什么是交换机

什么是交换机？干什么用的？？~

交换机
交换机（Switch）意为“开关”是一种用于电（光）信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机。其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。

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。
1． 像集线器一样，交换机提供了大量可供线缆连接的端口，这样可以采用星型拓扑布线。
2． 像中继器、集线器和网桥那样，当它转发帧时，交换机会重新产生一个不失真的方形电信号。
3． 像网桥那样，交换机在每个端口上都使用相同的转发或过滤逻辑。
4． 像网桥那样，交换机将局域网分为多个冲突域，每个冲突域都是有独立的宽带，因此大大提高了局域网的带宽。
5． 除了具有网桥、集线器和中继器的功能以外，交换机还提供了更先进的功能，如虚拟局域网（VLAN）和更高的性能。
扩展资料：
交换机通过以下三种方式进行交换 ：
1) 直通式：
直通方式的以太网交换机可以理解为在各端口间是纵横交叉的线路矩阵电话交换机。它在输入端口检测到一个数据包时，检查该包的包头，获取包的目的地址，启动内部的动态查找表转换成相应的输出端口，在输入与输出交叉处接通，把数据包直通到相应的端口，实现交换功能。
2)存储转发：
存储转发方式是计算机网络领域应用最为广泛的方式。它把输入端口的数据包先存储起来，然后进行CRC（循环冗余码校验）检查，在对错误包处理后才取出数据包的目的地址，通过查找表转换成输出端口送出包。
3) 碎片隔离：
这是介于前两者之间的一种解决方案。它检查数据包的长度是否够64个字节，如果小于64字节，说明是假包，则丢弃该包；如果大于64字节，则发送该包。这种方式也不提供数据校验。它的数据处理速度比存储转发方式快，但比直通式慢。
参考资料：百度百科——交换机

什么是交换机？交换 switching 是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成
的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机 switch
就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。

交换和交换机最早起源于电话通讯系统（PSTN），我们现在还能在老电影中看到这样
的场面：首长（主叫用户）拿起话筒来一阵猛摇，局端是一排插满线头的机器，戴着耳麦
的话务小姐接到连接要求后，把线头插在相应的出口，为两个用户端建立起连接，直到通
话结束。这个过程就是通过人工方式建立起来的交换。当然现在我们早已普及了程控交换
机，交换的过程都是自动完成。

在计算机网络系统中，交换概念的提出是对于共享工作模式的改进。我们以前介绍过
的HUB 集线器就是一种共享设备，HUB本身不能识别目的地址，当同一局域网内的A主机给
B主机传输数据时，数据包在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通
过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。也就是说，在这种工作方式下，同一时刻网
络上只能传输一组数据帧的通讯，如果发生碰撞还得重试。这种方式就是共享网络带宽。

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若不存在才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会
“学习”新的地址，并把它添加入内部地址表中。

使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照地址表，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，可以有效的隔离广播风暴，减少误包和错包的出
现，避免共享冲突。

交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网段
，连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。当节点A向节点
D发送数据时，节点B可同时向节点C发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽，都
有着自己的虚拟连接。假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机，那么该交换机这时的总
流通量就等于2×10Mbps＝20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB时，一个HUB的总流通量也不
会超出10Mbps。

总之，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换
机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收
者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。
交换机的应用

作为局域网的主要连接设备，以太网交换机成为应用普及最快的网络设备之一。随着
交换技术的不断发展，以太网交换机的价格急剧下降，交换到桌面已是大势所趋。

如果你的以太网络上拥有大量的用户、繁忙的应用程序和各式各样的服务器，而且你
还未对网络结构做出任何调整，那么整个网络的性能可能会非常低。解决方法之一是在以
太网上添加一个10/100Mbps的交换机，它不仅可以处理10Mbps的常规以太网数据流，而且
还可以支持100Mbps的快速以太网连接。

如果网络的利用率超过了40％，并且碰撞率大于10％，交换机可以帮你解决一点问题
。带有100Mbps快速以太网和10Mbps以太网端口的交换机可以全双工方式运行，可以建立起
专用的20Mbps到200Mbps连接。

