揭開以太網交換機中重要因素
集線器作為第一類廣泛應用的網絡集線設備，當時在各大局域網中應用非常廣泛。但隨著網絡傳輸媒體類型的日益豐富，圖形、圖像及各種流媒體等多媒體內容的出現，人們對高網絡數據傳輸速度和傳輸性能的要求日益提高。
集線器由于它的共享介質傳輸、單工數據操作和廣播數據發送方式等都先天決定了很難滿足用戶的上述速度和性能要求。在用戶的需求下、在全球各大網絡設備開發商的努力下，一種更新、更實用的集線設備－－交換機出現了。
交換機完全克服了集線器的上述種種不足之處，所以在短時間內得到業界廣泛的認可和應用。交換機技術也得到了飛速發展，數據傳輸速度的發展也是一日千里。目前最快的以太網交換機端口帶寬可達到10Gbps，千兆（G位）級的交換機在各企業骨干網絡中早已得到廣泛應用。
交換機的英文名稱之為“Switch”，它是集線器的升級換代產品，從外觀上來看的話，它與集線器基本上沒有多大區別，都是帶有多個端口的長方形盒狀體。交換機是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設備自動完成的方法把要傳輸的信息送到符合要求的相應路由上的技術統稱。廣義的交換機就是一種在通信系統中完成信息交換功能的設備。
“交換”和“交換機”最早起源于電話通訊系統（PSTN）。我們以前經常在電影或電視中看到一些老的影片時常看到有人在電話機旁狂搖幾下（注意不是撥號），然后就說：跟我接XXX，話務接線員接到要求后就會把相應端線頭插在要接端子上，即可通話。
其實這就是最原始的電話交換機系統，只不過它是一種人工電話交換系統，不是自動的，也不是我們今天要談的計算機交換機，但是我們現在要講的計算機交換機也就是在這個電話交換機技術上發展而來。
在計算機網絡系統中，交換概念的提出是相對于共享工作模式的改進。我們知道集線器（HUB）是一種共享介質的網絡設備，而且HUB本身不能識別目的地址，是采用廣播方式向所有節點發送。
即當同一局域網內的A主機給B主機傳輸數據時，數據包在以HUB為架構的網絡上是以廣播方式傳輸的，對網絡上所有節點同時發送同一信息，然后再由每一臺終端通過驗證數據包頭的地址信息來確定是否接收。
在這種方式下我們知道很容易造成網絡堵塞，因為其實接收數據的一般來說只有一個終端節點，而現在對所有節點都發送，那么絕大部分數據流量是無效的，這樣就造成整個網絡數據傳輸效率相當低。另一方面由于所發送的數據包每個節點都能偵聽到，那顯然就不會很安全了，容易出現一些不安全因素。
交換機擁有一條很高帶寬的背部總線和內部交換矩陣。交換機的所有的端口都掛接在這條背部總線上。控制電路收到數據包以后，處理端口會查找內存中的MAC地址（網卡的硬件地址）對照表以確定目的MAC的NIC（網卡）掛接在哪個端口上，通過內部交換矩陣直接將數據迅速包傳送到目的節點，而不是所有節點。
目的MAC若不存在才廣播到所有的端口。這種方式我們可以明顯地看出一方面效率高，不會浪費網絡資源，只是對目的地址發送數據，一般來說不易產生網絡堵塞；另一個方面數據傳輸安全，因為它不是對所有節點都同時發送，發送數據時其它節點很難偵聽到所發送的信息。這也是交換機為什么會很快取代集線器的重要原因之一。
交換機還有一個重要特點就是它不是像集線器一樣每個端口共享帶寬，它的每一端口都是獨享交換機的一部分總帶寬，這樣在速率上對于每個端口來說有了根本的保障。另外，使用交換機也可以把網絡“分段”，通過對照地址表，交換機只允許必要的網絡流量通過交換機，這就是后面將要介紹的VLAN（虛擬局域網）。
通過交換機的過濾和轉發，可以有效的隔離廣播風暴，減少誤包和錯包的出現，避免共享沖突。這樣交換機就可以在同一時刻可進行多個節點對之間的數據傳輸，每一節點都可視為獨立的網段，連接在其上的網絡設備獨自享有固定的一部分帶寬，無須同其他設備競爭使用。
如當節點A向節點D發送數據時，節點B可同時向節點C發送數據，而且這兩個傳輸都享有帶寬，都有著自己的虛擬連接。打個比方就是，如果現在使用的是10Mbps8端口以太網交換機。
因每個端口都可以同時工作，所以在數據流量較大時，那它的總流量可達到8＊10Mbps＝80Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB時，因為它是屬于共享帶寬式的，所以同一時刻只能允許一個端口進行通信，那數據流量再忙HUB的總流通量也不會超出10Mbps。如果是16端口、24端口的更是明顯了！
交換機的主要功能包括物理編址、網絡拓撲結構、錯誤校驗、幀序列以及流量控制。目前一些高檔交換機還具備了一些新的功能，如對VLAN（虛擬局域網）的支持、對鏈路匯聚的支持，甚至有的還具有路由和防火墻的功能。#t#
太網交換機除了能夠連接同種類型的網絡之外，還可以在不同類型的網絡（如以太網和快速以太網）之間起到互連作用。如今許多交換機都能夠提供支持快速以太網或FDDI等的高速連接端口，用于連接網絡中的其它交換機或者為帶寬占用量大的關鍵服務器提供附加帶寬。
一般來說，交換機的每個端口都用來連接一個獨立的網段，但是有時為了提供更快的接入速度，我們可以把一些重要的網絡計算機直接連接到交換機的端口上。這樣，網絡的關鍵服務器和重要用戶就擁有更快的接入速度，支持更大的信息流量。
總之，交換機是一種基于MAC地址識別，能完成封裝轉發數據包功能的網絡設備。交換機對于因第一次發送到目的地址不成功的數據包會再次對所有節點同時發送，企圖找到這個目的MAC地址，找到后就會把這個地址重新加入到自己的MAC地址列表中，這樣下次再發送到這個節點時就不會發錯。交換機的這種功能就稱之為“MAC地址學習”功能。
