交換機是什麼，它的工作原理是什麼

交換機(Switch) 表示“開關”。它是一種用於轉發電 ( 光 ) 訊號的網路裝置。它可以為連線到 的任意兩個網路節點提供專用的電訊號路徑。最常見的交換機是乙太網交換機。其他常見的有電話語音交換機，光纖交換機，等等。

它的工作原理是什麼？

交換機 工作在OSI 參考模型的第二層，即資料鏈路層。交換機每個埠連線成功後，內部 CPU 會將 MAC 地址與埠進行匹配，形成 MAC 表。在以後的通訊中，定址到這個 MAC 地址的資料包只會傳送到它對應的埠，而不是所有的埠。所以可以用交換機來劃分資料鏈路層廣播，也就是衝突域；但它不能劃分網路層廣播，也就是廣播域。

交換機具有高頻寬後端匯流排和內部交換矩陣。交換機的所有埠都連線到此背面匯流排。控制電路接收到資料包後，處理埠會在記憶體中查詢地址對照表，確定目的MAC 的 NIC( 網路卡的硬體地址 ) 附著在哪個埠，資料包會透過內部交換矩陣快速傳輸到目的埠。如果目的 MAC 不存在，會廣播到所有埠，交換機收到埠響應後會“學習”。您還可以使用交換機對網路進行分段。透過比較 IP 地址表，交換機只允許必要的網路流量透過交換機。透過過濾轉發交換機，可以有效減少衝突域。

①埠

交換機可以同時進行多個埠對之間的資料傳輸。每個埠都可以看作一個獨立的物理網段( 注 : 非 IP 網段 ) ，與之相連的網路裝置可以自己享用所有頻寬，不與其他裝置競爭。當節點 A 向節點 D 傳送資料時，節點 B 可以同時向節點 C 傳送資料，兩次傳輸都享受網路的全部頻寬，並且有自己的虛擬連線。如果這裡使用一個 10Mbps 的乙太網交換機，這個交換機的總流量等於 2 × 10Mbps=20Mbps ，使用 10Mbps 的共享集線器時，一個集線器的總流量不會超過 10Mbps 。總之，交換機是一款基於 MAC 地址識別的網路裝置，可以完成資料幀的封裝和轉發功能。交換機可以“學習” MAC 地址並將其儲存在內部地址表中。透過在資料幀的發起者和目標接收者之間建立臨時交換路徑，資料幀可以從源地址直接到達目的地址。

②資料傳輸的工作原理

交換機的任意一個節點收到資料傳輸指令後，會快速查詢記憶體中儲存的地址表，從而確認MAC 地址的網路卡連線位置，然後將資料傳輸到這個節點。如果在地址表中找到相應的位置，則進行傳輸；如果沒有，交換機會記錄下地址，供下次搜尋使用。交換機一般只需要將幀傳送到對應的點，而不需要像 hub 一樣傳送到所有節點，這樣既節省了資源和時間，又提高了資料傳輸速率。

③資料傳輸方式

透過exchange 的資料傳輸，其實就是交換機的資料傳輸。過去，集線器用於共享資料，因此無法請求通訊速度。集線器的共享模式，也稱共享網路，使用集線器作為連線裝置，只有一個方向的資料流，所以網路共享的效率很低。相對來說，交換機可以識別每一臺連線到自己的電腦，透過每一臺電腦網路卡的實體地址來記憶和識別，也就是大家熟知的 MAC 地址。在這個前提下，不需要搜尋廣播，而是透過一個臨時的專用資料傳輸通道，直接找到儲存的 MAC 地址到相應的地方，完成兩個節點之間無外界干擾的資料傳輸的通訊。由於交換機也具有全雙工傳輸模式，也可以透過在多對節點之間同時建立臨時專用通道，形成立體交叉的資料傳輸通道結構。