不仅不同网络环境下交换机的作用各不相同，在同一网络环境下添加新的交换机和增
加现有交换机的交换端口对网络的影响也不尽相同。充分了解和掌握网络的流量模式是能
否发挥交换机作用的一个非常重要的因素。因为使用交换机的目的就是尽可能的减少和过
滤网络中的数据流量，所以如果网络中的某台交换机由于安装位置设置不当，几乎需要转
发接收到的所有数据包的话，交换机就无法发挥其优化网络性能的作用，反而降低了数据
的传输速度，增加了网络延迟。

除安装位置之外，如果在那些负载较小，信息量较低的网络中也盲目添加交换机的话
，同样也可能起到负面影响。受数据包的处理时间、交换机的缓冲区大小以及需要重新生
成新数据包等因素的影响，在这种情况下使用简单的HUB要比交换机更为理想。因此，我们
不能一概认为交换机就比HUB有优势，尤其当用户的网络并不拥挤，尚有很大的可利用空间
时，使用HUB更能够充分利用网络的现有资源。
交换机的三种交换方式

1.直通式（Cut Through）

直通方式的以太网交换机可以理解为在各端口间是纵横交叉的线路矩阵电话交换机。
它在输入端口检测到一个数据包时，检查该包的包头，获取包的目的地址，启动内部的动
态查找表转换成相应的输出端口，在输入与输出交叉处接通，把数据包直通到相应的端口
，实现交换功能。由于不需要存储，延迟非常小、交换非常快，这是它的优点。它的缺点
是，因为数据包内容并没有被以太网交换机保存下来，所以无法检查所传送的数据包是否
有误，不能提供错误检测能力。由于没有缓存，不能将具有不同速率的输入/输出端口直接
接通，而且容易丢包。

2.存储转发（Store ＆ Forward）

存储转发方式是计算机网络领域应用最为广泛的方式。它把输入端口的数据包先存储
起来，然后进行CRC（循环冗余码校验）检查，在对错误包处理后才取出数据包的目的地址
，通过查找表转换成输出端口送出包。正因如此，存储转发方式在数据处理时延时大，这
是它的不足，但是它可以对进入交换机的数据包进行错误检测，有效地改善网络性能。尤
其重要的是它可以支持不同速度的端口间的转换，保持高速端口与低速端口间的协同工作
。

3.碎片隔离（Fragment Free）

这是介于前两者之间的一种解决方案。它检查数据包的长度是否够64个字节，如果小
于64字节，说明是假包，则丢弃该包；如果大于64字节，则发送该包。这种方式也不提供
数据校验。它的数据处理速度比存储转发方式快，但比直通式慢。
交换机分类

从广义上来看，交换机分为两种：广域网交换机和局域网交换机。广域网交换机主要
应用于电信领域，提供通信用的基础平台。而局域网交换机则应用于局域网络，用于连接
终端设备，如PC机及网络打印机等。从传输介质和传输速度上可分为以太网交换机、快速
以太网交换机、千兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。从规模应
用上又可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机等。各厂商划分的尺度并不是
完全一致的，一般来讲，企业级交换机都是机架式，部门级交换机可以是机架式（插槽数
较少），也可以是固定配置式，而工作组级交换机为固定配置式（功能较为简单）。另一
方面，从应用的规模来看，作为骨干交换机时，支持500个信息点以上大型企业应用的交换
机为企业级交换机，支持300个信息点以下中型企业的交换机为部门级交换机，而支持100
个信息点以内的交换机为工作组级交换机。本文所介绍的交换机指的是局域网交换机。

交换机功能

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。目前
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。

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。

交换机的英文名称之为“Switch”，它是集线器的升级换代产品，从外观上来看，它与集线器基本上没有多大区别，都是带有多个端口的长方体。交换机是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。

“交换”和“交换机”最早起源于电话通讯系统PSTN。我们以前经常在电影或电视中看到一些老的影片时常看到有人在电话机旁狂摇几下（注意不是拨号），然后就说：给我接XXX，话务员接到要求后就会把相应端线头插在要接的端子上，即可通话。其实这就是最原始的电话交换机系统，只不过它是一种人工电话交换系统，不是自动的，也不是我们所指的计算机交换机，但是今天的交换机也就是在这个电话交换机技术上发展而来的。

