交換機是什麼-交換機的用途

交換機是什麼呢?以下是本站小編整理的關於交換機的相關內容，歡迎閱讀和參考!

交換機是什麼

交換(switching)是按照通訊兩端傳輸資訊的需要，用人工或裝置自動完成的方法，把要傳輸的資訊送到符合要求的相應路由上的技術的統稱。交換機根據工作位置的不同，可以分為廣域網交換機和區域網交換機。廣域的交換機(switch)就是一種在通訊系統中完成資訊交換功能的裝置，它應用在資料鏈路層。交換機有多個埠，每個埠都具有橋接功能，可以連線一個區域網或一臺高效能伺服器或工作站。實際上，交換機有時被稱為多埠網橋。

在計算機網路系統中，交換概念的提出改進了共享工作模式。而HUB集線器就是一種物理層共享裝置，HUB本身不能識別MAC 地址和IP地址，當同一區域網內的A主機給B主機傳輸資料時，資料包在以HUB為架構的網路上是以廣播方式傳輸的，由每一臺終端通過驗證資料報頭的MAC地址來確定是否接收。也就是說，在這種工作方式下，同一時刻網路上只能傳輸一組資料幀的通訊，如果發生碰撞還得重試。這種方式就是共享網路頻寬。通俗的說，普通交換機是不帶管理功能的，一根進線，其他介面接到電腦上就可以了。

在今天，交換機以更多的卻是以應用需求為導向，在選擇方案和產品時使用者還非常關心如何有效保證投資收益。在使用者提出需求後，由系統整合商或廠商來為其需求來提供相應的服務，然後再去選擇相應的技術。這點是在網路方面表現尤其明顯，廣大使用者，不論是重點行業使用者還是一般的企業使用者，在應用IT技術方面更加明智，也更加穩健。此外，寬頻的廣泛應用、大容量視訊檔案的不斷湧現等等都對網路傳輸的中樞--交換機的效能提出了新的要求。

據《2013-2018年中國交換機市場競爭格局及投資前景評估報告》中顯示：隨著網路的發展從技術驅動應用，轉為從應用選擇技術;網路的融合也從理論走向實踐;網路的安全越來越受到重視。而交換網路的智慧化提供瞭解決這些問題的方法。網路將在綜合應用、速度和覆蓋範圍等方面繼續發展。

交換機的用途

交換機的主要功能包括物理編址、網路拓撲結構、錯誤校驗、幀序列以及流控。交換機還具備了一些新的功能，如對VLAN(虛擬區域網)的支援、對鏈路匯聚的支援，甚至有的還具有防火牆的功能。

學習：

乙太網交換機瞭解每一埠相連裝置的MAC地址，並將地址同相應的埠對映起來存放在交換機快取中的MAC地址表中。

轉發/過濾：

當一個數據幀的目的地址在MAC地址表中有對映時，它被轉發到連線目的節點的埠而不是所有埠(如該資料幀為廣播/組播幀則轉發至所有埠)

消除迴路：

當交換機包括一個冗餘迴路時，乙太網交換機通過生成樹協議避免迴路的產生，同時允許存在後備路徑。

交換機除了能夠連線同種型別的網路之外，還可以在不同型別的網路(如乙太網和快速乙太網)之間起到互連作用。如今許多交換機都能夠提供支援快速乙太網或FDDI等的高速連線埠，用於連線網路中的其它交換機或者為頻寬佔用量大的關鍵伺服器提供附加頻寬。

一般來說，交換機的每個埠都用來連線一個獨立的網段，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路計算機直接連線到交換機的埠上。這樣，網路的關鍵伺服器和重要使用者就擁有更快的接入速度，支援更大的資訊流量。

最後簡略的概括一下交換機的基本功能：

1. 像集線器一樣，交換機提供了大量可供線纜連線的埠，這樣可以採用星型拓撲佈線。

2. 像中繼器、集線器和網橋那樣，當它轉發幀時，交換機會重新產生一個不失真的方形電訊號。

3. 像網橋那樣，交換機在每個埠上都使用相同的轉發或過濾邏輯。

4. 像網橋那樣，交換機將區域網分為多個衝突域，每個衝突域都是有獨立的寬頻，因此大大提高了區域網的頻寬。

5. 除了具有網橋、集線器和中繼器的功能以外，交換機還提供了更先進的功能，如虛擬區域網(VLAN)和更高的效能。

傳統交換機從網橋發展而來，屬於OSI第二層即資料鏈路層裝置。它根據MAC地址定址，通過站表選擇路由，站表的建立和維護由交換機自動進行。路由器屬於OSI第三層即網路層裝置，它根據IP地址進行定址，通過路由表路由協議產生。交換機最大的好處是快速，由於交換機只須識別幀中MAC地址，直接根據MAC地址產生選擇轉發埠演算法簡單，便於ASIC實現，因此轉發速度極高。但交換機的工作機制也帶來一些問題。

