交換機是局域網(wǎng)中使用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。1.交換機工作層面及功能

交換機工作在OSI 參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層。其不同的型號、不同的品牌和接入端口的數(shù)量是不同的。圖3-9 顯示了具有16 個端口的交換機。主要功能有兩點：

(1) 快速切換功能：發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點通過交換機相連，數(shù)據(jù)幀可以直接從源MAC地址快速切換到目的MAC地址。

(2) 存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能：在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀之前發(fā)送交換機內(nèi)部緩沖區(qū)。這種存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換機可以對數(shù)據(jù)幀進行錯誤檢查，可以過濾掉有問題的數(shù)據(jù)幀。2.交換機工作原理

該交換機不僅內(nèi)置了MAC地址交換表，還具有高帶寬傳輸總線，并在其后面板內(nèi)置了交換矩陣，如圖3-10所示。交換機的所有端口都直接連接到這條后臺總線。 當(dāng)交換機的某個端口收到一個數(shù)據(jù)幀時，處理端口會在內(nèi)置的“MAC地址切換表”中查找，確定目的MAC所在的端口，然后迅速將數(shù)據(jù)幀切換到通過內(nèi)置交換矩陣的目標(biāo)端口；如果目的MAC在“MAC地址交換表”中不存在或者是一個廣播地址，交換機會將數(shù)據(jù)幀廣播到除接收端口以外的所有其他端口。

交換機本質(zhì)上是一個多端口的網(wǎng)橋，每個端口都包含一個MAC實體，但是已經(jīng)不再使用了，也就是說交換機可能沒有MAC地址。當(dāng)每個端口直接連接到主機時，主機之間可以全雙工方式進行數(shù)據(jù)交換。

如圖3-11所示，是一個由交換機連接起來的網(wǎng)絡(luò)。上端的接入設(shè)備是交換機，下端的接入設(shè)備是集線器。主機A向主機B發(fā)送數(shù)據(jù)幀，交換機端口El收到A發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，查詢MAC地址交換表得知B位于端口E2，然后交換機通過內(nèi)置的交換矩陣直接將數(shù)據(jù)幀切換到E2端口。

從上面可以看出，交換機的每個端口都可以看成是一個獨立的網(wǎng)段，與其相連的節(jié)點可以獨立享有該端口的全部帶寬，不會與其他設(shè)備競爭使用。也就是說，交換機的一個端口就是一個沖突域。例如，主機X、Y 和Z 通過集線器共享端口E3（參見MAC 交換表），并且位于沖突域中。但是交換機并沒有屏蔽廣播，交換機連接的所有節(jié)點仍然在同一個廣播域中。

[問答] 交換機的各個端口都處于沖突域中。一臺16端口的交換機同時可以進行多少個并發(fā)通信？答案是：8對可以同時進行并發(fā)通信。3.交換衰的生成

交換機的MAC地址交換表與網(wǎng)橋的橋接表相同。起初是空的，也是通過“自學(xué)”的過程建立起來的。當(dāng)交換機收到一個數(shù)據(jù)幀時，會自動將數(shù)據(jù)幀的源MAC地址和對應(yīng)的端口映射一一記錄下來；當(dāng)數(shù)據(jù)幀的目的MAC無法確定時（即不知道目的MAC連接到哪個端口），采用泛洪的方式向接收數(shù)據(jù)幀的端口以外的其他端口廣播，最后生成一個完整的切換表。

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