工业交换机的内部结构和工作原理，你了解多少？

工业交换机由许多小组件构造而成，因此，为了更全面地了解和认识工业交换机，我们需要了解其内部结构和工作原理。

工业交换机的内部结构：

1、主板，也被称为背板，是计算机的核心部件之一。

为各业务接口和数据转发单元提供联系通道。背板吞吐量，也被称为背板带宽，指的是工业交换机接口处理器或接口卡与数据总线之间最大可处理的数据量。这是评估工业交换机性能的重要指标之一。工业交换机的背板带宽越大，就意味着它具备更强大的数据处理能力。

中央处理器（CPU）：

工业交换机的核心部件是运算器，它的主频直接影响工业交换机的运算速度，可以通过单位时间内完成的计算量来衡量。

3、内存（RAM）：

动态存储空间提供给CPU运算，计算的最大运算量由CPU主频和内存空间大小共同决定。

4、闪光：

工业交换机具备永久存储功能，主要用于存储配置文件和系统文件。Flash技术可以快速恢复业务，有效地确保工业交换机的正常运行。同时，我们还为网络设备的升级和维护提供了便捷、高效的解决方案。可以使用FTP或TFTP等方式进行升级或配置。

5、工业交换机的电源系统是指为工业交换机提供电能的系统。

电源系统的性能对工业交换机的电源输入至关重要。它的表现直接影响到交换机的正常运行。电源系统的关键指标包括最大输出电流、最大电源数量以及输入电压的可变化范围。这些指标是评估电源系统性能的重要因素。通常情况下，核心设备都配备备用电源，当一台电源失效时，其他电源仍能保持正常供电，确保设备正常运行不受影响。当我们需要连接多个电源时，要确保使用多路继电供应器。这样，当其中一路电源出现故障时，其他的电源仍然可以继续供电。

工业交换机的工作原理

工业交换机在OSI参考模型中扮演第二层的角色，也就是数据链路层。当交换机的每个端口成功连接后，交换机内部的CPU会将MAC地址与对应的端口进行匹配，并生成一张MAC表。在以后的通信中，只有发往此MAC地址的数据包才会被发送到相应的端口，而不是所有的端口。因而，工业级交换机能够划分数据链路层的广播，即冲突域，但不能划分网络层的广播，也就是广播域。

工业交换机具备具有高带宽的背部总线和内部交换矩阵。工业交换机的所有端口连接到背部总线，当控制电路接收到数据包时，处理端口会在内存中的地址对照表中查找以确定目标MAC（网卡的硬件地址）挂接在哪个端口上。然后，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目标端口。如果目标MAC不存在，数据包将被广播到所有端口，当接收端口回应后，交换机会“学习”新的MAC地址，并将其添加到内部MAC地址表中。也可以对网络进行划分。通过比对IP地址表的方式，工业交换机可以实现对网络的分段。

工业交换机可以同时在多个端口对之间传输数据。每个端口都可以被看作是一个独立的物理网段（注意：不是IP网段），连接在上面的网络设备独占全部的带宽，无需与其他设备竞争使用。当节点A向节点D发送数据时，节点B可以同时向节点C发送数据，并且这两个传输都可以充分利用网络的带宽，它们各自拥有独立的虚拟连接。

如果使用的是10Mbps的以太网交换机，那么该交换机的总流量将是20Mbps，这是因为每个端口都能支持10Mbps的速率。而如果使用10Mbps的共享式HUB，那么一个HUB的总流量也不会超过10Mbps。工业交换机是一种能够基于MAC地址识别，并完成封装转发数据帧功能的网络设备，总结来说。交换机能够学习MAC地址，并将其存储在内部地址表中，通过建立临时交换路径，使数据帧能够直接从源地址传输到目标地址。

数据传送原理

当工业交换机的任何节点接收到数据传输指令后，它会迅速查找存储在内存中的地址表，以确认MAC地址对应的网卡连接位置，然后将数据传输到该节点。当交换机在地址表中找到相应位置时，会执行传输操作；如果没有找到，则会将该地址进行记录，以便于下次查找和使用。工业交换机的功能是将帧只发送给需要的点，而不像集线器那样发送给所有节点，这样就可以节省资源和时间，提高数据传输速率。

数据传送方式

工业交换机的数据传输方式实际上是通过交换来实现的。以前的集线器主要通过共享方式来传输数据，无法保证通信速度。在共享方式中，集线器被用作连接设备，数据只能单向流动，因此网络共享的效率非常低。这种方式也被称为共享式网络。

就目前而言，工业交换机可以识别连接在它上面的不同电脑，并通过每台电脑的网卡物理地址（即MAC地址）来进行记忆和识别。在这种情况下，就不再需要广播搜索，可以直接通过记忆中的MAC地址找到相应的位置，并通过一个临时的专用数据传输通道，实现两个节点之间的安全数据传输通信，不受外界干扰。由于工业交换机具备全双工传输能力，因此可以通过同时建立临时的专用通道，形成一个立体且交叉的数据传输通道结构，连接多对节点。