对交换机的认识与理解 交换机对网络的影响

什么是交换机

什么是交换机？交换 switching 是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成

对交换机的认识与理解 交换机对网络的影响

的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机 switch

就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。

交换和交换机早起源于电话通讯系统（PSTN），我们现在还能在老电影中看到这样

的场面：首长（主叫用户）拿起话筒来一阵猛摇，局端是一排插满线头的机器，戴着耳麦

的话务接到连接要求后，把线头插在相应的出口，为两个用户端建立起连接，直到通

话结束。这个过程就是通过人工方式建立起来的交换。当然现在我们早已普及了程控交换

机，交换的过程都是自动完成。

在计算机网络系统中，交换概念的提出是对于共享工作模式的改进。我们以前介绍过

的HUB 集线器就是一种共享设备，HUB本身不能识别目的地址，当同一局域网内的A主机给

B主机传输数据时，数据包在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通

过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。也就是说，在这种工作方式下，同一时刻网

络上只能传输一组数据帧的通讯，如果发生碰撞还得重试。这种方式就是共享网络带宽。

交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在

这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定

目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将

数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会

“学习”新的地址，并把它添加入内部地址表中。

使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照地址表，交换机只允许必要的网络流量

通过交换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效的隔离广播风暴，减少误包和错包的出

现，避免共享冲突。

交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网段

，连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。当节点A向节点

D发送数据时，节点B可同时向节点C发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽，都

有着自己的虚拟连接。假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机，那么该交换机这时的总

流通量就等于2×10Mbps＝20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB时，一个HUB的总流通量也不