交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流量控制。目前一些高档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，甚至有的还具有路由和防火墙的功能。

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MAC地址（网卡的硬件地址）对照表以确定目的MAC的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵直接将数据迅速包传送到目的节点，而不是所有节点，目的MAC若不存在才广播到所有的端口。这种方式我们可以明显地看出一方面效率高，不会浪费网络资源，只是对目的地址发送数据，一般来说不易产生网络堵塞；另一个方面数据传输安全，因为它不是对所有节点都同时发送，发送数据时其它节点很难侦听到所发送的信息。这也是交换机为什么会很快取代集线器的重要原因之一。

交换机与集线器的区别主要体现在如下几个方面：

（1）在OSI/RM（OSI参考模型）中的工作层次不同
交换机和集线器在OSI／RM开放体系模型中对应的层次就不一样，集线器是同时工作在第一层（物理层）和第二层（数据链路层），而交换机至少是工作在第二层，更高级的交换机可以工作在第三层（网络层）和第四层（传输层）。

（2）交换机的数据传输方式不同
集线器的数据传输方式是广播（broadcast）方式，而交换机的数据传输是有目的的，数据只对目的节点发送，只是在自己的MAC地址表中找不到的情况下第一次使用广播方式发送，然后因为交换机具有MAC地址学习功能，第二次以后就不再是广播发送了，又是有目的的发送。这样的好处是数据传输效率提高，不会出现广播风暴，在安全性方面也不会出现其它节点侦听的现象。

（3）带宽占用方式不同

在带宽占用方面，集线器所有端口是共享集线器的总带宽，而交换机的每个端口都具有自己的带宽，这样就交换机实际上每个端口的带宽比集线器端口可用带宽要高许多，也就决定了交换机的传输速度比集线器要快许多。

（4）传输模式不同

集线器只能采用半双工方式进行传输的，因为集线器是共享传输介质的，这样在上行通道上集线器一次只能传输一个任务，要么是接收数据，要么是发送数据。而交换机则不一样，它是采用全双工方式来传输数据的，因此在同一时刻可以同时进行数据的接收和发送，这不但令数据的传输速度大大加快，而且在整个系统的吞吐量方面交换机比集线器至少要快一倍以上，因为它可以接收和发送同时进行，实际上还远不止一倍，因为端口带宽一般来说交换机比集线器也要宽许多倍。

总之，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。目前，主流的交换机厂商以国外的CISCO(思科)、3COM、安奈特为代表，国内主要有华为、D-LINK等。

ISDN交换机
ISDN的目的是使多种业务综合利用一个网络。ISDN交换机就是能交换多种业务的交换机。鉴于ISDN仍以 64kb/s电路交换为基础，ISDN交换机可由数字程控电话交换机配置必要的ISDN接口和相应的控制与管理系统及软件改造而成。在现阶段，ISDN交换机本身并不非要具备完全的分组交换功能，但应能与公用或专用分组交换数据网及用户电报网互通。

ISDN交换机的功能结构如图2-12所示。其中，一层功能对数字用户进行连接；二层功能进行D信道2层协议处理；64kb/s电路交换功能执行64kb/s电路交换；S信息处理与交换控制功能以D信道协议为基础执行信令和控制信号的交换；P信息处理功能分出/插入D信道中的分组信息；分组交换互通功能进行互通信令处理、呼叫选路、兼容性检查和内部分组呼叫的连接。

ATM交换机是一种建立网络的十分有用的工具，它的特点是不但速度快，而且可以同时操控数据、图像和语音等信息。ATM技术诞生有其必然性，随着信息化社会的到来，人们对通信的需求已远远超出传统电话及电报业务，数据通信、宽带通信需求日益增大，由于它们的带宽及业务量要求不同，传统通信手段已很难实现。例如，现有的网络都是为某种特定业务设计的，往往不适用其它业务：有线电视网不能传送电话业务，而电信网也不能传送电视信号。很显然这些网络技术对新业务的支持能力不够。人们希望将来最好只有一个网络存在，它不依赖于业务，可灵活、安全、经济、有效地利用所有资源，ATM技术就被视为实现的关键技术。采用ATM建立网络能够将局域网和广域网综合起来，而且ATM也是建立在公共标准基础之上的。在本文中，笔者将讨论，在计划建立ATM网络时，你应该考虑哪些方面的问题。

