12个端口、支持6道并行数据流的“线路速率”以太网交换器必须提供89280bps的总体吞吐率（6道信息流X14880bps／道信息流）。专用集成电路技术使得交换器在更多端口的情况下以上述性能运行，其端口造价低于传统型桥接器。 二、三种交换技术 1．端口交换 端口交换技术最早出现在插槽式的集线器中，这类集线器的背板通常划分有多条以太网段（每条网段为一个广播域），不用网桥或路由连接，网络之间是互不相通的。以大主模块插入后通常被分配到某个背板的网段上，端口交换用于将以太模块的端口在背板的多个网段之间进行分配、平衡。根据支持的程度，端口交换还可细分为： ·模块交换：将整个模块进行网段迁移。 ·端口组交换：通常模块上的端口被划分为若干组，每组端口允许进行网段迁移。 ·端口级交换：支持每个端口在不同网段之间进行迁移。这种交换技术是基于OSI第一层上完成的，具有灵活性和负载平衡能力等优点。如果配置得当，那么还可以在一定程度进行客错，但没有改变共享传输介质的特点，自而未能称之为真正的交换。 2．帧交换 帧交换是目前应用最广的局域网交换技术，它通过对传统传输媒介进行微分段，提供并行传送的机制，以减小冲突域，获得高的带宽。一般来讲每个公司的产品的实现技术均会有差异，但对网络帧的处理方式一般有以下几种： ·直通交换：提供线速处理能力，交换机只读出网络帧的前14个字节，便将网络帧传送到相应的端口上。 ·存储转发：通过对网络帧的读取进行验错和控制。 前一种方法的交换速度非常快，但缺乏对网络帧进行更高级的控制，缺乏智能性和安全性，同时也无法支持具有不同速率的端口的交换。因此，各厂商把后一种技术作为重点。 有的厂商甚至对网络帧进行分解，将帧分解成固定大小的信元，该信元处理极易用硬件实现，处理速度快，同时能够完成高级控制功能（如美国MADGE公司的LET集线器）如优先级控制。 3．信元交换 ATM技术代表了网络和通讯技术发展的未来方向，也是解决目前网络通信中众多难题的一剂“良药”，ATM采用固定长度53个字节的信元交换。由于长度固定，因而便于用硬件实现。ATM采用专用的非差别连接，并行运行，可以通过一个交换机同时建立多个节点，但并不会影响每个节点之间的通信能力。ATM还容许在源节点和目标、节点建立多个虚拟链接，以保障足够的带宽和容错能力。ATM采用了统计时分电路进行复用，因而能大大提高通道的利用率。ATM的带宽可以达到25M、155M、622M甚至数Gb的传输能力。 三、局域网交换机的种类和选择 局域网交换机根据使用的网络技术可以分为： ·以大网交换机； ·令牌环交换机； ·FDDI交换机； ·ATM交换机； ·快速以太网交换机等。 如果按交换机应用领域来划分，可分为： ·台式交换机； ·工作组交换机； ·主干交换机； ·企业交换机； ·分段交换机； ·端口交换机； ·网络交换机等。 局域网交换机是组成网络系统的核心设备。对用户而言，局域网交换机最主要的指标是端口的配置、数据交换能力、包交换速度等因素。因此，在选择交换机时要注意以下事项： （1）交换端口的数量； （2）交换端口的类型； （3）系统的扩充能力； （4）主干线连接手段； （5）交换机总交换能力； （6）是否需要路由选择能力； （7）是否需要热切换能力； （8）是否需要容错能力； （9）能否与现有设备兼容，顺利衔接； （10）网络管理能力。 四、交换机应用中几个值得注意的问题 1．交换机网络中的瓶颈问题 交换机本身的处理速度可以达到很高，用户往往迷信厂商宣传的Gbps级的高速背板。其实这是一种误解，连接入网的工作站或服务器使用的网络是以大网，它遵循CSMA／CD介质访问规则。在当前的客户／服务器模式的网络中多台工作站会同时访问服务器，因此非常容易形成服务器瓶颈。有的厂商已经考虑到这一点，在交换机中设计了一个或多个高速端口（如3COM的Linkswitch1000可以配置一个或两个100Mbps端口），方便用户连接服务器或高速主干网。用户也可以通过设计多台服务器（进行业务划分）或追加多个网卡来消除瓶颈。交换机还可支持生成树算法，方便用户架构容错的冗余连接。 2．网络中的广播帧 目前广泛使用的网络操作系统有Netware、WindowsNT等，而LanServer的服务器是通过发送网络广播帧来向客户机提供服务的。这类局域网中广播包的存在会大大降低交换机的效率，这时可以利用交换机的虚拟网功能（并非每种交换机都支持虚拟网）将广播包限制在一定范围内。 每台文交换机的端口都支持一定数目的MAC地址，这样交换机能够“记忆”住该端口一组连接站点的情况，厂商提供的定位不同的交换机端口支持MAC数也不一样，用户使用时一定要注意交换机端口的连接端点数。