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交換機的工作原理

交換機工作于OSI參考模型的第二層，即數據鏈路層。交換機內部的CPU會在每個端口成功連接時，通過將MAC地址和端口對應，形成一張MAC表。在今后的通訊中，發往該MAC地址的數據包將僅送往其對應的端口，而不是所有的端口。因此，交換機可用于劃分數據鏈路層廣播，即沖突域；但它不能劃分網絡層廣播，即廣播域。

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交換機的二層交換介紹

二層交換技術的發展比較成熟，二層交換機屬數據鏈路層設備，可以識別數據包中的MAC地址信息，根據MAC地址進行轉發，并將這些MAC地址與對應的端口記錄在自己內部的一個地址表中。

具體的工作流程如下：

1) 當交換機從某個端口收到一個數據包，它先讀取包頭中的源MAC地址，這樣它就知道源MAC地址的機器是連在哪個端口上的；

2) 再去讀取包頭中的目的MAC地址，并在地址表中查找相應的端口；

3) 如表中有與這目的MAC地址對應的端口，把數據包直接拷貝到這端口上；

4) 如表中找不到相應的端口則把數據包廣播到所有端口上，當目的機器對源機器回應時，交換機又可以記錄這一目的MAC地址與哪個端口對應，在下次傳送數據時就不再需要對所有端口進行廣播了。不斷的循環這個過程，對于全網的MAC地址信息都可以學習到，二層交換機就是這樣建立和維護它自己的地址表。

怎樣區分交換機和集線器

集線器上的所有端口爭用一個共享信道的帶寬，因此隨著網絡節點數量的增加，數據傳輸量的增大，每節點的可用帶寬將隨之減少。集線器采用廣播的形式傳輸數據，即向所有端口傳送數據。交換機上的所有端口均有獨享的信道帶寬，以保證每個端口上數據的快速有效傳輸。交換機為用戶提供的是獨占的、點對點的連接，數據包只被發送到目的端口，而不會向所有端口發送。

集線器是一種共享設備，本身不能識別目的地址，當同一網內的a主機向b主機發送數據時，數據包在以hub為架構的網絡上以廣播方式傳輸，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，同一時刻網絡上只能傳輸一組數據幀的通訊。此方式共享帶寬。交換機基于mac地址識別，能完成封裝轉發數據功能的設備。交換機可以學習mac地址，放在內部地址表中，通過在數據幀的始發者和接收者之間建立臨時的交換路徑，使數據從源地址到達目的地址。

交換機剛加電時網絡無法通信解決方式

交換機剛剛開啟的時候無法連接至其他網絡，需要等待一段時間才可以。另外，需要使用一段時間之后，訪問其他計算機的速度才快，如果有一段時間不使用網絡，再訪問的時候速度又會慢下來。

由于這臺交換機是一臺可網管交換機，為了避免網絡中存在拓撲環，從而導致網絡癱瘓，可網管交換機在默認情況下都啟用生成樹協議。這樣即使網絡中存在環路，也會只保留一條路徑，而自動切斷其他鏈路。所以，當交換機在加電啟動的時候，各端口需要依次進入、學習和轉發狀態，這個過程大約需要3~5分鐘時間。

如果需要迅速啟動交換機，可以在直接連接到計算機的端口上啟動“PortFast”，使得該端口立即并且轉換至轉發狀態，這樣設備可以立即連接到網絡，避免端口由和學習狀態向轉發狀態過渡而必須的等待時間。

如果需要在交換機加電之后迅速實現數據轉發，可以禁用擴展樹協議，或者將端口設置為PortFast模式。不過需要注意的是，這兩種方法雖然省略了端口檢測過程，但是一旦網絡設備之間產生拓撲環，將導致網絡通信癱瘓。