交换机(Switch),在计算机网络中,是一种能接收、处理并转发数据的网络设备。它的主要功能是连接多个网络设备,如电脑、打印机、路由器等,使它们在同一局域网(LAN)内实现相互通信。不同于集线器(Hub)的广播方式,交换机可以记住设备的物理地址(MAC 地址),并基于此进行端对端的数据传输,大大提高了网络效率。
举例来说,假设我们有一个公司内部的网络,包含了 10 台电脑。如果我们使用集线器,当计算机 A 发送信息给计算机 B 时,这个信息会被广播到所有连接到集线器的设备上,即使只有计算机 B 需要这个信息。而如果我们使用交换机,交换机会“学习”并记住每台计算机的 MAC 地址,当计算机 A 发送信息给计算机 B 时,交换机就可以直接将信息传输到计算机 B,而不会影响到其他设备,从而提高了网络的效率和性能。
交换机的主要类型包括:未管理的交换机、可管理的交换机和堆叠式交换机。
未管理的交换机(Unmanaged Switches)是最基本的交换机类型,适合于小型网络或家庭网络。它们往往预先配置好,插上电源和网络线就能使用,用户无需进行复杂的设置。
可管理的交换机(Managed Switches)则提供了更多的控制和配置选项,适合于中大型企业网络。它们允许网络管理员对网络进行细粒度的控制,如端口速度、VLAN 配置、流量控制等。通过这些高级功能,管理员可以优化网络性能,提高安全性,更好地满足企业的特定需求。
堆叠式交换机(Stackable Switches)是一种特殊的可管理交换机,可以将多个交换机连接起来,作为一个单一的网络实体进行管理和配置。这种设计可以提供更高的端口密度,更强的处理能力,也更方便管理。
交换机的工作原理主要基于 MAC 地址学习和转发机制。
在交换机第一次接收到来自某个端口的数据帧时,它会读取数据帧的源 MAC 地址,并将这个地址与接收端口关联在一起,存储在内部的 MAC 地址表(MAC Address Table
)中。当交换机再次接收到目标 MAC 地址为该地址的数据帧时,它就可以直接从对应的端口发送出去,而不必广播到所有端口。