如果超过厂商给定的MAC数，交换机接收到一个网络帧时，只有其目的站的MAC地址不存在于该交换机端口的MAC地址表中，那么该帧会以广播方式发向交换机的每个端口。 3．虚拟网的划分 虚拟网是交换机的重要功能，通常虚拟网的实现形式有三种： (1)静态端口分配 静态虚拟网的划分通常是网管人员使用网管软件或直接设置交换机的端口，使其直接从属某个虚拟网。这些端口一直保持这些从属性，除非网管人员重新设置。这种方法虽然比较麻烦，但比较安全，容易配置和维护。 （2）动态虚拟网 支持动态虚拟网的端口，可以借助智能管理软件自动确定它们的从属。端口是通过借助网络包的MAC地址、逻辑地址或协议类型来确定虚拟网的从属。当一网络节点刚连接入网时，交换机端口还未分配，于是交换机通过读取网络节点的MAC地址动态地将该端口划入某个虚拟网。这样一旦网管人员配置好后，用户的计算机可以灵活地改变交换机端口，而不会改变该用户的虚拟网的从属性，而且如果网络中出现未定义的MAC地址，则可以向网管人员报警。 （3）多虚拟网端口配置 该配置支持一用户或一端口可以同时访问多个虚拟网。这样可以将一台网络服务器配置成多个业务部门（每种业务设置成一个虚拟网）都可同时访问，也可以同时访问多个虚拟网的资源，还可让多个虚拟网间的连接只需一个路由端口即可完成。但这样会带来安全上的隐患。虚拟网的业界规范正在制定当中，因而各个公司的产品还谈不上互操作性。Cisco公司开发了Inter－SwitchLink（ISL）虚拟网络协议，该协议支持跨骨干网（ATM、FDDI、FastEthernet）的虚拟网。但该协议被指责为缺乏安全性上的考虑。传统的计算机网络中使用了大量的共享式Hub，通过灵活接入计算机端口也可以获得好的效果。 4.高速局域网技术的应用 快速以太网技术虽然在某些方面与传统以大网保持了很好的兼容性，但100BASE-TX、100BASAE-T4及100BASE-FX对传输距离和级连都有了比较大的限制。通过100Mbps的交换机可以打破这些局限。同时也只有交换机端口才可以支持双工高速传输。 目前也出现了CDDI／FDDI的交换技术，另外该CDDI／FDDI的端口价格也呈下降趋势，同时在传输距离和安全性方面也有比较大的优势，因此它是大型网络骨干的一种比较好的选择。 3COM的主要交换产品有Linkswitch系列和LANplex系列；BAY的主要交换产品有LattisSwitch2800，BAYstackworkgroup、System3O00／5000（提供某些可选交换模块）；Cisco的主要交换产品有Catalyst1000／2000／3000／5000系列。 三家公司的产品形态看来都有相似之处，产品的价格也比较接近，除了设计中要考虑网络环境的具体需要（强调端口的搭配合理）外，还需从整体上考虑，例如网管、网络应用等。随着ATM技术的发展和成熟以及市场竞争的加剧，帧交换机的价格将会进一步下跌，它将成为工作组网的重要解决方案。

交换机，英文名称为“switch”，译为开关，是一种网络连接时不可缺少的设备，用于电/光信号的转发，可按照两端网络节点传输信息的需要，将所需传送的信息送至相应的路由上。常见的有以太网交换机、电话语音交换机、光纤交换机等等。交换机根据其工作位置的不同可分为广域网交换机和局域网交换机，其中，广域网交换机主要用于提供通信用基础平台，而局域网交换机与要用于连接终端设备。除此之外，交换机还可根据其传输介质、传输速度的不同分为以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机等等，根据其应用规模的不同分为企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机。

交换机接入网络，完成加电后，交换机内部的控制电路会收到通过端口传来的数据帧，学习到MAC地址，并将其存放在内部地址表中，并确定目的MAC地址的网卡挂接在哪个端口上，在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，数据帧便可直接由源地址到达目的地址。 交换机功能主要有三个，一是学习，交换机要了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存的MAC地址表。 二是转发、过滤的功能，当数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，会被转发到连接目的节点的端口；若数据帧是广播帧或是组播帧，则会被转发至所有端口。 