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交换机到底是什么?

 幽州浅水 2019-04-17

我从事网络管理的工作。天天与交换机和路由器打交道。根据我的经验,尽量用大众听得懂的语言回答一下什么是交换机。

说起交换机先要知道什么是局域网。交换机是组成局域网的最重要的设备,然后了解交换机在局域网中的作用。

局域网

家庭的网络,办公室的网络都属于局域网。局域网的产生是为了共享。共享上互联网、共享软件,共享打印机,共享文件等等。

定义:局域网(Local Area Network,LAN)是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。局域网可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。局域网是封闭型的,可以由办公室内的两台计算机组成,也可以由一个公司内的上千台计算机组成。

多台终端,包括手机、电脑、监控、打印机要组网,必须要交换机。交换机可以说就是一个信息交换中心,把终端需要的信息互相交换给对方。

常见的局域网结构有总线型、星型、环型。日常用的最多的就是星型了,以交换机为中心,构成的星型局域网。如下图所示,核心部件就是交换机。

交换机

交换机顾名思义就是交换数据。怎么交换数据呢?

交换机完成数据交换功能要经过以下几个步骤:

  • 学习 学习MAC地址,从端口收到数据包后,交换机要学习数据报的原IP的MAC地址,并将它写到自己的MAC表中,MAC-端口相对应。

  • 广播 转发一个数据包时,如果在MAC表中有该MAC地址,则直接从对应端口转发,否则向除接收端口外的所有端口广播该报文。(这就是为什么交换机组网尽量避免环路的原因)

  • 交换 1.交换机在mac地址表中查找数据帧中的目标mac地址,如果找到就讲该数据帧发送到相应的端口,如果找不到就广播。2.如果交换机收到的报文中的源mac地址和目标mac地址一致的话,丢弃报文。3.交换机向入端口以外的所有端口发送广播。

  • 老化 若交换机与某台主机长时间未通信,交换机就会把该主机的mac地址从mac地址表里删除掉,等下次通信时重新学习地址。一般设置为300s。

三层交换机

这里再说一下三层交换机。二层交换机是根据MAC地址交换数据的,用在局域网里,同一个网段。

三层交换机可以实现IP路由的功能,一般是直连路由。网关的所在地一般都是三层交换机。三层交换机可以通过设置Vlanif等,组件一个中型的网络。

三层交换机就是具有部分路由器功能的交换机,三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换,所具有的路由功能也是为这目的服务的,能够做到一次路由,多次转发。对于数据包转发等规律性的过程由硬件高速实现,而像路由信息更新、路由表维护、路由计算、路由确定等功能,由软件实现。三层交换技术就是二层交换技术+三层转发技术。传统交换技术是在OSI网络标准模型第二层——数据链路层进行操作的,而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发,既可实现网络路由功能,又可根据不同网络状况做到最优网络性能。


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