会超出10Mbps。

总之，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换

机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收

者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。

交换机的应用

作为局域网的主要连接设备，以太网交换机成为应用普及快的网络设备之一。随着

交换技术的不断发展，以太网交换机的价格急剧下降，交换到桌面已是大势所趋。

如果你的以太网络上拥有大量的用户、繁忙的应用程序和各式各样的服务器，而且你

还未对网络结构做出任何调整，那么整个网络的性能可能会非常低。解决方法之一是在以

太网上添加一个10/100Mbps的交换机，它不仅可以处理10Mbps的常规以太网数据流，而且

还可以支持100Mbps的快速以太网连接。

如果网络的利用率超过了40％，并且碰撞率大于10％，交换机可以帮你解决一点问题

。带有100Mbps快速以太网和10Mbps以太网端口的交换机可以全双工方式运行，可以建立起

专用的20Mbps到200Mbps连接。

不仅不同网络环境下交换机的作用各不相同，在同一网络环境下添加新的交换机和增

加现有交换机的交换端口对网络的影响也不尽相同。充分了解和掌握网络的流量模式是能

否发挥交换机作用的一个非常重要的因素。因为使用交换机的目的就是尽可能的减少和过

滤网络中的数据流量，所以如果网络中的某台交换机由于安装位置设置不当，几乎需要转

发接收到的所有数据包的话，交换机就无法发挥其优化网络性能的作用，反而降低了数据

的传输速度，增加了网络延迟。

除安装位置之外，如果在那些负载较小，信息量较低的网络中也盲目添加交换机的话

，同样也可能起到负面影响。受数据包的处理时间、交换机的缓冲区大小以及需要重新生

成新数据包等因素的影响，在这种情况下使用简单的HUB要比交换机更为理想。因此，我们

不能一概认为交换机就比HUB有优势，尤其当用户的网络并不拥挤，尚有很大的可利用空间

时，使用HUB更能够充分利用网络的现有资源。

交换机的三种交换方式

1.直通式（Cut Through）

直通方式的以太网交换机可以理解为在各端口间是纵横交叉的线路矩阵电话交换机。

它在输入端口检测到一个数据包时，检查该包的包头，获取包的目的地址，启动内部的动

态查找表转换成相应的输出端口，在输入与输出交叉处接通，把数据包直通到相应的端口

，实现交换功能。由于不需要存储，延迟非常小、交换非常快，这是它的优点。它的缺点

是，因为数据包内容并没有被以太网交换机保存下来，所以无法检查所传送的数据包是否

有误，不能提供错误检测能力。由于没有缓存，不能将具有不同速率的输入/输出端口直接

接通，而且容易丢包。

2.存储转发（Store ＆ Forward）

存储转发方式是计算机网络领域应用为广泛的方式。它把输入端口的数据包先存储

起来，然后进行CRC（循环冗余码校验）检查，在对错误包处理后才取出数据包的目的地址

，通过查找表转换成输出端口送出包。正因如此，存储转发方式在数据处理时延时大，这

是它的不足，但是它可以对进入交换机的数据包进行错误检测，有效地改善网络性能。尤

其重要的是它可以支持不同速度的端口间的转换，保持高速端口与低速端口间的协同工作

。3.碎片隔离（Fragment Free）

这是介于前两者之间的一种解决方案。它检查数据包的长度是否够64个字节，如果小

于64字节，说明是假包，则丢弃该包；如果大于64字节，则发送该包。这种方式也不提供

数据校验。它的数据处理速度比存储转发方式快，但比直通式慢。

交换机分类

从广义上来看，交换机分为两种：广域网交换机和局域网交换机。广域网交换机主要

应用于电信领域，提供通信用的基础平台。而局域网交换机则应用于局域网络，用于连接

终端设备，如PC机及网络打印机等。从传输介质和传输速度上可分为以太网交换机、快速

以太网交换机、千兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。从规模应

用上又可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机等。各厂商划分的尺度并不是

完全一致的，一般来讲，企业级交换机都是机架式，部门级交换机可以是机架式（插槽数

较少），也可以是固定配置式，而工作组级交换机为固定配置式（功能较为简单）。另一

方面，从应用的规模来看，作为骨干交换机时，支持500个信息点以上大型企业应用的交换

机为企业级交换机，支持300个信息点以下中型企业的交换机为部门级交换机，而支持100

个信息点以内的交换机为工作组级交换机。本文所介绍的交换机指的是局域网交换机。

交换机功能

交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。目前

交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN（虚拟局域网）的支持、对链路汇聚的支持，甚

至有的还具有防火墙的功能。

交换机除了能够连接同种类型的网络之外，还可以在不同类型的网络（如以太网和快

速以太网）之间起到互连作用。如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或FDDI等的高

速连接端口，用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带

宽。

一般来说，交换机的每个端口都用来连接一个独立的网段，但是有时为了提供更快的

接入速度，我们可以把一些重要的网络计算机直接连接到交换机的端口上。这样，网络的

关键服务器和重要用户就拥有更快的接入速度，支持更大的信息流量。

交换机的英文名称之为“Switch”，它是集线器的升级换代产品，从外观上来看，它与集线器基本上没有多大区别，都是带有多个端口的长方体。交换机是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。

“交换”和“交换机”早起源于电话通讯系统PSTN。我们以前经常在电影或电视中看到一些老的影片时常看到有人在电话机旁狂摇几下（注意不是拨号），然后就说：给我接XXX，话务员接到要求后就会把相应端线头插在要接的端子上，即可通话。其实这就是原始的电话交换机系统，只不过它是一种人工电话交换系统，不是自动的，也不是我们所指的计算机交换机，但是今天的交换机也就是在这个电话交换机技术上发展而来的。

交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流量控制。目前一些交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN（虚拟局域网）的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具有路由和防火墙的功能。

交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上。控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的MAC地址（网卡的硬件地址）对照表以确定目的MAC的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵直接将数据迅速包传送到目的节点，而不是所有节点，目的MAC若不存在才广播到所有的端口。这种方式我们可以明显地看出一方面效率高，不会浪费网络资源，只是对目的地址发送数据，一般来说不易产生网络堵塞；另一个方面数据传输安全，因为它不是对所有节点都同时发送，发送数据时其它节点很难侦听到所发送的信息。这也是交换机为什么会很快取代集线器的重要原因之一。