三是消除回路的功能，当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。 废话不多说，直接讲重点！ 2层 1 已知单播 根据mac表转发数据( mac表是记录接受到的数据帧的2层头的源mac构建的) 2 未知单播 广播 组播 收到后泛洪(转发到除接受到这个数据帧以外的所有up口，开启igmp snooping 的则另议，那个太复杂，不在这里叙述) 3层 已知单播处理方法一样 广播 组播 收到后泛洪(转发到除接受到这个数据帧以外的所有up口，开启igmp snooping 的则另议，那个太复杂，不在这里叙述)未知单播 如果目的mac为自己三层vip的mac,解封2层头 根据三层头查路由，有则三层转发 无则丢弃。

您好，很高兴能回答您的问题。关于交换机的工作原理，首先交换机工作在二层，可以用来隔离冲突域，在OSI参考模型中，二层的作用是寻址，这边寻址指的是MAC地址，而交换机就是对MAC地址进行转发，在每个交换机中，都有一张MAC地址表，这个表是交换机自动学习的，综上，总得来说交换机的工作是寻址和转发。望采纳，谢谢了！ o(*￣︶￣*)o

　　交换机的工作原理 　　一、交换机的工作原理 　　1、交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。 　　2、交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。 　　3、如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪(flood)。 　　4、广播帧和组播帧向所有的端口转发。 　　二、交换机的三个主要功能 　　以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。 　　转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口(如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口)。 　　消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。 　　三、交换机的工作特性 　　1、交换机的每一个端口所连接的网段都是一个独立的冲突域。 　　2、交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内，也就是说，交换机不隔绝广播(惟一的例外是在配有VLAN的环境中)。 　　3、交换机依据帧头的信息进行转发，因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备(此处所述交换机仅指传统的二层交换设备)。 　　四、交换机的分类 　　依照交换机处理帧时不同的操作模式，主要可分为两类： 　　存储转发：交换机在转发之前必须接收整个帧，并进行错误校检，如无错误再将这一帧发往目的地址。帧通过交换机的转发时延随帧长度的不同而变化。 　　直通式：交换机只要检查到帧头中所包含的目的地址就立即转发该帧，而无需等待帧全部的被接收，也不进行错误校验。由于以太网帧头的长度总是固定的，因此帧通过交换机的转发时延也保持不变。 　　五、二、三、四层交换机 　　多种理解的说法： 　　二层交换(也称为桥接)是基于硬件的桥接。基于每个末端站点的`唯一MAC地址转发数据包。二层交换的高性能可以产生增加各子网主机数量的网络设计。其仍然有桥接所具有的特性和限制。 　　三层交换是基于硬件的路由选择。路由器和第三层交换机对数据包交换操作的主要区别在于物理上的实施。 　　四层交换的简单定义是：不仅基于MAC(第二层桥接)或源/目的地IP地址(第三层路由选择)，同时也基于TCP/UDP应用端口来做出转发决定的能力。其使网络在决定路由时能够区分应用。能够基于具体应用对数据流进行优先级划分。它为基于策略的服务质量技术提供了更加细化的解决方案。提供了一种可以区分应用类型的方法。

一、交换机的工作原理 1.交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。 2.交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。 3.如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪（flood）。 4.广播帧和组播帧向所有的端口转发。

