交换机工作原理
交换机工作于OSI参考模型的第二层，即数据链路层。交换机内部的CPU会在每个端口成功连接时，通过将MAC地址和端口对应，形成一张MAC表。在今后的通讯中，发往该MAC地址的数据包将仅送往其对应的端口，而不是所有的端口。因此，交换机可用于划分数据链路层广播，即冲突域；但它不能划分网络层广播，即广播域。
交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在，广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的MAC地址，并把它添加入内部MAC地址表中。使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照IP地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效的减少冲突域。
交换机用途
交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN（虚拟局域网）的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具有防火墙的功能。
学习：以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。
转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）
消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。交换机除了能够连接同种类型的网络之外，还可以在不同类型的网络（如以太网和快速以太网）之间起到互连作用。如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或FDDI等的高速连接端口，用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽。
一般来说，交换机的每个端口都用来连接一个独立的网段，但是有时为了提供更快的接入速度，我们可以把一些重要的网络计算机直接连接到交换机的端口上。这样，网络的关键服务器和重要用户就拥有更快的接入速度，支持更大的信息流量。
交换机的MAC地址
交换机中的MAC地址表初始为空，交换机自投入使用后，会通过一定的措施构建并完善MAC地址表，这一过程主要包含4个重要概念:学习、转发、泛洪和更新。
①学习。当端口E0/1连接的设备pc1要发送数据帧给另外一台设备时，交换机会先检查数据帧中的源MAC地址(00-0B-2F-4B-60-26)，判断MAC地址表中是否存在相关记录，若有则更新记录(00-0B-2F-4B-60-26，E0/1)，否则新增记录。
②转发。交换机检查数据帧中的目的MAC地址，查询MAC地址表中与目的MAC地址相关的记录，若找到相应记录，则将数据帧转发到记录对应的端口。
③泛洪。若MAC地址表中不存在与目的MAC地址相关的记录，交换机一时无法获取目的主机所连接的端口，此时交换机将发送数据帧给除源端口外所有的端口(此即泛洪)，等到相应的目的端口回复后，交换机记下回应数据帧的源MAC地址和对应端口，以方便后续转发。
④更新。为保证MAC地址表的正确，交换机内部每隔一定时间会将表进行一次更新。
当交换机初次加入网络中时，由于映射表是空的
当交换机初次加入网络中时，由于映射表是空的，所以，所有的数据帧将发往虚拟局域网内的全部端口直到交换机“学习”到各个MAC地址为止。这样看来，交换机刚刚启动时与传统的共享式集线器作用相似的，直到映射表创建起来后，才能真正发挥它的性能。这种方式改变了共享式以太网抢行的方式，如同在不同的行驶方向上铺架了立交桥，去往不同方向的车可以同时通行，因此大大提高了流量。03提供多端口的二层桥接是以太网交换机的中心功能，而很多交换机也提供其他层级的服务，这种不仅仅提供了桥接功能的交换机也被称为多层交换机。多层交换机可以在许多层级上学习拓扑结构，也可以在一层或多层上进行转发。
以上信息由专业从事华为三层交换机设备的北京盈富迈胜于2024/5/15 11:32:58发布
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