交换机与集线器的区别主要体现在如下几个方面：

（1）在OSI/RM（OSI参考模型）中的工作层次不同

交换机和集线器在OSI／RM开放体系模型中对应的层次就不一样，集线器是同时工作在层（物理层）和第二层（数据链路层），而交换机至少是工作在第二层，更高级的交换机可以工作在第三层（网络层）和第四层（传输层）。

（2）交换机的数据传输方式不同

集线器的数据传输方式是广播（broadcast）方式，而交换机的数据传输是有目的的，数据只对目的节点发送，只是在自己的MAC地址表中找不到的情况下次使用广播方式发送，然后因为交换机具有MAC地址学习功能，第二次以后就不再是广播发送了，又是有目的的发送。这样的好处是数据传输效率提高，不会出现广播风暴，在安全性方面也不会出现其它节点侦听的现象。

（3）带宽占用方式不同

在带宽占用方面，集线器所有端口是共享集线器的总带宽，而交换机的每个端口都具有自己的带宽，这样就交换机实际上每个端口的带宽比集线器端口可用带宽要高许多，也就决定了交换机的传输速度比集线器要快许多。

（4）传输模式不同

集线器只能采用半双工方式进行传输的，因为集线器是共享传输介质的，这样在上行通道上集线器一次只能传输一个任务，要么是接收数据，要么是发送数据。而交换机则不一样，它是采用全双工方式来传输数据的，因此在同一时刻可以同时进行数据的接收和发送，这不但令数据的传输速度大大加快，而且在整个系统的吞吐量方面交换机比集线器至少要快一倍以上，因为它可以接收和发送同时进行，实际上还远不止一倍，因为端口带宽一般来说交换机比集线器也要宽许多倍。

总之，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。目前，主流的交换机厂商以国外的CISCO(思科)、3COM、安奈特为代表，国内主要有华为、D-LINK等。

ISDN交换机

ISDN的目的是使多种业务综合利用一个网络。ISDN交换机就是能交换多种业务的交换机。鉴于ISDN仍以 64kb/s电路交换为基础，ISDN交换机可由数字程控电话交换机配置必要的ISDN接口和相应的控制与管理系统及软件改造而成。在现阶段，ISDN交换机本身并不非要具备完全的分组交换功能，但应能与公用或专用分组交换数据网及用户电报网互通。

ISDN交换机的功能结构如图2-12所示。其中，一层功能对数字用户进行连接；二层功能进行D信道2层协议处理；64kb/s电路交换功能执行64kb/s电路交换；S信息处理与交换控制功能以D信道协议为基础执行信令和控制信号的交换；P信息处理功能分出/插入D信道中的分组信息；分组交换互通功能进行互通信令处理、呼叫选路、兼容性检查和内部分组呼叫的连接。

ATM交换机是一种建立网络的十分有用的工具，它的特点是不但速度快，而且可以同时控数据、图像和语音等信息。ATM技术诞生有其必然性，随着信息化的到来，人们对通信的需求已远远超出传统电话及电报业务，数据通信、宽带通信需求日益增大，由于它们的带宽及业务量要求不同，传统通信手段已很难实现。例如，现有的网络都是为某种特定业务设计的，往往不适用其它业务：有线电视网不能传送电话业务，而电信网也不能传送电视信号。很显然这些网络技术对新业务的支持能力不够。人们希望将来只有一个网络存在，它不依赖于业务，可灵活、安全、经济、有效地利用所有资源，ATM技术就被视为实现的关键技术。采用ATM建立网络能够将局域网和广域网综合起来，而且ATM也是建立在公共标准基础之上的。在本文中，笔者将讨论，在建立ATM网络时，你应该考虑哪些方面的问题。