交换机的工作原理：交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪(flood)。广播帧和组播帧向所有的端口转发。交换机是一种用于电信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机。其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。交换机的作用：获取：交换机会学习收到的数据帧的源MAC地址；当交换机从某个端口收到数据帧时，会读取帧的源MAC地址并在MAC表中填入该MAC地址及其对应的端口。通过学习过程学习到的MAC条目具有时间戮，此时间戮用于从MAC表中删除旧条目。交换机的特点：主要工作在OSI模型的物理层、数据链路层；提供以太网间的透明桥接和交换；依据链路层的MAC地址，将以太网数据帧在端口间进行转发。

交换机的工作原理和功能如下：工作原理：1、交换机通过收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，再将其写入MAC地址表中。2、交换机可以同数据帧中的目的MAC地址同已建立好的MAC地址表进行比较，以决定和哪个端口进行转发。3、要是数据帧的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。4、广播帧和组播帧向所有的端口转发。功能：1、通过以太网交换机了解每个端口相连设备的MAC地址，再通过地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。2、转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口。3、消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。交换机的分类1、存储转发：交换机在转发之前必须接收整个帧，并进行错误校检，要是没有错误再将这一帧发往目的地址。帧通过交换机的转发时延随帧长度的不同而变化。2、直通式：交换机只要检查到帧头中所包含的目的地址就立即转发该帧，而无需等待帧全部被接收，也不进行错误校验。由于以太网帧头的长度总是固定的，因此帧通过交换机的转发时延也保持不变。

交换机的工作原理是数据传输基于OSI七层模型，而交换机就工作于其第二层，即数据链路层。在计算机网络中，数据传输需要一定的规范和步骤，而OSI七层模型就是为了规范和简化数据传输而设计的。其七层分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，因为，交换机每一层都有自己的功能和任务。其中数据链路层是第二层，它主要的任务是传输有重要性的数据，保证数据的完整性和可靠性。交换机正是基于OSI七层模型的数据链路层而工作的。交换机通过物理端口连接多个设备，并且可以识别这些设备的MAC地址。交换机的特色功能1、物理层面：交换机通过物理连接将网络设备连接在一起。它具有多个端口，每个端口都支持网络设备的连接。数据包在网络中通过交换机之间的端口进行传输。2、逻辑层面：设备的MAC地址被存储在这个地址表中。当数据包到达交换机时，交换机会将其源MAC地址指定给该接口，在地址表中查找该地址，并将数据包转发到适当的接口。3、过滤器功能：交换机是一种智能设备，它能够检查数据包的目标MAC地址并确定是否将其转发到相应的接口。以便识别它们是否处于同一子网中。

1.什么是交换机 交换机也叫交换式集线器，它通过对信息进行重新生成，并经过内部处理后转发至指定端口，具备自动寻址能力和交换作用，由于交换机根据所传递信息包的目的地址，将每一信息包独立地从源端口送至目的端口，避免了和其他端口发生碰撞。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。 2.交换机的工作原理 在计算机网络系统中，交换机是针对共享工作模式的弱点而推出的。集线器是采用共享工作模式的代表，如果把集线器比作一个邮递员，那么这个邮递员是个不认识字的“傻瓜”--要他去送信，他不知道直接根据信件上的地址将信件送给收信人，只会拿着信分发给所有的人，然后让接收的人根据地址信息来判断是不是自己的!