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。

交换机的的工作原理

交换机在接收到数据时，会先检查数据中包含的MAC地址，再将数据从目的主机所在的端口转发出去。交换机之所以能实现这一功能，是因为交换机内存有一张MAC地址表，该表记录了网络中所有MAC地址与该交换机各端口的对应信息。当有数据帧需要通过该交换机进行转发时，交换机根据内部存储的MAC地址表获取目的设备所对应的端口，通过找到的端口转发数据，如下图所示。

交换机工作方式

当一台交换机安装配置好之后，其工作过程如下：

1、收到某网段（设为A）MAC地址为X的计算机发给MAC地址为Y的计算机的数据包。交换机从而记下了MAC地址X在网段A。这称为学习（learning）。

2、交换机还不知道MAC地址Y在哪个网段上，于是向除了A以外的所有网段转发该数据包。这称为泛洪（flooding）。

3、MAC地址Y的计算机收到该数据包，向MAC地址X发出确认包。交换机收到该包后，从而记录下MAC地址Y所在的网段。

4、交换机向MAC地址X转发确认包。这称为转发（forwarding）。

5、交换机收到一个数据包，查表后发现该数据包的来源地址与目的地址属于同一网段。交换机将不处理该数据包。这称为过滤（filtering）。

6、交换机内部的MAC地址-网段查询表的每条记录采用时间戳记录后一次访问的时间。早于某个阈值（用户可配置）的记录被清除。这称为老化（aging）。