ATM交换机

ATM是使用异步时分复用技术的快速分组交换方式，它将信息流分割成固定长度的ATM信元，能比较容易地实现各种信息流混合在一起的多媒体通信，能根据业务类型、传输速率等要求动态分配有效容量，对高速信息元传输频次高，对低速信息元传输频次低。因此ATM能采用单一的交换方式，支持从窄带话音、数据传输到HDTV等范围极广的各种业务。例如要做局域网仿真时需要多少工作站，某些交换机是以接口来计算的，其他方面会较为灵活些；可以支持多少仿真的局域网，以及在每个仿真的局域网中可支持多少客户等。ATM的运作能力表现在一个典型的ATM交换机应有人线和出线处理、ATM交换单元和ATM控制三个基本部分，其中ATM交换单元是关键，它按照要求将人线上的ATM信元转送到需要的出线上去，从而完成交换动作。

以太网交换机

以太网交换机是一种“网桥”设备。传统的网桥是这样工作的，一开始它接收以太网帧，然后，把它们发送到除接收端口之外的全部其它端口。以太网交换机具允许允许双绞线连接的能力。它渐学习哪一个端口连接了哪些MAC地址。这时候，网桥就变成了一台学习设备，能够存储在一个端口上看到的全部的MAC地址表。当一个帧需要发出时，网桥将查看在网桥表中的目标MAC地址，并且知道应该在哪一个端口发送这个帧。这种仅向正确的主机发送数据的能力是交换技术中的一个巨大的进步，因为这可能显著减少通信冲突。如果在网桥表中没有目标MAC地址，交换机就简单地把数据发送到全部端口。这是首次发现主机到底在什么地方的惟一方法，因此，正如你看到的那样，把数据发送到全部端口是交换技术中的一个重要原则。这个原则在路由中也非常必要。

交换机名词解释

交换机其实是一种开关，用于电信号转化成网络信号，可以接入任何两个网络节点，并且提供专门的电信号通路，经常使用就是太网交换机。

目前我们使用的交换机，主要功能对物理编址，和一些网络错误的校验，一些交换机还有新的功能，对局域网有一定的支持，还有的交换机还有防火墙等功能。

所谓交换，其实就是对两个端口的要传输数据信息的需要，利用人工把要传输的信息发送到路由上，但是由于交换机的工作位置不同，并且把交换机分为局域交换机和广交换机，其中交换机很多个端口，

每一个端口都有一个功能，端口可以连接局域网和工作站。

什么是交换机?

交换”和“交换机”早起源于电话通讯系统（PSTN）。我们以前经常在电影或电视中看到一些老的影片时常看到有人在电话机旁狂摇几下（注意不是拨号），然后就说：跟我接XXX，话务接线员接到要求后就会把相应端线头插在要接的端子上，即可通话。其实这就是原始的电话交换机系统，只不过它是一种人工电话交换系统，不是自动的，也不是我们今天要谈的程控交换机，但是我们现在要讲的程控交换机也就是在这个电话交换机技术上发展而来的。

自1876年美国贝尔发明电话以来，随着需求的日益增长和科技水平的不断提高，电话交换技术处于迅速的变革和发展之中。其历程可分为三个阶段：人工交换、机电交换和电子交换。

早在1878年就出现了人工交换机，它是借助话务员进行话务接续，显然其效率是很低的。15年后步进制的交换机问世，它标志着交换技术从人工时代迈入机电交换时代。这种交换机属于“直接控制”方式，即用户可以通过话机拨号脉冲直接控制步进接续器做升降和旋转动作。从而自动完成用户间的接续。这种交换机虽然实现了自动接续，但存在着速度慢、效率低、杂音大与机械磨损严重等缺点。

