以太網交換機是基于以太網傳輸數據的交換機，以太網采用共享總線型傳輸媒體方式的局域網。以太網交換機的結構是每個端口都直接與主機相連，并且一般都工作在全雙工方式。交換機能同時連通許多對端口，使每一對相互通信的主機都能像獨占通信媒體那樣，進行無沖突地傳輸數據。

概念

1990 年問世的交換式集線器(switching hub)，可明顯地提高局域網的性能。交換式集線器常稱為以太網交換機(switch)或第二層交換機（表明此交換機工作在數據鏈路層）。

需要說明的是，這里所指的“以太網交換機”是指傳輸帶寬在100Mbps以下的交換機，下面我們還會要講到一種“快速以太網交換機”、“千兆以太網交換機”和“萬兆以太網交換機”其實也是以太網交換機，只不過它們所采用的協議標準、或者傳輸介質不一樣，當然其接口形式也可能不一樣。

接口

以太網包括三種網絡接口：

RJ-45接口

這種接口應用最為普遍。因其適配線纜\傳輸介質制作簡單，傳輸速率快。支持的雙工工作方式齊全。

BNC

所用的傳輸介質為細同軸電纜，當前已不常見。不要以為一講以太網就都是RJ－45接口的，只不過雙絞線類型的RJ－45接口在網絡設備中非常普遍而已。

AUI

所用的傳輸介質為粗同軸電纜。當前采用同軸電纜作為傳輸介質的網絡如今已經很少見了，而一般是在RJ－45接口的基礎上為了兼顧同軸電纜介質的網絡連接，配上BNC或AUI接口。

應用

以太網交換機應用最為普遍，價格也較便宜。檔次齊全。因此，應用領域非常廣泛，在大大小小的局域網都可以見到它們的蹤影。以太網交換機通常都有幾個到幾十個端口。實質上就是一個多端口的網橋。另外，它的端口速率可以不同，工作方式也可以不同，如可以提供10M、100M的帶寬、提供半雙工、全雙工、自適應的工作方式等。

特點

1.以太網交換機的每個端口都直接與主機相連，并且一般都工作在全雙工方式。

2.交換機能同時連通許多對的端口，使每一對相互通信的主機都能像獨占通信媒體那樣，進行無沖突地傳輸數據。

3、共享傳輸媒體的帶寬，對于普通 10 Mb/s 的共享式以太網，若共有 N 個用戶，則每個用戶占有的平均帶寬只有總帶寬(10 Mb/s)的 N 分之一。

涉及概念

Broadcast(廣播)

遞送報文分組的一種方式，按這種方式送出的報文分組將送到與發送系統連通的廣播地址所覆蓋的所有計算機系統。

Collision(沖突）

多個事件同時請求一個服務，而這個服務又不能區分和應付多個請求所出現的現象。以太網交換機使用CSMA/CD 處理沖突和協調重新傳輸。

Full-duplex(全雙工）

全雙工是在通道中同時雙向數據傳輸的能力。

Half-duplex(半雙工）

在通道中同時只能沿著一個方向傳輸數據。

Stackable(堆疊)

堆疊是通過集線器的背板或是通過專用堆疊線纜連接起來的。堆疊后的數臺集線器或交換機在邏輯上是一個被網管的設備。

Spanning tree(生成樹)

遵循IEEE803.1d 標準。當網絡中出現環路時，該協議可以采用生成樹的算法從邏輯上斷開其中一條連接，使其成為備份線路。當網絡出現斷路時，該協議會自動啟動上述備份線路，確保網絡正常工作。一種用于在網絡中檢測環路并邏輯地阻塞冗余路徑，以確保在任意兩個節點之間只存在一條路徑的技術。為提高可靠性，網絡中的設備間常需建立冗余連接。但是以太網的邏輯拓撲結構是星型或總線型的，因此鏈路中不允許出現環路。Spanning Tree 可以解決上述矛盾。

Uplink(級聯)

級聯是通過集線器（或交換機）的某個端口與其它集線器或交換機相連的，級聯后每臺集線器或交換機在邏輯上仍是多個被網管的設備。通過級聯端口相連的設備不需要Cross-over 電纜。

工作原理

以太網交換機工作于OSI網絡參考模型的第二層（即數據鏈路層），是一種基于MAC（Media Access Control，介質訪問控制）地址識別、完成以太網數據幀轉發的網絡設備。

交換機上用于鏈接計算機或其他設備的插口稱作端口。計算機借助網卡通過網線連接到交換機的端口上。網卡、交換機和路由器的每個端口都具有一個MAC地址，由設備生產廠商固化在設備的EPROM中。MAC由IEEE負責分配，每個MAC地址都是全球唯一的。MAC地址是長度為48位的二進制，前24位由設備生產廠商標識符，后24位位生產廠商自行分配的序列號。

交換機在端口上接受計算機發送過來的數據幀，根據幀頭的目的MAC地址查找MAC地址表然后將該數據幀從對應端口上轉發出去，從而實現數據交換。

交換機的工作過程可以概括為“學習、記憶、接收、查表、轉發”等幾個方面：通過“學習”可以了解到每個端口上所連接設備的MAC地址；將MAC地址與端口編號的對應關系“記憶”在內存中，生產MAC地址表；從一個端口“接收”到數據幀后，在MAC地址表中“查找”與幀頭中目的MAC地址相對應的端口編號，然后，將數據幀從查到的端口上“轉發”出去。

交換機分割沖突域，每個端口獨立成一個沖突域。每個端口如果有大量數據發送，則端口會先將收到的等待發送的數據存儲到寄存器中，在輪到發送時再發送出去。

轉發方式

1.直通轉發（cut-through switching ）

2.存儲轉發（Store-and-Forward switching）

3.無碎片轉發（segment-free switching）

由于第三種方法主要是第一種“直通轉發”的變形，所以只著重介紹第一二種方法。

無論是直通轉發還是存儲轉發都是一種二層的轉發方式，而且它們的轉發策略都是基于 目的MAC（DMAC)的，在這一點上這兩種轉發方式沒有區別。

它們之間的最大區別在于，它們何時去處理轉發，也就是交換機怎樣去處理數據包的接收進程和轉發進程的關系。

轉載于:https://www.cnblogs.com/dabbei/p/3177359.html

總結

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