一、 名詞 解釋
1. 交換機(jī)
交換機(jī)是一種用于電（光）信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它可以為接入交換機(jī)的任意兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供獨(dú)享的電信號(hào)通路。
2. 以太網(wǎng)幀格式
以太網(wǎng)幀俗稱以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，以太網(wǎng)幀格式，即在以太網(wǎng)幀頭、幀尾中用于實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)功能的域。在以太網(wǎng)的幀頭和幀尾中有幾個(gè)用于實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)功能的域，每個(gè)域也稱為字段，有其特定的名稱和目的。如下圖：
3. 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)
存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)把進(jìn)入交換機(jī)端口的數(shù)據(jù)包先存儲(chǔ)起來，然后進(jìn)行 crc（循環(huán)冗余碼校驗(yàn)）檢查，在對(duì)錯(cuò)誤包處理后才取出數(shù)據(jù)包的目的地址，通過查找表轉(zhuǎn)換成輸出端口送出包。
4.m mc ac 地址表
簡(jiǎn)稱地址表，交換機(jī)在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)前必須知道它的每一個(gè)端口所連接的主機(jī)的 mac 地址，構(gòu)建出一個(gè) mac 地址表，mac 地址表是交換機(jī)上電后自動(dòng)建立的。如下圖：
5. 生存期
地址老化時(shí)間，生存期是 mac 地址列表中表項(xiàng)的壽命。每個(gè)表項(xiàng)在建立后開始進(jìn)行倒記時(shí)，每次發(fā)送數(shù)據(jù)都會(huì)刷新記時(shí)。對(duì)于長(zhǎng)期不發(fā)送數(shù)據(jù)的主機(jī)，其 mac 地址的表項(xiàng)在生存期結(jié)束時(shí)刪除。設(shè)備廠家基本不會(huì)把生存期顯示出來，下圖紅方框區(qū)域可作為參考。
二、 交換機(jī) 工作原理
交換機(jī)工作于 osi 參考模型的第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層。交換機(jī)內(nèi)部的交換芯片會(huì)在每個(gè)端口成功連接時(shí)，通過將 mac 地址和端口對(duì)應(yīng)，形成一張 mac 地址表。數(shù)據(jù)通訊中，發(fā)往該 mac 地址的數(shù)據(jù)包將僅送往其對(duì)應(yīng)的端口，而不是所有的端口。因此，交換機(jī)可用于劃分?jǐn)?shù)據(jù)鏈路層廣播，即沖突域；但它不能劃分網(wǎng)絡(luò)層廣播，即廣播域。
交換機(jī)擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機(jī)的所有的端口都掛接在這條背部總線上，控制電路收到數(shù)據(jù)包以后，處理器會(huì)查找 mac 地址表以確定目的 mac 的設(shè)備掛接在哪個(gè)端口上，通過內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口，目的 mac 若不存在，廣播到所有的端口，接收端口回應(yīng)后交換機(jī)會(huì)“學(xué)習(xí)”新的 mac 地址，并把它添加到內(nèi)部 mac地址表中。
數(shù)據(jù)包在交換機(jī)內(nèi)部的處理過程概括為幾步：
1、交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)包后，分析數(shù)據(jù)包的源 mac 和目的 mac，并建立 mac 地址表。
2、轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時(shí)，需根據(jù) mac 地址表確定電信號(hào)通路，下圖為交換機(jī)內(nèi)部所有的電信號(hào)通路。
3、數(shù)據(jù)包利用電信號(hào)通路進(jìn)行發(fā)送。
三、交換機(jī)功能的分析理解
1、交換機(jī)的端口聚合功能
可理解為，聚合端口在交換機(jī)內(nèi)部合并為一個(gè)新端口 a，聚合端口通過的數(shù)據(jù)包會(huì)在 mac 地址表中建立與新端口 a 的表項(xiàng)。當(dāng)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)交換機(jī)內(nèi)部會(huì)有多個(gè)電信號(hào)通路可供使用，但電信號(hào)通路有自己的輪休機(jī)制，最終只提供一個(gè)可行、穩(wěn)定的電信號(hào)通路。
2、交換機(jī)的組播過濾功能
可理解為，交換機(jī) mac 地址表建立了靜態(tài)的表項(xiàng)，表項(xiàng)永遠(yuǎn)不會(huì)自動(dòng)老化（刪除），并且同一個(gè) mac 地址對(duì)應(yīng)多個(gè)端口建立了獨(dú)立的表項(xiàng)。當(dāng)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)交換機(jī)內(nèi)部會(huì)有多個(gè)電信號(hào)通路可供使用，數(shù)據(jù)包會(huì)在每個(gè)電信號(hào)通路都進(jìn)行發(fā)送，間接實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)包的復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)。
3、交換機(jī)的n vlan 功能
通過改變交換機(jī)內(nèi)部電信號(hào)通路，來實(shí)現(xiàn) vlan 功能的劃分。如下圖：
未配置 vlan 的交換機(jī) 配置 vlan 的交換機(jī)
4、交換機(jī)的環(huán)網(wǎng)功能
可理解為，環(huán)網(wǎng)中交換機(jī)增加了環(huán)網(wǎng)端口狀態(tài)的匯報(bào)功能和環(huán)網(wǎng)端口的輪休機(jī)制。當(dāng)環(huán)網(wǎng)鏈路異常時(shí)，匯報(bào)包以廣播數(shù)據(jù)包形式發(fā)到網(wǎng)絡(luò)中，交換機(jī)收到數(shù)據(jù)包后取消所有的輪休機(jī)制，全部端口正常工作。下圖為環(huán)網(wǎng)類型圖：
（玖瑞科技生產(chǎn)技術(shù)部收集整理）