计算机网络——交换机

一、什么是交换机？

交换机（Switch）是局域网（LAN）中的核心设备，负责在 数据链路层 （OSI第二层）高效转发数据帧。它像一位“智能交通警察”，根据设备的 MAC地址 精准引导数据流向，避免网络拥堵。

对比其他设备：

• 集线器（Hub） ：无脑广播所有数据，导致冲突和低效（已淘汰）。
• 路由器（Router） ：在 网络层 （OSI第三层）跨网络转发数据，基于IP地址寻址。

二、交换机的作用与核心功能

1. 核心作用

• 智能转发 ：仅将数据发送给目标设备，而非广播。
• 隔离冲突域 ：每个端口独立冲突域，减少数据碰撞。
• 提升带宽利用率 ：全双工通信，支持多设备同时收发数据。

2. 三大核心功能

• 学习（Learning） ：记录设备的MAC地址与端口的映射关系，构建 MAC地址表 。
• 转发（Forwarding） ：根据MAC地址表精准转发数据帧。
• 泛洪（Flooding） ：若目标MAC未知，向所有端口广播（除来源端口）。

三、交换机的工作原理

1. MAC地址表的学习过程

1. 初始状态 ：交换机的MAC地址表为空。

2. 接收数据帧 ：当PC1向PC2发送数据时，交换机会记录：

   • 源MAC （PC1的MAC） → 端口1 。

3. 持续更新 ：随着更多设备通信，表项逐步完善。

2. 数据帧转发规则

• 已知目标MAC ：直接转发到对应端口。
• 未知目标MAC ：泛洪到所有端口。
• 目标MAC为广播地址 （如 FF-FF-FF-FF-FF-FF ）：泛洪

四、交换机的类型

1. 根据网络层级划分

2. 根据管理方式划分

• 非网管交换机 ：即插即用，无法配置（适合家庭网络）。
• 网管交换机 ：支持VLAN、QoS、端口镜像等高级功能（企业级网络）