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:
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集线器(Hub):无脑广播所有数据,导致冲突和低效(已淘汰)。
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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
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智能转发:仅将数据发送给目标设备,而非广播。
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隔离冲突域:每个端口独立冲突域,减少数据碰撞。
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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
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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。
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转发(Forwarding):根据MAC地址表精准转发数据帧。
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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
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初始状态:交换机的MAC地址表为空。
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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。
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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
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已知目标MAC:直接转发到对应端口。
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未知目标MAC:泛洪到所有端口。
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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
类型 | 工作层级 | 功能特点 | 应用场景 |
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二层交换机 | 数据链路层 | 基于MAC地址转发,不支持VLAN | 小型局域网 |
三层交换机 | 网络层 | 支持IP路由、VLAN间通信 | 企业级核心网络 |
2. 根据管理方式划分
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非网管交换机:即插即用,无法配置(适合家庭网络)。
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网管交换机 :支持VLAN、QoS、端口镜像等高级功能(企业级网络)