交換機工作原理介紹

交換機是一種用于電（光）信号轉發的網絡裝置。它可以為接入交換機的任意兩個網絡節點提供獨享的電信号通路。最常見的交換機是以太網交換機。交換機工作于OSI參考模型的第二層，即資料鍊路層。交換機擁有一條高帶寬的背部總線和内部交換矩陣，在同一時刻可進行多個端口對之間的資料傳輸。交換機的傳輸模式有全雙工，半雙工，全雙工/半雙工自适應。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

交換機是根據網橋的原理發展起來的，學習交換機先認識兩個概念：

a、沖突域

沖突域是資料必然發送到的區域。

HUB是無智能的信号驅動器，有入必出，整個由HUB組成的網絡是一個沖突域。

交換機的一個接口下的網絡是一個沖突域，是以交換機可以隔離沖突域。

b、廣播域

廣播資料時可以發送到的區域是一個廣播域。

交換機和集線器對廣播幀是透明的，是以用交換機和HUB組成的網絡是一個廣播域。

路由器的一個接口下的網絡是一個廣播域。是以路由器可以隔離廣播域。

二、交換機工作原理

a、位址表

端口位址表記錄了端口下包含主機的MAC位址。端口位址表是交換機上電後自動建立的，

儲存在RAM中，并且自動維護。

交換機隔離沖突域的原理是根據其端口位址表和轉發決策決定的。

b、轉發決策

交換機的轉發決策有三種操作：丢棄、轉發和擴散。

丢棄：當本端口下的主機通路已知本端口下的主機時丢棄。

轉發：當某端口下的主機通路已知某端口下的主機時轉發。

擴散：當某端口下的主機通路未知端口下的主機時要擴散。

每個操作都要記錄下發包端的MAC位址，以備其它主機的通路。

c、生存期

(1)生存期是端口位址清單中表項的壽命。每個表項在建立後開始進行倒計時，每次發送。

(2)資料都要重新整理記時。對于長期不發送資料的主機，其MAC位址的表項在生存期結束時删除。

(3)是以端口位址表記錄的總是最活躍的主機的MAC位址。

(4)應該說交換機有很多值得學習的地方，這裡我們主要介紹交換機結構及組網方式，21世紀10年代以來網絡應用越來越廣泛，交換機作為網絡中的紐帶發揮了越來越大的作用。簡單的說，交換機就是将它與使用者計算機相連就行了，完成各個計算機之間的資料交換。複雜來說，交換機針對在整個網絡中的位置而言，一些高層交換機如三層交換、網管型的産品，在交換機結構方面就沒這麼簡單了。

d、三層交換機

通常，普通的交換機隻工作在資料鍊路層上，路由器則工作在網絡層。而功能強大的三層交換機可同時工作在資料鍊路層和網絡層，并根據 MAC位址或IP位址轉發資料包。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作處于兩個不同子網的Vlan進行通訊，而不是用來作資料傳輸的複雜路徑選擇。

e、網管功能

一台交換機所支援的管理程度反映了該裝置的可管理性與可操作性。帶網管功能的交換機可對每個端口的流量進行監測，設定每個端口的速率，關閉/打開端口連接配接。通過對交換機端口進行監測，便于對網絡業務流量的區分和迅速進行網絡故障定義，提高了網絡的可管理性。

f、端口聚合

這是一種封裝技術，它是一條點到點的鍊路，鍊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。基于端口彙聚（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配接同時傳輸以提供更高帶寬、更大吞吐量， 大幅度提供整個網絡能力。