直到1938年发明了纵横制(cross bar)交换机才部分解决了上述问题，相对于步进制交换机，它有两方面重要改进：1.利用继电器控制的压接触接线阵列代替大幅度动作的步进接线器，从而减少了磨损和杂音，提高了可靠性和接续速度；2.由直接控制过渡到间接控制方式,这样用户的拨号脉冲不在直接控制接线器动作,而先由记发器接收,存储,然后通过标志器驱动接线器,以完成用户间接续。这种间接控制方式将控制部分与话路部分分开,提高了灵活性和控制效率,加快了速度。由于纵横制交换机具有一系列优点,因而它在电话交换发展上占有重要的地位,得到了广泛的应用,直到现在,世界上相当多的和我国少数地区的公用电话通信网仍在使用纵横交换机

随着半导体器件和计算机技术的诞生与迅速发展,猛烈地冲击着传统的机电式交换结构,使之走向电子化。美国贝尔公司经过艰苦努力于1965年生产了世界上台商用存储程序控制的电子交换机(No.1 ESS),这一成果标志着电话交换机从机电时代跃入电子时代,使交换技术发生时代的变革。由于电子交换机具有体积小、速度快、便于提供有效而可靠的服务等优点,引起世界各国的极大兴趣。在发展过程中相继研制出各种类型的电子交换机。

二、交换机的分类

就控制方式而论,主要分两大类：

1、布线逻辑控制(WLC,Wired Logic Control)它是通过布线方式实现交换机的逻辑控制功能，通常这种交换机仍使用机电接线器而将控制部分更新成电子器件，因此称它为布控半电子式交换机，这种交换机相对于机电交换机来说，虽然在器件与技术上向电子化迈进了一大步，但它基本上继承与保留了纵横制交换机布控方式的弊端，体积大，业务与维护功能低，缺乏灵活性，因此它只是机电式向电子式演变历程中的过度性产物。

2、存储程序控制(SPC,Stored Program Control)它是将用户的信息和交换机的控制，维护管理功能预先变成程序存储到计算机的存储器内。当交换机工作时，控制部分自动监测用户的状态变化和所拨号码，并根据要求执行程序，从而完成各种交换功能。通常这种交换机属于全电子型，采用程序控制方式，因此称为存储程序控制交换机，或简称为程控交换机。

程控交换机按用途可分为市话，长话和用户交换机；

按接续方式可分为空分和时分交换机。

程控交换机按信息传送方式可分为：模拟交换机和数字交换机。

由于程控空分交换机的接续网络(或交换网络)采用空分接线器(或交叉点开关阵列)，且在话路部分中一般传送和交换的是模拟话音信号，因而习惯称为程控模拟交换机，这种交换机不需进行话音的模数转换(编解码)，用户电路简单，因而成本低，目前主要用作小容量模拟用户交换机。

程控时分交换机一般在话路部分中传送和交换的是模拟话音信号，因而习惯称为程控数字交换机，随着数字通信与脉冲编码调制(PCM)技术的迅速发展和广泛应用，世界各先进自60年代开始以极大的热情竞相研制数字程控交换机，经过艰苦的努力，法国首先于1970年在拉尼翁(Lanion)成功开通了世界上个程控数字交换系统E10，它标志着交换技术从传统的模拟交换进入数字交换时代。由于程控数字交换技术的先进性和设备的经济性，使电话交换跨上了一个新的台阶，而且对开通非话业务，实现综合业务数字交换奠定了基础，因而成为交换技术的主要发展方向，随着微处理器技术和专用集成电路的飞速发展，程控数字交换的优越性愈加明显的展现出来。目前所生产的中大容量的程控交换机全部为数字式的。

