交换机简介

一、 集线器的替代品—交换机

                使用集线器的缺点，因此就设计出了交换机来代替集线器，交换机常见端口数量一般有4、8、16、24、32等数量。

华为交换机：S5720-HI系列

                仅从实物图上来看，交换机和集线器非常的像，但是它们的各自的工作原理完全不同。

二、交换机构建局域网，以及交换机之间的级联

        交换机不仅只用于构建局域网，在城域网和广域网中同样需要使用交换机，事实上城域网和广域网就是大号的局域网，局域网内部的通信都是通过交换机转的，在城域网和广域网中，交换机上连接不再是普通的计算机，而是局域网那个局域网、城域网路由器，如果需要访问外网的话，同样必须连接路由器。       

        一台交换机的端口数量往往有限，因此一台交换机构建局域网时，能够来连接的计算机的数量有限，为了能够连接更多的计算机和路由器，会将多台交换机串联在一起，级联的结果等效于一台端口数量翻倍的大号的交换机。

 三、集线器与交换机异同

            （1）相同点：都可以用于构建局域网。

            （2）不同点

                    1）集线器是以广播形式来工作的，但是交换机不是。

                    2）集线器工作在物理层，交际机工作于链路层

         集线器：纯粹工作与物理层上，进行信号的广播即可，不需要使用协议对数据进行拆包封包，修改数据包内容。

         交换机：交换机需要TCP/IP协议中的链路层协议控制下工作，链路层会对分组数据包进行拆包，取得MAC地址，以实现“物理端口”查找工作。

四、交换机工作原理

        交换机工作原理主要涉及其如何连接、管理和转发网络中的数据。以下是交换机工作原理的详细解释：

1. 帧转发：

   • 当交换机通过物理端口接收到数据帧时，首先会检查帧头中的目的MAC地址。
   • 交换机会查询其内部的转发表（也称为MAC地址表），查找与目的MAC地址相关联的端口。
   • 如果在转发表中找到匹配项，交换机会将帧直接转发到相应的端口。
   • 如果没有找到匹配项，交换机会将帧广播到所有端口（除了接收到该帧的端口）。

2. 地址学习：

   • 交换机会持续监视每个物理端口接收到的帧，并提取帧头中的源MAC地址。
   • 它会将源MAC地址与接收到该帧的端口相关联，并将这些信息添加到转发表中。
   • 通过这种方式，交换机能够逐渐完善其转发表，提高转发效率。

3. 广播和多播：

   • 对于广播帧，交换机会将其转发到所有端口，以确保所有设备都能接收到广播消息。
   • 对于多播帧，交换机会根据多播组的信息，将其转发到相关联的端口。

4. 虚拟局域网（VLAN）：

   • 交换机支持VLAN功能，可以将局域网划分为多个逻辑上的子网。
   • 每个VLAN都有独立的广播域，可以实现不同VLAN之间的隔离。
   • 通过将端口与特定的VLAN关联，交换机可以实现数据的隔离和转发。

5. 转发表的更新与维护：

   • 当交换机接收到一个新的数据帧时，它会根据数据帧中的源MAC地址更新转发表。
   • 这个过程是学习过程的一部分，通过不断学习，交换机能够逐渐完善转发表的内容。
   • 同时，交换机会定期检查连接状态，并尝试重新建立任何出现问题的连接，以确保网络通信的可靠性和稳定性。

6. 其他高级功能：

   • 现代交换机还具备一些高级功能，如流量控制、链路聚合和安全策略等。
   • 流量控制可以帮助交换机在网络拥塞时进行流量的管理和调整。
   • 链路聚合允许多个物理链路组成一个逻辑链路，提高网络的可靠性和带宽。
   • 安全策略可以帮助交换机实现访问控制、防止未经授权的访问等安全功能。

        综上所述，交换机通过帧转发、地址学习、广播和多播、VLAN以及高级功能等原理，实现了局域网中不同设备之间的高效通信。