交换机基础
1、交换机的作用
局域网交换机工作在数据链路层和网络层，是一种基于MAC地址识别来实现数据帧转发功能的一种网络连接设备。 它根据进入端口数据帧中的MAC地址，过滤、转发数据帧。交换机拥有许多端口，每个端口都有自己的专用带宽，并且可以连接不同的网段。交换机各个端口之间的通信是同时的、并行的，这就大大提高了信息吞吐量。为了进一步提高性能，每个端口还可以只连接一一个设备。为了实现交换机之间的互连或与高档服务器的连接，局域网交换机般拥有一个或几个高速端口，如100 Mb/s以太网端口、FDDI端口或155 Mb/s ATM端口，从而保证整个网络的传输性能。
通过集线器共享局域网的用户不仅是共享带宽，而且是竞争带宽。可能由于个别用户需要更多的带宽而导致其他用户的可用带宽相对减少，甚至被迫等待，因而也就耽误了通信和信息处理。利用交换机的网络微分段技术，可以将一个大型的共享式局域网的用户分成许多独立的网段，减少竞争带宽的用户数量，增加每个用户的可用带宽，从而缓解共享网络的拥挤状况。由于交换机可以将信息迅速而直接地送到目的地，能大大提高速度和带宽，能保护用户以前在介质方面的投资，并能提供良好的可扩展性，因此它不但是网桥的理想替代物，而且是集线器的理想替代物。
2、局域网交换机的主要功能如下。
●建立 与维护交换表。局域网交换机的交换表表示MAC地址与交换机端口所对应的关系。当局域网交换机接收到数据帧时，通过数据帧中的目的MAC地址，查询交换表，找到对应的目的交换机端口.
建立虚连接。局城网交换机根据已知的源交换机端口(发送节点所在的交换机端口)和通过查询得到的目的交换机端口(目的节点所在的交换机端口)，在两个交换机端口之间建立起虚连接。
数据转发。局域网交换机在已经建立好的专用虚通道上完成数据的转发，同时也实现帧过滤、帧传输控制与虚拟网等功能。
3、交换机的分类
交换机有多种分类方法，具体如下。
(1)按交换方式划分:分为存储转发式交换、直通式交换和碎片过滤式交换。
(2)根据交换的协议层划分:分为工作在数据链路层的第二层交换机、工作在网络层的第三层交换机、工作在传输层的第四层交换机和多层交换机。
(3)根据交换机结构划分:分为固定端口交换机和模块化交换机。
(4)根据配置方式划分:分为堆叠型交换机和非堆叠型交换机。
（5) 根据管理类型划分:分为网管型交换机、非网管型交换机和智能型交换机(根据适用范围划分:分为接入层层交换机、汇聚层交换机和核心层交换机。
4、交换机的性能指标
交换机的性生能指标如下。
(1)端口类型:双绞线端口、光纤端口、GBIC 端口、SFP端口。
(2)传输模式:半双工、全双工、全双工/半双工自适应。
(3)包转发率:以单位时间内发送64字节数据包的个数作为计算基准。(4)背板带宽:总带宽=端口数x端口速率x2(全双工模式)。
(5) MAC地址数:交换机的MAC地址表中可以存储的MAC地址数量。
(6) VLAN表项:最大VLAN数量反映了一台交换机所能支持的最大VLAN数目，(7)机架插槽数:机架式交换机所能安插的最大模块数。
5、交换机的工作方式
交换机的工作方式包括静态交换和动态交换两种。目前，交换机最常采用的交换方式是动态交换方式。动态交换模式主要有:存储转发、碎片丢弃和快速转发3种模式。1.存储转发
所有常规网桥都使用存储转发方法。它们在将数据帧发往其他端口之前，要把收到的帧完全存储在内部的存储器中，对其检验后再发往其他端口，这样其延时就等于接收一个完整的数据帧的时间及处理时间的总和。如果级联很长时，会导致严重的性能问题，但这种方法可以过滤掉错误的数据帧。
2.碎片丢弃
碎片丢弃交换模式也被称为自由分段模式或碎片隔离交换模式。交换机接收到数据帧后，先检测该数据帧是不是冲突碎片，如果不是冲突碎片，也不保存整个数据帧，而是在接收了它的目的地址就直接进行转发操作:如果该数据帧是冲突碎片，则直接将其丢弃。3.快速转发
快速转发只检验数据帧的目标地址，这使得数据帧几乎马上就可以传出去，从而大大降低延时。其缺点是:错误帧也会被传出去。在错误帧的概率较小的情况下，可以采用切入法以提高传输速度;而在错误帧的概率较大的情况下，则可以采用存储转发法以减少错误帧的重传。
6、交换机的工作原理
交换机(二层交换)的工作原理和网桥-样， 是工作在链路层的联网设备，它的各个端口都具有桥接功能，每个端口可以连接一个 LAN或一台高性能网站或服务器， 能够通过自学习来了解每个端口的设备的连接情况。所有端口由专用处理器进行控制，并经过控制管理总线转发信息。
例如:节点A向节点B发送信息，局域网交换机收到A节点发出的数据帧后，根据帧中的目的MAC地址，查询交换表得到目的端口号，即节点B所在的端口号。如果A节点
与B节点处于交换机的同一个端口上，交换机得到源嘴口号与目的第口号相间，期由于某若节点B的MAC地址不在交换表中，则交换机向A节点开处场政的从用团的园，个广播物，当节点B接收到播械后会立即做出应容，从而交换机相到营庄有鸡关乐的交换机端口的信息，井将所得到的信息添加到交换表中。然后，再建立座连接进行数期帧的交换操作。
7、交换表
交换表是交换机进行数据帧交换的基础。交换表的内容包括:目的MAC地址、该地址所对应的交换机端口号以及所在的虚拟子网。交换机在初始开机的时候，交换表是空的，使用时，慢慢“学习”建立起它的交换表。
交换表保存在交换机一个有限的高速缓存中，这个高速缓存在一些高端的交换机中。由于高速缓存的空间是有限的，因此交换机必须定时刷新交换表，删去长时间不使用的表项，加入新的表项。
