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一、交換機的工作原理
　　1.交換機根據收到數據幀中的源MAC地址建立該地址同交換機端口的映射，并將其寫入MAC地址表中。

　　2.交換機將數據幀中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表進行比較，以決定由哪個端口進行轉發。

　　3.如數據幀中的目的MAC地址不在MAC地址表中，則向所有端口轉發。這一過程稱為泛洪（flood）。

　　4.廣播幀和組播幀向所有的端口轉發。

二、交換機的三個主要功能

　　學習：以太網交換機了解每一端口相連設備的MAC地址，并將地址同相應的端口映射起來存放在交換機緩存中的MAC地址表中。

　　轉發/過濾：當一個數據幀的目的地址在MAC地址表中有映射時，它被轉發到連接目的節點的端口而不是所有端口（如該數據幀為廣播/組播幀則轉發至所有端口）。

　　消除回路：當交換機包括一個冗余回路時，以太網交換機通過生成樹協議避免回路的產生，同時允許存在后備路徑。

三、交換機的工作特性

　　1.交換機的每一個端口所連接的網段都是一個獨立的沖突域。

　　2.交換機所連接的設備仍然在同一個廣播域內，也就是說，交換機不隔絕廣播（惟一的例外是在配有VLAN的環境中）。

　　3.交換機依據幀頭的信息進行轉發，因此說交換機是工作在數據鏈路層的網絡設備（此處所述交換機僅指傳統的二層交換設備）。

四、交換機的分類

　　依照交換機處理幀時不同的操作模式，主要可分為兩類：

　　存儲轉發：交換機在轉發之前必須接收整個幀，并進行錯誤校檢，如無錯誤再將這一幀發往目的地址。幀通過交換機的轉發時延隨幀長度的不同而變化。

　　直通式：交換機只要檢查到幀頭中所包含的目的地址就立即轉發該幀，而無需等待幀全部的被接收，也不進行錯誤校驗。由于以太網幀頭的長度總是固定的，因此幀通過交換機的轉發時延也保持不變。

　　多種理解的說法，第一種：
　　　　
　　　　二層交換（也稱為橋接）是基于硬件的橋接?；诿總€末端站點的唯一MAC地址轉發數據包。二層交換的高性能可以產生增加各子網主機數量的網絡設計。其仍然有橋接所具有的特性和限制。

　　　　三層交換是基于硬件的路由選擇。路由器和第三層交換機對數據包交換操作的主要區別在于物理上的實施。

　　　　四層交換的簡單定義是：不僅基于MAC（第二層橋接）或源/目的地IP地址（第三層路由選擇），同時也基于TCP/UDP應用端口來做出轉發決定的能力。其使網絡在決定路由時能夠區分應用。能夠基于具體應用對數據流進行優先級劃分。它為基于策略的服務質量技術提供了更加細化的解決方案。提供了一種可以區分應用類型的方法。

　　第二種：

　　　　二層交換機 基于MAC地址

　　　　三層交換機 具有VLAN功能 有交換和路由 ///基于IP，就是網絡

　　　　四層交換機 基于端口，就是應用

　　第三種：

　　　　二層交換技術從網橋發展到VLAN（虛擬局域網），在局域網建設和改造中得到了廣泛的應用。第二層交換技術是工作在OSI七層網絡模型中的第二層，即數據鏈路層。它按照所接收到數據包的目的MAC地址來進行轉發，對于網絡層或者高層協議來說是透明的。它不處理網絡層的IP地址，不處理高層協議的諸如 TCP、UDP的端口地址，它只需要數據包的物理地址即MAC地址，數據交換是靠硬件來實現的，其速度相當快，這是二層交換的一個顯著的優點。但是，它不能處理不同IP子網之間的數據交換。傳統的路由器可以處理大量的跨越IP子網的數據包，但是它的轉發效率比二層低，因此要想利用二層轉發效率高這一優點，又要處理三層IP數據包，三層交換技術就誕生了。

　　　　三層交換技術的工作原理：
　　　　第三層交換工作在OSI七層網絡模型中的第三層即網絡層，是利用第三層協議中的IP包的包頭信息來對后續數據業務流進行標記，具有同一標記的業務流的后續報文被交換到第二層數據鏈路層，從而打通源IP地址和目的IP地址之間的一條通路。這條通路經過第二層鏈路層。有了這條通路，三層交換機就沒有必要每次將接收到的數據包進行拆包來判斷路由，而是直接將數據包進行轉發，將數據流進行交換

　　第四種：

　　　　二層交換技術
　　　　二層交換技術是發展比較成熟，二層交換機屬數據鏈路層設備，可以識別數據包中的MAC地址信息，根據MAC地址進行轉發，并將這些MAC地址與對應的端口記錄在自己內部的一個地址表中。具體的工作流程如下：
　　　　（1） 當交換機從某個端口收到一個數據包，它先讀取包頭中的源MAC地址，這樣它就知道源MAC地址的機器是連在哪個端口上的；
　　　　（2） 再去讀取包頭中的目的MAC地址，并在地址表中查找相應的端口；
　　　　（3） 如表中有與這目的MAC地址對應的端口，把數據包直接復制到這端口上；
　　　　（4） 如表中找不到相應的端口則把數據包廣播到所有端口上，當目的機器對源機器回應時，交換機又可以學習一目的MAC地址與哪個端口對應，在下次傳送數據時就不再需要對所有端口進行廣播了。
　　　　不斷的循環這個過程，對于全網的MAC地址信息都可以學習到，二層交換機就是這樣建立和維護它自己的地址表。

　　從二層交換機的工作原理可以推知以下三點：
　　　　（1） 由于交換機對多數端口的數據進行同時交換，這就要求具有很寬的交換總線帶寬，如果二層交換機有N個端口，每個端口的帶寬是M，交換機總線帶寬超過N×M，那么這交換機就可以實現線速交換；
　　　　（2） 學習端口連接的機器的MAC地址，寫入地址表，地址表的大小（一般兩種表示方式：一為BEFFER RAM，一為MAC表項數值），地址表大小影響交換機的接入容量；
　　　　（3） 還有一個就是二層交換機一般都含有專門用于處理數據包轉發的ASIC （Application specific Integrated Circuit）芯片，因此轉發速度可以做到非?？?。由于各個廠家采用ASIC不同，直接影響產品性能。

以上三點也是評判二三層交換機性能優劣的主要技術參數，這一點請大家在考慮設備選型時注意比較。

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文章參考：http://bbs.linuxtone.org/thread-186-1-1.html?

總結

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