而交换机则是一个“聪明”的邮递员--交换机拥有一条高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，当控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口。目的MAC若不存在，交换机才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部地址表中。 可见，交换机在收到某个网卡发过来的“信件”时，会根据上面的地址信息，以及自己掌握的“常住居民户口簿”快速将信件送到收信人的手中。万一收信人的地址不在“户口簿”上，交换机才会像集线器一样将信分发给所有的人，然后从中找到收信人。而找到收信人之后，交换机会立刻将这个人的信息登记到“户口簿”上，这样以后再为该客户服务时，就可以迅速将信件送达了。 3.交换机的性能特点 1）独享带宽 由于交换机能够智能化地根据地址信息将数据快速送到目的地，因此它不会像集线器那样在传输数据时“打扰”那些非收信人。这样一来，交换机在同一时刻可进行多个端口组之间的数据传输。并且每个端口都可视为是独立的网段，相互通信的双方独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。比如说，当A主机向D主机发送数据时，B主机可同时向C主机发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽--假设此时它们使用的是10Mb的交换机，那么该交换机此时的总流通量就等于2×10Mb=20Mb。 2）全双工 当交换机上的两个端口在通信时，由于它们之间的通道是相对独立的，因此它们可以实现全双工通信。 1.路由器的作用 通过集线器或交换机，我们可以将很多台电脑组成一个比较大的局域网，但是当机器的数量达到一定数目时，问题也就来了：对于用集线器构成的局域网而言，由于采用“广播”工作模式，当网络规模较大时，信息在传输过程中出现碰撞、堵塞的情况越来越严重，即使是交换机，这种情况也同样存在。其次，这种局域网不安全，也不利于管理。 为了解决这些问题，人们便将一个较大的网络划分为一个个小的子网、网段，或者直接将它们划分为多个VLAN（即虚拟局域网），在一个VLAN内，一台主机发出的信息只能发送到具有相同VLAN号的其他主机，其他VLAN的成员收不到这些信息或广播帧。采用VLAN划分网络后，可有效地抑制网络上的广播风暴，增加网络的安全性，使管理控制集中。 既然是局域网，万一分别处于不同VLAN的主机需要互相通信时该怎么办呢?这时候就得通过路由器（Router，转发者）来帮忙了。路由器可以将处于不同子网、网段、VLAN的电脑连接起来，让它们自由通信。另外，我们都知道目前的网络有很多种结构类型，且不同网络所使用的协议、速度也不尽相同。当两个不同结构的网络需要互连时，也可以通过路由器来实现。路由器可以使两个相似或不同体系结构的局域网段连接到一起，以构成一个更大的局域网或一个广域网。 可见，路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络、网段或VLAN之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读”懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。 2.路由器的工作原理 所谓路由就是指通过相互连接的网络把信息从源地点移动到目标地点的活动。那么路由器具体是如何进行“翻译”工作的呢?我们平时在学习、翻译英语时，肯定会准备一本英汉字典，通过它来实现英文与中文之间的互现转换。而对于路由器而言，它也有这种用于翻译的字典--路径表。路径表（Routing Table）保存着各种传输路径的相关数据，如子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路径表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。 通过路由器可以让不同子网、网段进行互连，因此路由器与集线器、交换机不同，它一般安装在网络的“骨干”部位，而不像集线器、交换机那样工作在基层。比如说一个较大规模的企业局域网，基于管理、安全、性能的考虑，一般都会将整个网络划分为多个VLAN，如此一来，当VLAN与VLAN之间进行通讯时，就必须使用路由器。 