90年代后，我国逐渐出现了一批自行研制的大中型容量的具有先进水平的数字程控局用交换机，典型的如深圳华为公司的C&C08系列、西安大唐的SP30系列、深圳中兴的ZXJ系列等等，这些交换机的出现，表明在窄带交换机领域，我们的研发技术已经达到了世界水平。随着时代的发展，目前的交换机系统逐渐融合ATM、无线通信、接入网技术、HDSL、ASDL、视频会议等先进技术。可以想象，今后的交换机系统，将不仅仅是语音传输系统，而是一个包含声音、文字、图象的高比特宽带传输系统，并深入到千家万户之中。IP电话就是其应用一例。世界上传统交换机厂商目前正努力研制，并通过与计算机厂商的合作和交流，来达到这一目的。

三、交换机的现在与将来——程控交换机的特点与技术动向

程控数字交换机是现代数字通信技术、计算机技术与大规模集成电路(LSI)有机结合的产物。先进的硬件与日臻完美的软件综合于一体，赋予程控交换机以众多的功能和特点，使它与机电交换机相比，有以下优点：

1. 体积小，重量轻，功耗低，它一般只有纵横制交换机体积的1/8-1/4，大大压缩了机房占用面积，节省了费用。

2. 能灵活的向用户提供众多的新业务服务功能。由于采用SPC技术，因而可以通过软件方便的增加或修改交换机功能，向用户提供新型服务，如缩位拨号、呼叫等待、呼叫传递、呼叫转移、遇忙回叫、热线电话、会议电话，给用户带来了很大的方便。

3. 工作稳定可靠、维护方便，由于程控交换机一般采用大规模集成电路(LSI)电路或专用集成电路(ASIC)，因而有很高的可靠性。它通常采用冗余技术或故障自动诊断措施，以进一步提高系统的可靠性。此外，程控交换机借助故障诊断程序对故障自动进行检测和定位，以及时地发现与排除故障，从而大大减少了维护工作量。系统还可方便地提供自动计费，话务量记录，服务质量自动监视，超负荷控制等功能，给维护管理工作带来了方便。

4. 便于采用新型共路信号方式(CCS,Common Channel Signalling) 。由于程控数字交换机与数字传输设备可以直接进行数字连接，提供高速公共信号信道，适于采用先进的CCITT 7号信令方式，从而使得信令传送速度快、容量大、效率高，并能适应未来新业务与交换网控制的特点，为实现综合业务网(ISDN,Integrated Services Digital Network)创造必要的条件。

5. 易于与数字终端，数字传输系统联接，实现数字终端，传输与交换的综合与统一。可以扩大通信容量，改善通话质量，降低通信系统投资，并为发展综合数字网(IDN)和综合业务数字网(ISDN)奠定基础。

当前程控交换技术的发展动向和趋势为：

1. 研制新型专用大规模集成电路，提高硬件集成度和模块化水平，以进一步减少体积，降低成本，增强功能及提高可靠性。

2. 提高控制的分散，灵活程度和可靠性，逐步采用全分散方式。

3. 采用CCITT(ITU)建议的高级语言(如CHILL、SDL、MML),提高软件水平和模块化速度。加强支援系统的开发，建立强大的软件生成系统。

4. 积极推行共路信号系统。

5. 逐步引入非话业务，如数据，图文传真，用户电报(Telex)与智能用户电报(Teletax),可视数据(Videotex),图文传视(Teletext)及电子邮件(Electronic Mail),图象信息等，开发相应的接口，构成综合信息交换系统。

6. 增强程控交换系统与其它类型通信网(如传真网，分组交换网或公用数据网，计算机局域网等)的接口，联接与组网能力。

7. 为适应高速信息业务日益增长的需求和光纤通信的发展，开展宽带综合业务数字网(B-ISDN)环境下交换理论，体制与关键技术的研究。目前研究的重点之一为异步转移方式ATM。