ATM交换机
ATM是使用异步时分复用技术的快速分组交换方式，它将信息流分割成固定长度的ATM信元，能比较容易地实现各种信息流混合在一起的多媒体通信，能根据业务类型、传输速率等要求动态分配有效容量，对高速信息元传输频次高，对低速信息元传输频次低。因此ATM能采用单一的交换方式，支持从窄带话音、数据传输到HDTV等范围极广的各种业务。例如要做局域网仿真时需要多少工作站，某些交换机是以接口来计算的，其他方面会较为灵活些；可以支持多少仿真的局域网，以及在每个仿真的局域网中可支持多少客户等。ATM的运作能力表现在一个典型的ATM交换机应有人线和出线处理、ATM交换单元和ATM控制三个基本部分，其中ATM交换单元是关键，它按照要求将人线上的ATM信元转送到需要的出线上去，从而完成交换动作。

以太网交换机
以太网交换机是一种“网桥”设备。传统的网桥是这样工作的，一开始它接收以太网帧，然后，把它们发送到除接收端口之外的全部其它端口。以太网交换机具允许允许双绞线连接的能力。它渐学习哪一个端口连接了哪些MAC地址。这时候，网桥就变成了一台学习设备，能够存储在一个端口上看到的全部的MAC地址表。当一个帧需要发出时，网桥将查看在网桥表中的目标MAC地址，并且知道应该在哪一个端口发送这个帧。这种仅向正确的主机发送数据的能力是交换技术中的一个巨大的进步，因为这可能显著减少通信冲突。如果在网桥表中没有目标MAC地址，交换机就简单地把数据发送到全部端口。这是首次发现主机到底在什么地方的惟一方法，因此，正如你看到的那样，把数据发送到全部端口是交换技术中的一个重要原则。这个原则在路由中也非常必要。

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钱伯万汶： 交换机是一种基于MAC地址识别,能完成封装转发数据包功能的网络设备.交换机可以“学习”MAC地址,并把其存放在内部地址表中,通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径,使数据帧直接由源地址到达目的地址.

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钱伯万汶： 交换机 jiao huan ji 英文:a switchboard; an exchange board 最近看到很多人在询问交换机、集线器、路由器是什么,功能如何,有何区别,笔者就这些问题简单的做些解答. 首先说HUB,也就是集线器.它的作用可以简单的理解为将一些机器...

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钱伯万汶： 交换机是一种基于MAC(网卡的硬件地址)识别,能完成封装转发数据包功能的网络设备.交换机可以“学习”MAC地址,并把其存放在内部地址表中,通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径,使数据帧直接由源地址到...

安陆市18277787678： 交换机是什么东西?为什么大型的局域网都要用到它?详细介绍一下~~谢谢 - ？
钱伯万汶： 什么是交换机?交换 switching 是按照通信两端传输信息的需要,用人工或设备自动完成的方法,把要传输的信息送到符合要求的相应...

安陆市18277787678： 什么是交换机?交换机到底有什么用途? ？
钱伯万汶： 交换机是一种用于电信号转发的网络设备.它可以为接入交换机的任意两个网络节点... 实际上,交换机有时被称为多端口网桥.什么是交换机环路在规模较大的局域网网络...

安陆市18277787678： 计算机常识中什么是交换机? ？
钱伯万汶： 交换机也称为交换式集线器,它的外观与多端口的集线器类 似,每个端口连接一台计算机,负责在通信网络中进行信息交 换.交换机还可以将网络分割成较小的网络段,为保证每台计算机有更高的带宽,对专用型和共享型的局域网段的带宽进行调 整,透明协议不需要复杂配置的软件即可安装于多协议网络中,使用现有的网络互连设备不需要高层硬件的升级,多端口和高性 能的特性使交换机的价格低廉,操作简便.