对于该企业网而言，肯定还需要与互联网相连，对于企业而言，一般都是通过租用电信的DDN专线或者利用ADSL、Cable、ISDN等方式将企业网接入互联网，而此时由于网络体系及所用协议的不同，也需要路由器来完成企业网与互联网的互连工作。 点击放大 一般来说，在路由过程中，信息至少会经过一个或多个中间节点。通常，人们会把路由和交换进行对比，这主要是因为在普通用户看来两者所实现的功能是完全一样的。其实，路由和交换之间的主要区别就是交换发生在OSI参考模型的第二层（数据链路层），而路由发生在第三层，即网络层。这一区别决定了路由和交换在移动信息的过程中需要使用不同的控制信息，所以两者实现各自功能的方式是不同的。路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由选择，这也是路由器名称的由来。 三剑客的外观比较 前面我们已经讲解了集线器、交换机、路由器的工作原理，但是对于很多初学者来说，有时也希望能够从外观上去区分它们。当然，集线器、交换机、路由器在外观上肯定有所区别，但这些往往只能作为参考信息，毕竟现在很多集线器、交换机与路由器产品在外观上看非常相似。而这里面最难区分的就是普通桌面型的集线器与交换机，而路由器相对比较容易识别。 交换机和路由器 “交换”是今天网络里出现频率最高的一个词，从桥接到路由到ATM直至电话系统，无论何种场合都可将其套用，搞不清到底什么才是真正的交换。其实交换一词最早出现于电话系统，特指实现两个不同电话机之间话音信号的交换，完成该工作的设备就是电话交换机。所以从本意上来讲，交换只是一种技术概念，即完成信号由设备入口到出口的转发。因此，只要是和符合该定义的所有设备都可被称为交换设备。由此可见，“交换”是一个涵义广泛的词语，当它被用来描述数据网络第二层的设备时，实际指的是一个桥接设备；而当它被用来描述数据网络第三层的设备时，又指的是一个路由设备。 我们经常说到的以太网交换机实际是一个基于网桥技术的多端口第二层网络设备，它为数据帧从一个端口到另一个任意端口的转发提供了低时延、低开销的通路。 由此可见，交换机内部核心处应该有一个交换矩阵，为任意两端口间的通信提供通路，或是一个快速交换总线，以使由任意端口接收的数据帧从其他端口送出。在实际设备中，交换矩阵的功能往往由专门的芯片（ASIC）完成。另外，以太网交换机在设计思想上有一个重要的假设，即交换核心的速度非常之快，以致通常的大流量数据不会使其产生拥塞，换句话说，交换的能力相对于所传信息量而无穷大（与此相反，ATM交换机在设计上的思路是，认为交换的能力相对所传信息量而言有限）。 虽然以太网第二层交换机是基于多端口网桥发展而来，但毕竟交换有其更丰富的特性，使之不但是获得更多带宽的最好途径，而且还使网络更易管理。 而路由器是OSI协议模型的网络层中的分组交换设备（或网络层中继设备），路由器的基本功能是把数据（IP报文）传送到正确的网络，包括： 1.IP数据报的转发，包括数据报的寻径和传送； 2.子网隔离，抑制广播风暴； 3.维护路由表，并与其他路由器交换路由信息，这是IP报文转发的基础。 4.IP数据报的差错处理及简单的拥塞控制； 5.实现对IP数据报的过滤和记帐。 对于不同地规模的网络，路由器的作用的侧重点有所不同。 在主干网上，路由器的主要作用是路由选择。主干网上的路由器，必须知道到达所有下层网络的路径。这需要维护庞大的路由表，并对连接状态的变化作出尽可能迅速的反应。路由器的故障将会导致严重的信息传输问题。 在地区网中，路由器的主要作用是网络连接和路由选择，即连接下层各个基层网络单位－－园区网，同时负责下层网络之间的数据转发。 在园区网内部，路由器的主要作用是分隔子网。早期的互连网基层单位是局域网（LAN），其中所有主机处于同一逻辑网络中。随着网络规模的不断扩大，局域网演变成以高速主干和路由器连接的多个子网所组成的园区网。在其中，处个子网在逻辑上独立，而路由器就是唯一能够分隔它们的设备，它负责子网间的报文转发和广播隔离，在边界上的路由器则负责与上层网络的连接。 3 第二层交换机和路由器的区别 传统交换机从网桥发展而来，属于OSI第二层即数据链路层设备。它根据MAC地址寻址，通过站表选择路由，站表的建立和维护由交换机自动进行。路由器属于OSI第三层即网络层设备，它根据IP地址进行寻址，通过路由表路由协议产生。交换机最大的好处是快速，由于交换机只须识别帧中MAC地址，直接根据MAC地址产生选择转发端口算法简单，便于ASIC实现，因此转发速度极高。但交换机的工作机制也带来一些问题。 1.回路：根据交换机地址学习和站表建立算法，交换机之间不允许存在回路。一旦存在回路，必须启动生成树算法，阻塞掉产生回路的端口。