交換機(switch)，該設備是局域網(wǎng)應用最廣的一種網(wǎng)絡設備。

1.交換機工作層面及功能

交換機工作于OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層。其不同型號、不同品牌以及擁有接人端口數(shù)量各不相同，圖3-9給出的是一臺有16接口的交換機.




主要功能有兩點：

(1)快速交換功能:發(fā)送節(jié)點與接收節(jié)點通過交換機連接，數(shù)據(jù)幀可直接由源MAC地址快速交換到目的MAC地址。

(2)存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能:在數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)前先送人交換機的內(nèi)部緩沖。這種具有存儲轉(zhuǎn)發(fā)類型的交換機可對數(shù)據(jù)幀進行差錯檢查，可過濾掉有問題的數(shù)據(jù)幀。

2.交換機工作原理

交換機不僅內(nèi)置一個MAC地址交換表，而且在其背部底板上有一條帶寬很高的北京網(wǎng)站制作傳輸總線和內(nèi)置交換矩陣，見圖3-10。交換機的所有端口都直接掛接在這條背部總線上。 當交換機一個端口收到數(shù)據(jù)幀后，該處理端口會在內(nèi)置"MAC地址交換表”查找，以確定目的MAC所在的端口，然后通過內(nèi)置交換矩陣快速地將數(shù)據(jù)頓交換到目的端口上;若目的MAC在“MAC地址交換表”中不存在或是廣播地址，則交換機以廣播方式將數(shù)據(jù)幀送到除本接收端口以外的其他所有端口上。

交換機實質(zhì)上就是一個多端口的網(wǎng)橋，每個端口都包含一個MAC實體，但都不再使用，也就是說交換機可以沒有MAC地址。當每個端口均直接與主機相連時，各主機之間可在全雙工方式下進行數(shù)據(jù)交換。

如圖3-11所示，是一個由交換機連接的網(wǎng)絡。上端接人設備是交換機，下端接人設備是集線器.主機A向主機B發(fā)送數(shù)據(jù)頓，交換機端口El接收到A發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，查詢MAC地址交換表得知B位于端口E2，則交換機通過內(nèi)置的交換矩陣直接將數(shù)據(jù)幀交換到端口E2上。

由上述可知，交換機的每一端口都可視為獨立的網(wǎng)段，其上連接的節(jié)點可獨自享有該端口的全部帶寬，無須同其他設備競爭使用。也就是說，交換機的一個端口是一個沖突域.如主機X,Y,Z通過集線器共享端口E3(見MAC交換表)，位于一個沖突域。但是，交換機不阻隔廣播，由交換機連接的所有節(jié)點依然位于同一廣播域。

【問答】交換機的每個端口位于一個沖突域。一臺16端口的交換機，在同一時刻可進行并發(fā)通信是多少?答案:可以有8對同時進行并發(fā)通信。

3.交換衰的生成

交換機的MAC地址交換表與網(wǎng)橋的橋接表一樣，開始是空的，也是通過“自學習”過程建立起來的。當交換機收到一數(shù)據(jù)幀后，自動會將該數(shù)據(jù)幀的源發(fā)MAC地址與對應的端口映射一一記錄下來;對數(shù)據(jù)幀的目的MAC無法決策時(即不知道目的MAC連接在哪個端口)，則采用泛洪法向接收此數(shù)據(jù)幀端口以外的其他端口廣播，最后生成一完整的交換表。