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?。由于交換機(jī)還具有全雙工傳輸?shù)姆绞?，所以也可以?duì)于多對(duì)節(jié)點(diǎn)間通過(guò)同時(shí)建立臨時(shí)的專門通道，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)的特點(diǎn)

交換機(jī)主要具有以下特點(diǎn)。

①獨(dú)享帶寬。若一臺(tái)端口速率為100Mbit/s的交換機(jī)同時(shí)連接N臺(tái)計(jì)算機(jī)，那么網(wǎng)絡(luò)的總帶寬為N x 100Mbit/s。換言之，采用交換機(jī)組建的交換式以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬不會(huì)因節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加而減少，網(wǎng)絡(luò)性能也不會(huì)因負(fù)荷的增加而降低。

②多對(duì)節(jié)點(diǎn)可并行通信。交換機(jī)允許自身連接的多對(duì)設(shè)備同時(shí)建立通信鏈路，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

③可靈活配置端口速率。交換機(jī)允許各節(jié)點(diǎn)按照自身需求靈活配置端口速率，且交換機(jī)不僅支持某種速率的端口，還支持端口自適應(yīng)配置。

④便于管理。交換機(jī)支持構(gòu)造虛擬局域網(wǎng)(VLAN),以軟件的方式通過(guò)邏輯工作組劃分和管理網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備。

交換機(jī)可與使用集線器搭建的網(wǎng)絡(luò)兼容，在從共享式局域網(wǎng)過(guò)渡到交換式以太網(wǎng)時(shí)可替代集線器，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫連接。