而路由器的路由协议没有这个问题，路由器之间可以有多条通路来平衡负载，提高可靠性。 2.负载集中：交换机之间只能有一条通路，使得信息集中在一条通信链路上，不能进行动态分配，以平衡负载。而路由器的路由协议算法可以避免这一点，OSPF路由协议算法不但能产生多条路由，而且能为不同的网络应用选择各自不同的最佳路由。 3.广播控制：交换机只能缩小冲突域，而不能缩小广播域。整个交换式网络就是一个大的广播域，广播报文散到整个交换式网络。而路由器可以隔离广播域，广播报文不能通过路由器继续进行广播。 4.子网划分：交换机只能识别MAC地址。MAC地址是物理地址，而且采用平坦的地址结构，因此不能根据MAC地址来划分子网。而路由器识别IP地址，IP地址由网络管理员分配，是逻辑地址且IP地址具有层次结构，被划分成网络号和主机号，可以非常方便地用于划分子网，路由器的主要功能就是用于连接不同的网络。 5.保密问题：虽说交换机也可以根据帧的源MAC地址、目的MAC地址和其他帧中内容对帧实施过滤，但路由器根据报文的源IP地址、目的IP地址、TCP端口地址等内容对报文实施过滤，更加直观方便。 6.介质相关：交换机作为桥接设备也能完成不同链路层和物理层之间的转换，但这种转换过程比较复杂，不适合ASIC实现，势必降低交换机的转发速度。因此目前交换机主要完成相同或相似物理介质和链路协议的网络互连，而不会用来在物理介质和链路层协议相差甚元的网络之间进行互连。而路由器则不同，它主要用于不同网络之间互连，因此能连接不同物理介质、链路层协议和网络层协议的网络。路由器在功能上虽然占据了优势，但价格昂贵，报文转发速度低。 近几年，交换机为提高性能做了许多改进，其中最突出的改进是虚拟网络和三层交换。 划分子网可以缩小广播域，减少广播风暴对网络的影响。路由器每一接口连接一个子网，广播报文不能经过路由器广播出去，连接在路由器不同接口的子网属于不同子网，子网范围由路由器物理划分。对交换机而言，每一个端口对应一个网段，由于子网由若干网段构成，通过对交换机端口的组合，可以逻辑划分子网。广播报文只能在子网内广播，不能扩散到别的子网内，通过合理划分逻辑子网，达到控制广播的目的。由于逻辑子网由交换机端口任意组合，没有物理上的相关性，因此称为虚拟子网，或叫虚拟网。虚拟网技术不用路由器就解决了广播报文的隔离问题，且虚拟网内网段与其物理位置无关，即相邻网段可以属于不同虚拟网，而相隔甚远的两个网段可能属于不同虚拟网，而相隔甚远的两个网段可能属于同一个虚拟网。不同虚拟网内的终端之间不能相互通信，增强了对网络内数据的访问控制。 交换机和路由器是性能和功能的矛盾体，交换机交换速度快，但控制功能弱，路由器控制性能强，但报文转发速度慢。解决这个矛盾的最新技术是三层交换，既有交换机线速转发报文能力，又有路由器良好的控制功能。 4 第三层交换机和路由器的区别 在第三层交换技术出现之前，几乎没有必要将路由功能器件和路由器区别开来，他们完全是相同的：提供路由功能正在路由器的工作，然而，现在第三层交换机完全能够执行传统路由器的大多数功能。作为网络互连的设备，第三层交换机具有以下特征： 1.转发基于第三层地址的业务流； 2.完全交换功能； 3.可以完成特殊服务，如报文过滤或认证； 4.执行或不执行路由处理。 第三层交换机与传统路由器相比有如下优点： 1.子网间传输带宽可任意分配：传统路由器每个接口连接一个子网，子网通过路由器进行传输的速率被接口的带宽所限制。而三层交换机则不同，它可以把多个端口定义成一个虚拟网，把多个端口组成的虚拟网作为虚拟网接口，该虚拟网内信息可通过组成虚拟网的端口送给三层交换机，由于端口数可任意指定，子网间传输带宽没有限制。 2.合理配置信息资源：由于访问子网内资源速率和访问全局网中资源速率没有区别，子网设置单独服务器的意义不大，通过在全局网中设置服务器群不仅节省费用，更可以合理配置信息资源。 3.降低成本：通常的网络设计用交换机构成子网，用路由器进行子网间互连。目前采用三层交换机进行网络设计，既可以进行任意虚拟子网划分，又可以通过交换机三层路由功能完成子网间通信，为此节省了价格昂贵的路由器。 4.交换机之间连接灵活：作为交换机，它们之间不允许存在回路，作为路由器，又可有多条通路来提高可靠性、平衡负载。三层交换机用生成树算法阻塞造成回路的端口，但进行路由选择时，依然把阻塞掉的通路作为可选路径参与路由选择。 5 结论 综上所述，交换机一般用于LAN－WAN的连接，交换机归于网桥，是数据链路层的设备，有些交换机也可实现第三层的交换。路由器用于WAN－WAN之间的连接，可以解决异性网络之间转发分组，作用于网络层。他们只是从一条线路上接受输入分组，然后向另一条线路转发。这两条线路可能分属于不同的网络，并采用不同协议。相比较而言，路由器的功能较交换机要强大，但速度相对也慢，价格昂贵，第三层交换机既有交换机线速转发报文能力，又有路由器良好的控制功能，因此得以广播应用

