Question

交换机的工作原理有哪些？

Answer 1

• 二层交换机工作在数据链路层，主要用于转发数据帧，基于MAC地址表进行寻址，具体工作过程如下：

（1）首次寻找局域网某台计算机MAC地址，会以广播包的形式在链路上转发；该广播包中包含发送端的MAC地址。

（2）接收端收到该信息后，记录发送端MAC地址，并回复自身MAC地址信息；

（3）交换机记录MAC地址，再次发送同样MAC地址时查询MAC地址表，匹配到信息后发送单播包。

• 三层交换机工作在网络层，其技术原理包含：二层交换技术＋三层转发技术，具体工作过程如下：

（1）假设两个使用IP协议的站点A、B通过三层交换机进行通信，发送站点A在数据发送前，将自己的IP地址与B站的IP地址进行比较，判断B站是否与自己在同一子网内。

（2）若目的站B与发送站A在同一子网内，则进行二层的转发。若两个站点不在同一子网内，如发送站A要与目的站B通信，发送站A就需要向三层交换模块发出ARP请求，当发送站A对三层交换模块广播出一个ARP请求时,如果三层交换模块在以前的通信过程中已经知道B站的MAC地址,则向发送站A回复B的MAC地址；否则三层交换模块会根据路由信息向B站广播一个ARP请求，B站得到ARP请求后向三层交换模块回复其MAC地址，三层交换模块保存地址并回复给发送站A，同时将B站的MAC地址发送到二层引擎的MAC地址表中。此后，A向B发送的数据包便全部交给二层交换处理，能够更好地实现信息高速转发。

Answer 2

Answer 3

Answer 4

交换机工作：
当你开打开交换机是，里面是空的，没有任何MAC地址（就是物理地址），这时当这个网络里的A给B发送数据时，由于交换机里没有任何地址，既他查不到B的地址，所以交换机就广播到所有的计算机上，同时从A发的数据包里找到A的MAC地址记录下来，B给C发时记录B的MAC地址，同理，记录B，C，D……的地址，当都记录下来时，A再给B发数据时，在交换机上能找到B 的地址，交换机就不在广播，直接发到B上面，这样提高传输速度，也节省带宽（交换机工作可以简单描述为：广播未知帧，转发已知帧）。

交换机工作原理：
交换机能够检查每一个收到的数据包，并且对该数据包进行相应的动作处理。在交换机内保存着每一个网段上所有节点的物理地址，它只允许必要的网络流量通过交换机。例如，当交换机接收到一个数据包之后，它需要根据自身以保存的网络地址表来检验数据包内所包含的 发送方地址和接收方地址。如果接收方地址位于发送方地址网段，那么该数据包将会被交换机丢弃，不会通过交换机传送到其它的网段；如果接收方地址与发送方地址是属于两个不同的网段内，那么该数据包就会被交换机转发到目标网段。这样，我们就可以通过交换机的过 滤和转发功能，来避免网络广播风暴，减少误包和错包的出现。
在实际网络构件的过程中，是选择使用交换机还是选择其它的网络部件，主要还是要根据不同部件在网络中的不同作用来决定。在网络中交换机主要具有两方面的重要作用。第一，交换机可以将原有的网络划分成多个子网络，能够做到扩展网络有效传输距离，并支持更多的 网络节点。第二，使用交换机来划分网络还可以有效隔离网络流量，减少网络中的冲突，缓解网络拥挤情况。但是，在使用交换机进行处理数据包的时候，不可避免的会带来处理延迟时间，所以如果在不必要的情况下盲目使用交换机就可能会在实际上降低整个网络的性能。