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會在每個端口成功連接時，通過將MAC地址和端口對應(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，處理端口會查找內(nèi)存中的地址對照表以確定目的MAC（網(wǎng)卡的硬件地址）的NIC（網(wǎng)卡）掛接在哪個端口上，通過內(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“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”，通過對照IP地址表，交換機(jī)只允許必要的網(wǎng)絡(luò)流量通過交換機(jī)。通過交換機(jī)的過濾和轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效的減少沖突域。

交換機(jī)數(shù)據(jù)傳送方式

通過交換的方式進(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，來對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，沒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 有一個方向的數(shù)據(jù)流，因而網(wǎng)絡(luò)共享的效率非常低。相對而言，交換機(jī)能夠?qū)B接到自身的各臺電腦進(jìn)行相應(yīng)的識別，通過每臺電腦網(wǎng)卡的物理地址也就是常說的MAC地址，來進(jìn)行記憶和識別。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)并且通過一個臨時性專門的數(shù)據(jù)傳輸通道，來完成兩個節(jié)點(diǎn)之間不受外來干擾的數(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τ诙鄬?jié)點(diǎn)間通過同時建立臨時的專門通道，來形成一個立體且交叉的數(shù)據(jù)傳輸通道結(jié)構(gòu)。

交換機(jī)的MAC地址

交換機(jī)中的MAC地址表初始為空，交換機(jī)自投入使用后，會通過一定的措施構(gòu)建并完善MAC地址表，這一過程主要包含4個重要概念:學(xué)習(xí)、轉(zhuǎn)發(fā)、泛洪和更新。

①學(xué)習(xí)。當(dāng)端口E0/1連接的設(shè)備pc1要發(fā)送數(shù)據(jù)幀給另外一臺設(shè)備時，交換機(jī)會先檢查數(shù)據(jù)幀中的源MAC地址(00-0B-2F-4B-60-26)，判斷MAC地址表中是否存在相關(guān)記錄，若有則更新記錄(00-0B-2F-4B-60-26，E0/1)，否則新增記錄。

②轉(zhuǎn)發(fā)。交換機(jī)檢查數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址，查詢MAC地址表中與目的MAC地址相關(guān)的記錄，若找到相應(yīng)記錄，則將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到記錄對應(yīng)的端口。

③泛洪。若MAC地址表中不存在與目的MAC地址相關(guān)的記錄，交換機(jī)一時無法獲取目的主機(jī)所連接的端口，此時交換機(jī)將發(fā)送數(shù)據(jù)幀給除源端口外所有的端口(此即泛洪)，等到相應(yīng)的目的端口回復(fù)后，交換機(jī)記下回應(yīng)數(shù)據(jù)幀的源MAC地址和對應(yīng)端口，以方便后續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)。

④更新。為保證MAC地址表的正確，交換機(jī)內(nèi)部每隔一定時間會將表進(jìn)行一次更新。

交換機(jī)，是一個擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的器材，能為子網(wǎng)絡(luò)中提供更多的連接端

交換機(jī)，是一個擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的器材，能為子網(wǎng)絡(luò)中提供更多的連接端口，以便連接更多的計算機(jī)。舉個例子：你住在一個小區(qū)一棟樓內(nèi)，樓上、樓下有什么事兒喊一嗓子就知道了。但是住的人多了之后就會出現(xiàn)噪音的困擾，你聽到的大部分內(nèi)容都與你無關(guān)。于是大家就一起約定，小區(qū)內(nèi)有什么事都以書信的形式通過門衛(wèi)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)達(dá)，小區(qū)外的通信，由門衛(wèi)與郵遞員進(jìn)行交接。這樣就不解決噪音的問題，傳達(dá)室打野負(fù)責(zé)小區(qū)內(nèi)的通信，郵遞員負(fù)責(zé)小區(qū)外的通信。沒有門衛(wèi)行不行?可以，小區(qū)人不多的話，完全是不需要門衛(wèi)這個角色。但如果小區(qū)人很多，沒有門衛(wèi)這個角色，郵遞員的負(fù)擔(dān)就大大增加，本來他只要一到小區(qū)門口把成捆成捆的信件丟給門衛(wèi)就走人了，現(xiàn)在要挨家挨戶的敲門。