交換機(jī)是一種擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，可以為子網(wǎng)絡(luò)提供更多的連接端口，以連接更多的計(jì)算機(jī)。例如：你住在一個(gè)小區(qū)的一棟樓里，樓上，樓下有什么事叫一聲就知道了。但是住的人多了之后，就會(huì)出現(xiàn)噪音擾民的問(wèn)題，你聽(tīng)到的大部分內(nèi)容都與你無(wú)關(guān)。所以我們一起同意，社區(qū)內(nèi)的一切都以信件的形式通過(guò)門衛(wèi)傳遞，社區(qū)外的通信由門衛(wèi)和郵遞員傳遞。這樣就不能解決噪音擾民的問(wèn)題。傳播室負(fù)責(zé)社區(qū)內(nèi)的通信，郵遞員負(fù)責(zé)社區(qū)外的通信。不能沒(méi)有門衛(wèi)行嗎？是的，如果小區(qū)人不多，完全不需要門衛(wèi)這個(gè)角色。但是，如果社區(qū)里有很多人，沒(méi)有守門員的角色，郵遞員的負(fù)擔(dān)就會(huì)大大增加。本來(lái)他一到小區(qū)門口就把成捆的信留給守門員就走了，現(xiàn)在要挨家挨戶敲門。

喊聲等于集線器，門衛(wèi)等于交換機(jī)，郵遞員等于路由器。為了與外界通信，必須使用路由器；家庭網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)終端不多，路由器可以扮演交換機(jī)的角色；網(wǎng)吧和中大企業(yè)需要使用交換機(jī)來(lái)分擔(dān)內(nèi)部通信壓力；01交換機(jī)在OSI參考模型的第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）工作。交換機(jī)是一種多端口的網(wǎng)橋，可以在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上連接不同的設(shè)備。在數(shù)據(jù)鏈路層中，交換機(jī)使用MAC地址將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)設(shè)備，通過(guò)報(bào)文交換接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。一些交換機(jī)引入路由功能，可以在網(wǎng)絡(luò)層轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，一般稱為三層交換機(jī)或多層交換機(jī)。交換機(jī)在MAC地址基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議透明。

當(dāng)每個(gè)端口成功連接時(shí)，交換機(jī)內(nèi)部的CPU將通過(guò)對(duì)應(yīng)MAC地址和端口形成MAC表。在通信過(guò)程中，發(fā)送到MAC地址的數(shù)據(jù)包只會(huì)發(fā)送到相應(yīng)的端口，而不是所有的端口。因此，交換機(jī)可用于劃分?jǐn)?shù)據(jù)鏈路層廣播，即沖突域；但它不能劃分網(wǎng)絡(luò)層廣播，即廣播域。02交換機(jī)在操作過(guò)程中觀察每個(gè)端口的數(shù)據(jù)幀，獲取源MAC地址，不斷收集數(shù)據(jù)，在內(nèi)部高速緩存中創(chuàng)建MAC地址和端口映射表。當(dāng)在映射表中發(fā)現(xiàn)交換機(jī)接收到的數(shù)據(jù)幀的目的地時(shí)，交換機(jī)將數(shù)據(jù)幀送到相應(yīng)的端口。如果找不到，將數(shù)據(jù)幀廣播到端口所屬虛擬局域網(wǎng)(VLAN)的所有端口。如果有響應(yīng)數(shù)據(jù)包，交換機(jī)將在映射表中添加新的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

當(dāng)交換機(jī)第一次加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，所有數(shù)據(jù)幀將發(fā)送到虛擬局域網(wǎng)的所有端口，直到交換機(jī)學(xué)習(xí)到每個(gè)MAC地址。這樣，當(dāng)交換機(jī)剛剛啟動(dòng)時(shí)，它類似于傳統(tǒng)的共享集線器，直到映射表創(chuàng)建，它才能真正發(fā)揮其性能。這種方式改變了共享以太網(wǎng)的方式，就像在不同的駕駛方向鋪設(shè)立交橋一樣，不同方向的汽車可以同時(shí)通過(guò)，從而大大提高了流量。提供多端口的二層橋接是以太網(wǎng)交換機(jī)的核心功能，許多交換機(jī)也提供其他級(jí)別的服務(wù)。這種不僅提供橋接功能的交換機(jī)也被稱為多層交換機(jī)。多層交換機(jī)可以在多個(gè)層面學(xué)習(xí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也可以在一層或多層上轉(zhuǎn)發(fā)。

在不控制任何流量的情況下，一層一層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)，如集線器。除進(jìn)入端口外，任何進(jìn)入端口的數(shù)據(jù)包都將被轉(zhuǎn)發(fā)到所有其他端口。由于每個(gè)數(shù)據(jù)包都會(huì)分發(fā)到所有端口，沖突會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，從而限制其整體能力。三層三層交換機(jī)可以處理第三層網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，用于連接不同的網(wǎng)段，通過(guò)查詢和學(xué)習(xí)缺失的網(wǎng)關(guān)來(lái)創(chuàng)建兩個(gè)網(wǎng)段之間的直接連接。多子網(wǎng)連接在局域網(wǎng)中，最好選擇三層交換機(jī)，尤其是在不同子網(wǎng)數(shù)據(jù)交換頻繁的環(huán)境中。當(dāng)然，如果子網(wǎng)之間的通信不是很頻繁，使用路由器是可以理解的，也可以達(dá)到子網(wǎng)安全隔離和相互通信的目的。根據(jù)實(shí)際需要確定具體情況。

三層交換機(jī)可以實(shí)現(xiàn)路由器的全部或部分功能，但只能用于同類型局域網(wǎng)之間的互聯(lián)。這樣，三層交換機(jī)可以像二層交換機(jī)一樣通過(guò)MAC地址標(biāo)志數(shù)據(jù)包，也可以像傳統(tǒng)路由器一樣在兩個(gè)局域網(wǎng)之間轉(zhuǎn)發(fā)功能較弱的路由。其路由轉(zhuǎn)發(fā)不是通過(guò)軟件維護(hù)的路由表，而是通過(guò)特殊的ASIC芯片處理這些轉(zhuǎn)發(fā)；四層交換機(jī)可以處理第四層傳輸層協(xié)議，將會(huì)話綁定到特定的IP地址，實(shí)現(xiàn)虛擬IP；七層更智能的交換器可以充分利用頻寬資源過(guò)濾、識(shí)別和處理應(yīng)用層數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的交換設(shè)備。雖然交換機(jī)很少參與家庭網(wǎng)絡(luò)，但它是非常重要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之一。它可以擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，提供更多的網(wǎng)絡(luò)連接端口，并確保網(wǎng)絡(luò)的有效和穩(wěn)定的連接。