交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。目前交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN（虚拟局域网）的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具有防火墙的功能。 学习：以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。 转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。 消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。 交换机除了能够连接同种类型的网络之外，还可以在不同类型的网络（如以太网和快速以太网）之间起到互连作用。如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或FDDI等的高速连接端口，用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽。 一般来说，交换机的每个端口都用来连接一个独立的网段，但是有时为了提供更快的接入速度，我们可以把一些重要的网络计算机直接连接到交换机的端口上。这样，网络的关键服务器和重要用户就拥有更快的接入速度，支持更大的信息流量。交换机通过以下三种方式进行交换： 1) 直通式： 直通方式的以太网交换机可以理解为在各端口间是纵横交叉的线路矩阵电话交换机。它在输入端口检测到一个数据包时，检查该包的包头，获取包的目的地址，启动内部的动态查找表转换成相应的输出端口，在输入与输出交叉处接通，把数据包直通到相应的端口，实现交换功能。由于不需要存储，延迟非常小、交换非常快，这是它的优点。它的缺点是，因为数据包内容并没有被以太网交换机保存下来，所以无法检查所传送的数据包是否有误，不能提供错误检测能力。由于没有缓存，不能将具有不同速率的输入/输出端口直接接通，而且容易丢包。 2) 存储转发： 存储转发方式是计算机网络领域应用最为广泛的方式。它把输入端口的数据包先存储起来，然后进行CRC（循环冗余码校验）检查，在对错误包处理后才取出数据包的目的地址，通过查找表转换成输出端口送出包。正因如此，存储转发方式在数据处理时延时大，这是它的不足，但是它可以对进入交换机的数据包进行错误检测，有效地改善网络性能。尤其重要的是它可以支持不同速度的端口间的转换，保持高速端口与低速端口间的协同工作。 3) 碎片隔离： 这是介于前两者之间的一种解决方案。它检查数据包的长度是否够64个字节，如果小于64字节，说明是假包，则丢弃该包；如果大于64字节，则发送该包。这种方式也不提供数据校验。它的数据处理速度比存储转发方式快，但比直通式慢。 简略的概括一下交换机的基本功能： 1. 像集线器一样，交换机提供了大量可供线缆连接的端口，这样可以采用星型拓扑布线。 2. 像中继器、集线器和网桥那样，当它转发帧时，交换机会重新产生一个不失真的方形电信号。 3. 像网桥那样，交换机在每个端口上都使用相同的转发或过滤逻辑。 4. 像网桥那样，交换机将局域网分为多个冲突域，每个冲突域都是有独立的宽带，因此大大提高了局域网的带宽。 5. 除了具有网桥、集线器和中继器的功能以外，交换机还提供了更先进的功能，如虚拟局域网（VLAN）和更高的性能。 交换机的传输模式 传输模式有全双工，半双工，全双工/半双工自适应 交换机的全双工是指交换机在发送数据的同时也能够接收数据，两者同步进行，这好像我们平时打电话一样，说话的同时也能够听到对方的声音。目前的交换机都支持全双工。全双工的好处在于迟延小，速度快。 提到全双工，就不能不提与之密切对应的另一个概念，那就是“半双工”，所谓半双工就是指一个时间段内只有一个动作发生，举个简单例子，一条窄窄的马路，同时只能有一辆车通过，当目前有两量车对开，这种情况下就只能一辆先过，等到头儿后另一辆再开，这个例子就形象的说明了半双工的原理。早期的对讲机、以及早期集线器等设备都是实行半双工的产品。