交换机到底是啥？

妖狐艹你老母 2023-10-02 15:16 12阅读 0赞

#### 1、交换机 ####

交换机个人资料：

##### 1.证件照 #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA6LW35Liq5ZCN5a2X5aW96Zq-5Lir_size_13_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
注：copy 百度百科 我的博客/交换机到底是啥？  
这东西乍一看有点像月光宝盒，是不是。

##### 2.个人简介 #####

交换机（Switch）意为“开关”是一种用于**电（光）信号转发**的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机。其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。

###### 2.1 定义 ######

交换是**按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上**的技术的统称。交换机根据工作位置的不同，可以分为**广域网交换机**和**局域网交换机(广域和局域，这两说白了就是区域大小而已)**。广域的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备，它应用在数据链路层。交换机有多个端口，每个端口都具有桥接功能，可以连接一个局域网或一台高性能服务器或工作站。实际上，交换机有时被称为多端口网桥。

说白了就是一个跑腿的，你把需要发送的数据先给交换机，然后交换机再给路由器，这样层层传递，你的数据就可以传输给你想发送的人的手里了。

还是不太明白，那就看看平常生活中怎么用吧

###### 2.2 网络交换机： ######

是一个**扩大网络的器材，能为子网络中提供更多的连接端口，以便连接更多的计算机**。随着通信业的发展以及国民经济信息化的推进，网络交换机市场呈稳步上升态势。它具有性价比高、高度灵活、相对简单和易于实现等特点。以太网技术已成为当今最重要的一种局域网组网技术，**网络交换机也就成为了最普及的交换机。**

> 比如说在大学宿舍里，一般不会提供五个网线接口，那就需要先买一个路由器，然后在买一个起码有五个口的交换机，先甭管怎么链接，反正就是买了这些不仅手机可以连WIFI了，笔记本电脑，台式电脑，能连网线的统统就解决了上网问题。

使用方法：

> 1.  连接交换机和路由器：分别将网线的两端查到**路由器的LAN口**，和**交换机上的接口**（对于全自适应端口的交换机，随便插哪个口都可以，我们一般插在1口上，对于有Uplink端口的交换机要插在Uplink端口上）  
>     ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA6LW35Liq5ZCN5a2X5aW96Zq-5Lir_size_14_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
>     ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA6LW35Liq5ZCN5a2X5aW96Zq-5Lir_size_19_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

> 1.  连接交换机和电脑：把**网线的两端分别插在交换机和电脑的网线口**即可  
>     ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA6LW35Liq5ZCN5a2X5aW96Zq-5Lir_size_12_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

> 1.  全部连接好之后就可以上网了

以上是现在比较普及的交换机，再说说比较古老的电话语音交换机吧。

###### 2.3 电话交换机 ######

公元968年，我国发明了一种称为“竹信”的东西，它由两个小竹筒和连接它们的绳子组成。使用竹筒，一方可以听见另一方小声说话的声音。竹信被认为是电话的雏形。19世纪30年代，人们开始探索利用电磁现象来传送音乐和话音。1876年，美国人贝尔发明了电话。1877年，在波士顿架设的第一条电话线路沟通了查尔斯·威廉斯先生的各个工厂以及他在萨默维尔的私人住宅。同年，有人第一次用电话给《波士顿环球报》发送了新闻消息，从此开始了公众使用电话的时代。

当然，这是一个点对点传输，也就是只有这两人可以互相通话，假设有三个人想要通话就需要 三条线  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA6LW35Liq5ZCN5a2X5aW96Zq-5Lir_size_11_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
那么n 个人就需要 n 条线 且，一个人家里就需要 n 条线，这样一想也太过于繁琐  
于是就有了电话交换机的发明  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA6LW35Liq5ZCN5a2X5aW96Zq-5Lir_size_16_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
每个人只需要连着交换机，然后通过交换机进行链接  
例如：  
1 想要和 6 打电话 ，1 先打给交换机，告诉他要和谁通讯，然后交换机将 1 和 6 链接起来，他们就可以进行通讯了。  
大家也可以在很多的电视剧中看到这一幕，接线员将两个线在一个机器上插进一个孔孔里，这就是手动进行通讯匹配，确定谁和谁通讯，剩下的实际的电信号的传递就交给交换机来实现。

##### 3、工作原理 #####

交换机工作于OSI参考模型的第二层，即**数据链路层**。交换机内部的CPU会在每个端口成功连接时，通过将MAC地址和端口对应，形成一张**MAC表**。在今后的通讯中，发往该MAC地址的数据包将仅送往其对应的端口，而不是所有的端口。因此，交换机可用于划分数据链路层广播，即冲突域；但它不能划分网络层广播，即广播域。

> 交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路**收到数据包以后**，处理端口会**查找**内存中的**地址对照表**以**确定目的MAC**（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速**将数据包传送到目的端口**，目的MAC**若不存在**，**广播到所有的端口**，接收端口回应后交换机会“**学习”新的MAC地址**，并把它添加入内部MAC地址表中。使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照IP地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效的减少冲突域。

###### 3.1 端口 ######

交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输(**一对多**)。每一端口都可视为独立的物理网段（注：非IP网段），连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。当节点A向节点D发送数据时，节点B可同时向节点C发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽，都有着自己的虚拟连接。假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机，那么该交换机这时的总流通量就等于2×10Mbps=20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB时，一个HUB的总流通量也不会超出10Mbps。总之，交换机是一种**基于MAC地址识别**，**能完成封装转发数据帧功能的网络设备**。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。

###### 3.2 数据传送的工作原理 ######

交换机的任意节点收到数据传输指令后，即**对于存储在内存里的地址表进行快速查找，从而对于MAC地址的网卡连接位置进行确认，然后再将数据传输到该节点上**。如果在地址表中找到相应的位置，则进行传输；**如果没有**，交换机就会**将该地址进行记录，以利于下次寻找和使用**。交换机一般只需要将帧发送到相应的点，而无需如集线器发送到所有节点，从而节省了资源和时间，提高了数据传输的速率。

###### 3.3数据传送方式 ######

通过交换的方式进行的**数据传输**，其实就是交换机的数据传送的方式。之前的集线器，更多是利用共享的方式，来对数据进行传输，没有办法从通讯的速度上进行要求。集线器的共享方式，也就是常说的共享式网络，以集线器作为连接设备并且只 有一个方向的数据流，因而网络共享的效率非常低。相对而言，**交换机能够对连接到自身的各台电脑进行相应的识别，通过每台电脑网卡的物理地址也就是常说的MAC地址，来进行记忆和识别**。在这样的前提之下，就不用再进行广播寻找，而能够直接将记忆的MAC地址找到相应的地点并且通过一个临时性专用的数据传输通道，来完成两个节点之间不受外来干扰的数据传输的通信。由于交换机还具有**全双工传输**的方式，所以也可以对于多对节点间通过同时建立临时的专用通道，来形成一个立体且交叉的数据传输通道结构。

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