交換機的基本工作原理

交換機是基於乙太網、光纖、非同步傳輸模式 (ATM) 和InfiniBand等網路的常見元件。

交換機工作於OSI參考模型的第二層，即資料鏈路層。交換機內部的CPU會在每個埠成功連線時，通過將MAC地址和埠對應，形成一張MAC表。在今後的通訊中，發往該MAC地址的資料包將僅送往其對應的埠，而不是所有的埠。因此，交換機可用於劃分資料鏈路層廣播，即衝突域；但它不能劃分網路層廣播，即廣播域。

交換機擁有一條很高頻寬的背部匯流排和內部交換矩陣。交換機的所有的埠都掛接在這條背部匯流排上，控制電路收到資料包以後，處理埠會查詢記憶體中的地址對照表以確定目的MAC（網絡卡的硬體地址）的NIC（網絡卡）掛接在哪個埠上，通過內部交換矩陣迅速將資料包傳送到目的埠，目的MAC若不存在，廣播到所有的埠，接收埠迴應後交換機會“學習”新的MAC地址，並把它新增入內部MAC地址表中。使用交換機也可以把網路“分段”，通過對照IP地址表，交換機只允許必要的網路流量通過交換機。通過交換機的過濾和轉發，可以有效的減少衝突域。

計算機網路通訊是分層進行的，交換機是較低層的東東。打個比方，當你們四個同時在打遊戲，從高層次來看，就是應用層上來看，有一個服務器在為四個客戶端提供服務。就是你能看到的層次。

那麼四個客戶端和伺服器的資料怎麼被穩定的，傳送的呢？這個屬於網路層和傳輸層乾的事，這個比應用層又低一個層次。簡單來說，我們僅看網路層，給五個節點每個節點一個地址，就是ip地址。然後，資料就像平時郵局裡的郵件一樣按照目的地址投遞過去。在這一層上，我們能看到的就是五個地址之間相互傳資料。這就是網際網路。

交換機的工作比上面說的層次更低，因為按照ip地址找主機是個技術活，難度大，價格高。因此，我們希望那些離得近的主機，儘量內部解決，不用網際網路裝置。因此，我們就把離得近的主機放在一個圈子裡面，用mac地址來相互通訊。這就像你要給隔壁老王送個蛋，就自己上門跑一趟就好。交換機就是完成這事的。在交換機看來，它僅知道，按照mac地址和埠進行資料交換。比如你們四臺機器連在1，2，3，4口上，外網連8口。你們打遊戲的時候，交換機知道的是，1，2，3，4口都有資料發到8口，8口也有資料發到1，2，3，4口。具體是哪口看mac地址。當然，交換機只能完成近端通訊，當目的地遠的時候就仍然需要通過閘道器來通訊了。