交換機是一種用于電（光）信號轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它可以為接入交換機的任意兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點提供獨享的電信號通路。最常見的交換機是以太網(wǎng)交換機。交換機工作于OSI參考模型的第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層。交換機擁有一條高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣，在同一時刻可進行多個端口對之間的數(shù)據(jù)傳輸。交換機的傳輸模式有全雙工，半雙工，全雙工/半雙工自適應(yīng)。接下來我們就來為大家詳細介紹下交換機的原理以及交換機的工作原理，感興趣的就一起來看看吧！

一、交換機原理

交換機是根據(jù)網(wǎng)橋的原理發(fā)展起來的，學(xué)習(xí)交換機先認識兩個概念：

a、沖突域

沖突域是數(shù)據(jù)必然發(fā)送到的區(qū)域。

HUB是無智能的信號驅(qū)動器，有入必出，整個由HUB組成的網(wǎng)絡(luò)是一個沖突域。

交換機的一個接口下的網(wǎng)絡(luò)是一個沖突域，所以交換機可以隔離沖突域。

b、廣播域

廣播數(shù)據(jù)時可以發(fā)送到的區(qū)域是一個廣播域。

交換機和集線器對廣播幀是透明的，所以用交換機和HUB組成的網(wǎng)絡(luò)是一個廣播域。

路由器的一個接口下的網(wǎng)絡(luò)是一個廣播域。所以路由器可以隔離廣播域。

二、交換機工作原理

a、地址表

端口地址表記錄了端口下包含主機的MAC地址。端口地址表是交換機上電后自動建立的，

保存在RAM中，并且自動維護。

交換機隔離沖突域的原理是根據(jù)其端口地址表和轉(zhuǎn)發(fā)決策決定的。

b、轉(zhuǎn)發(fā)決策

交換機的轉(zhuǎn)發(fā)決策有三種操作：丟棄、轉(zhuǎn)發(fā)和擴散。

丟棄：當本端口下的主機訪問已知本端口下的主機時丟棄。

轉(zhuǎn)發(fā)：當某端口下的主機訪問已知某端口下的主機時轉(zhuǎn)發(fā)。

擴散：當某端口下的主機訪問未知端口下的主機時要擴散。

每個操作都要記錄下發(fā)包端的MAC地址，以備其它主機的訪問。

c、生存期

(1)生存期是端口地址列表中表項的壽命。每個表項在建立后開始進行倒計時，每次發(fā)送。

(2)數(shù)據(jù)都要刷新記時。對于長期不發(fā)送數(shù)據(jù)的主機，其MAC地址的表項在生存期結(jié)束時刪除。

(3)所以端口地址表記錄的總是最活躍的主機的MAC地址。

(4)應(yīng)該說交換機有很多值得學(xué)習(xí)的地方，這里我們主要介紹交換機結(jié)構(gòu)及組網(wǎng)方式，21世紀10年代以來網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用越來越廣泛，交換機作為網(wǎng)絡(luò)中的紐帶發(fā)揮了越來越大的作用。簡單的說，交換機就是將它與用戶計算機相連就行了，完成各個計算機之間的數(shù)據(jù)交換。復(fù)雜來說，交換機針對在整個網(wǎng)絡(luò)中的位置而言，一些高層交換機如三層交換、網(wǎng)管型的產(chǎn)品，在交換機結(jié)構(gòu)方面就沒這么簡單了。

d、三層交換機

通常，普通的交換機只工作在數(shù)據(jù)鏈路層上，路由器則工作在網(wǎng)絡(luò)層。而功能強大的三層交換機可同時工作在數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層，并根據(jù) MAC地址或IP地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。但是要注意到三層交換機并不能完全取代路由器，因為它主要是為了實現(xiàn)處于兩個不同子網(wǎng)的Vlan進行通訊，而不是用來作數(shù)據(jù)傳輸?shù)膹?fù)雜路徑選擇。

e、網(wǎng)管功能

一臺交換機所支持的管理程度反映了該設(shè)備的可管理性與可操作性。帶網(wǎng)管功能的交換機可對每個端口的流量進行監(jiān)測，設(shè)置每個端口的速率，關(guān)閉/打開端口連接。通過對交換機端口進行監(jiān)測，便于對網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流量的區(qū)分和迅速進行網(wǎng)絡(luò)故障定義，提高了網(wǎng)絡(luò)的可管理性。

f、端口聚合

這是一種封裝技術(shù)，它是一條點到點的鏈路，鏈路的兩端可以都是交換機，也可以是交換機和路由器，還可以是主機和交換機或路由器?；诙丝趨R聚（Trunk）功能，允許交換機與交換機、交換機與路由器、主機與交換機或路由器之間通過兩個或多個端口并行連接同時傳輸以提供更高帶寬、更大吞吐量， 大幅度提供整個網(wǎng)絡(luò)能力。