四、用户交换机的作用

电话交换机有四种基本呼叫作用，根据进出交换机的呼叫流向及发起呼叫的起源，可以将呼叫分为：本局呼叫、出局呼叫、入局呼叫和转移呼叫。 将交换机理解为一个交换局，本局一个用户发起的呼叫，根据呼叫的流向可以分为出局呼叫或本局呼叫。主叫用户生成去话，被叫用户是本局中的另一个用户时，即本局呼叫；被叫用户不是本局的用户，交换机需要将呼叫接续到其他的交换机时，即形成出局呼叫。相应地，从其他交换机发来的来话，呼叫本局的一个用户时，生成入局呼叫；呼叫的不是本局的一个用户，由交换机又接续（交换）到其他的交换机，交换机只提供汇接中转的功能，则形成转移呼叫。除了汇接局一般只具备“转接呼叫”的功能外，每个局的电话交换机都具备这四种呼叫的处理能力。至于长途和特种服务呼叫，可以看做是呼叫流向固定的出局呼叫。

用户交换机是机关工矿企业等单位内部进行电话交换的一种专用交换机，其基本功能是完成单位内部用户的相互通话，但也装有出入中继线可接入公用电话网的市内网部分和网中用户通话(包括市内通话，国内长途通话和长话)。由于这类交换机系单位内部专用，故可根据用户需要增加若干附加性能以提供使用上的方便。因此这类交换机具有较大的灵活性。什么是交换机？

用户交换机是市话网的重要组成部分，是市话交换机的一种补充设备，因为它为市话网承担了大量的单位内部用户间的话务量，减轻了市话网的话务负荷。另外用户交换机在各单位分散设置，更靠近用户，因而缩短了用户线距离，节省了用户电缆。同时用少量的出入中继线接入市话网，起到话务集中的作用。从这些方面讲，使用用户交换机都有较大的经济意义。因此公用网建设中，不能缺少用户交换机的作用。

用户交换机在技术上的发展趋势是采用程控用户交换机，采用新型的程控数字用户交换机不仅可以交换电话业务，而且可以交换数据等非话业务，做到多种业务的综合交换与传输。

五、程控电话交换机的基本构成

程控电话交换机的主要任务是实现用户间通话的接续。基本划分为两大部分：话路设备和控制设备。话路设备主要包括各种接口电路(如用户线接口和中继线接口电路等)和交换(或接续)网络；控制设备在纵横制交换机中主要包括标志器与记发器，而在程控交换机中，控制设备则为电子计算机，包括处理器(CPU),存储器和输入/输出设备。程控交换机实质上是采用计算机进行“存储程序控制”的交换机，它将各种控制功能与方法编成程序，存入存储器，利用对外部状态的扫描数据和存储程序来控制，管理整个交换系统的工作。

1、 交换网络

交换网络的基本功能是根据用户的呼叫要求，通过控制部分的接续命令，建立主叫与被叫用户间的连接通路。在纵横制交换机中它采用各种机电式接线器(如纵横接线器，编码接线器，笛簧接线器等),在程控交换机中目前主要采用由电子开关阵列构成的空分交换网络，和由存储器等电路构成的时分接续网络。

2、用户电路

用户电路的作用是实现各种用户线与交换之间的连接，通常又称为用户线接口电路(SLIC,Subscriber Line Interface Circuit)。根据交换机制式和应用环境的不同，用户电路也有多种类型，对于程控数字交换机来说，目前主要有与模拟话机连接的模拟用户线电路(ALC)及与数字话机，数据终端(或终端适配器)连接的数字用户线电路(DLC)。