1.迴路：根據交換機地址學習和站表建立演算法，交換機之間不允許存在迴路。一旦存在迴路，必須啟動生成樹演算法，阻塞掉產生迴路的埠。而路由器的路由協議沒有這個問題，路由器之間可以有多條通路來平衡負載，提高可靠性。

2.負載集中：交換機之間只能有一條通路，使得資訊集中在一條通訊鏈路上，不能進行動態分配，以平衡負載。而路由器的路由協議演算法可以避免這一點，OSPF路由協議演算法不但能產生多條路由，而且能為不同的網路應用選擇各自不同的最佳路由。

3.廣播控制：交換機只能縮小衝突域，而不能縮小廣播域。整個交換式網路就是一個大的廣播域，廣播報文散到整個交換式網路。而路由器可以隔離廣播域，廣播報文不能通過路由器繼續進行廣播.

4.子網劃分：交換機只能識別MAC地址。MAC地址是實體地址，而且採用平坦的地址結構，因此不能根據MAC地址來劃分子網。而路由器識別IP地址，IP地址由網路管理員分配，是邏輯地址且IP地址具有層次結構，被劃分成網路號和主機號，可以非常方便地用於劃分子網，路由器的主要功能就是用於連線不同的網路。

5.保密問題：雖說交換機也可以根據幀的源MAC地址、目的MAC地址和其他幀中內容對幀實施過濾，但路由器根據報文的源IP地址、目的IP地址、TCP埠地址等內容對報文實施過濾，更加直觀方便。

人工交換

電訊號交換的`歷史應當追溯到電話出現的初期。當電話被髮明後，只需要一根足夠長的導線，加上末端的兩臺電話，就可以使相距很遠的兩個人進行語音交談。

電話增多後，要使每個擁有電話的人都能相互通訊，我們不可能每兩臺電話機之間都拉上一根線。於是人們設立了電話局，每個電話使用者都接一根線到電話局的一個大電路板上。當A希望和B通話時，就請求電話局的接線員接通B的電話。接線員用一根導線，一頭插在A接到電路板上的孔，另一頭插到B的孔，這就是“接續”，相當於臨時給A和B拉了一條電話線，這時雙方就可以通話了。當通話完畢後，接線員將電線拆下，這就是“拆線”。整個過程就是“人工交換”，它實際上就是一個“合上開關”和“斷開開關”的過程。因此，把“交換”譯為“開關”從技術上講更容易讓人理解。

電路程控

人工交換的效率太低，不能滿足大規模部署電話的需要。隨著半導體技術的發展和開關電路技術的成熟，人們發現可以利用電子技術替代人工交換。電話終端使用者只要向電子裝置傳送一串電訊號，電子裝置就可以根據預先設定的程式，將請求方和被請求方的電路接通，並且獨佔此電路，不會與第三方共享(當然，由於設計缺陷的緣故，可能會出現多人共享電路的情況，也就是俗稱的“串線”)。這種交換方式被稱為“程控交換”。而這種裝置也就是“程控交換機”。

由於程控交換的技術長期被髮達國家壟斷，裝置昂貴，我國的電話普及率一直不高。隨著當年華為、中興通訊等企業陸續自主研製出程控交換機，電話在我國得到迅速地普及。

語音程控交換機普遍使用的通訊協議為七號信令(Signalling System No.7)

集線比較

1.從OSI體系結構來看，集線器屬於第一層物理層裝置，而交換機屬於OSI的第二層資料鏈路層裝置。也就是說集線器只是對資料的傳輸起到同步、放大和整形的作用，對於資料傳輸中的短幀=碎片等無法進行有效的處理，不能保證資料傳輸的完整性和正確性;而交換機不但可以對資料的傳輸做到同步、放大和整形，而且可以過濾短幀、碎片等。

2.從工作方式看，集線器是一種廣播模式，也就是說集線器的某個埠工作的時候，其它所有埠都能夠收聽到資訊，容易產生廣播風暴，當網路較大時網路效能會受到很大影響;而交換機就能夠避免這種現象，當交換機工作的時候，只有發出請求的埠與目的埠之間相互響應而不影響其它埠，因此交換機就能夠隔離衝突域並有效地抑制廣播風暴的產生。

3.從頻寬來看，集線器不管有多少個埠，所有埠都共享一條頻寬，在同一時刻只能有兩個埠傳送資料，其它埠只能等待，同時集線器只能工作 在半雙工模式下;而對於交換機而言，每個埠都有一條獨佔的頻寬，當兩個埠工作時不影響其它埠的工作，同時交換機不但可以工作 在半雙工模式下而且可以工作在全雙工模式下。