模拟用户线电路是适应模拟用户环境而配置的接口，其基本功能有；

馈电(Battery feed)：交换机通过用户线向共电式话机直流馈电；

过压保护(Overvoltage Protection)：防止用户线上的电压冲击或过压而损坏交换机。

振铃(Ringing)：向被叫用户话机馈送铃流。

监视(Supervision)： 借助扫描点监视用户线通断状态，以检测话机的摘机，挂机，拨号脉冲等用户线信号，转送给控制设备，以表示用户的忙闲状态和接续要求。

编解码(CODEC)：利用编码器和解码器(CODEC)，滤波器，完成话音信号的模数与数模交换，以与数字交换机的数字交换网络接口 。

混合(Hybrid)：进行用户线的2/4线转换，以满足编解码与数字交换对四线传输的要求。

测试(Test)：提供测试端口，进行用户电路的测试。

这7种功能常用个字母组成的缩写词(BORSCHT)代表。对于模拟程控交换机，不需要编解码功能；而在数字程控交换机中，除某些特定应用的小型交换机利用增量调制方式外，其它大部分均采用PCM编解码方式。数字用户线电路是为适应数字用户环境而设置的接口，它主要用来通过线路适配器(LAM)或数字话机(SOPHO-SET)与各种数据终端设备(DTE)如计算机，打印机，VDU,电传相连。

出入中继器

出入中继器是中继线与交换网络间的接口电路，用于交换机中继线的连接。它的功能和电路与所用的交换系统的制式及局间中继线信号方式有密切的关系。对模拟中继接口单元(ATU),其作用是实现模拟中继线与交换网络的接口，基本功能一般有：

发送与接收表示中继线状态(如示闲，占用，应答，释放等)的线路信号。

转发与接收代表被叫号码的记发器信号。

供给通话电源和信号音。

向控制设备提供所接收的线路信号。

对于简单的情况，某一交换机的中继器通过实线中继线与另一交换机连接，并采用用户环路信令，则该模拟中继器的功能与作用等效为一部“话机”。若采用其它更为复杂的信号方式，则中继器应实现相应的话音，信令的传输与控制功能。

数字中继线接口单元(DTU)的作用是实现数字中继线与数字交换网络之间的接口，它通过PCM有关时隙传送中继线信令，完成类似于模拟中继器所应承担的基本功能。但由于数字中继线传送的是PCM群路数字信号，因而它具有数字通信的一些特殊问题，如帧同步，时钟恢复，码型交换，信令插入与提取等，即要解决信号传送，同步与信令配合三方面的连接问题。

数字中继接口单位的基本功能包括帧与复帧同步码产生，帧调整，连零抑制，码型变换，告警处理，时钟恢复，帧同步搜索及局间信令插入与提取等，如同模拟用户电路的BORSCHT,也可将数字中继单元的上述8种功能概括为GAZPACHO。

4、 控制设备

控制部分是程控交换机的核心，其主要任务是根据外部用户与内部维护管理的要求，执行存储程序和各种命令，以控制相应硬件实现交换及管理功能。

程控交换机控制设备的主体是微处理器，通常按其配置与控制工作方式的不同，可分为集中控制和分散控制两类。为了更好的适应软硬件模块化的要求，提高处理能力及增强系统的灵活性与可靠性，目前程控交换系统的分散控制程度日趋提高，已广泛采用部分或完全分布式控制方式。

交换机也叫交换式集线器，是局域网中的一种重要设备。它可将用户收到的数据包根据目的地址转发到相应的端口。它与一般集线器的不同之处是：集线器是将数据转发到所有的集线器端口，既同一网段的计算机共享固有的带宽，传输通过碰撞检测进行，同一网段计算机越多，传输碰撞也越多，传输速率会变慢；而交换机每个端口为固定带宽，有独特的传输方式，传输速率不受计算机台数增加影响，所以它更。

交换机是数据链路层设备，它可将多个局域网网段连接到一个大型网络上。目前有许多类型的交换机，交换机的分类如图2-18所示。

根据架构特点，交换机可分为机架式、带扩展槽固定配置式、不带扩展槽固定配置式3种。

● 机架式交换机：是一种插槽式的交换机，这种交换机扩展性较好，可支持不同的网络类型。它是应用于高端的交换机。

● 带扩展槽固定配置式交换机：是一种有固定端口数并带少量扩展槽的交换机，这种交换机在支持固定端口类型网络的基础上，还可以通过扩展其他网络类型模块来支持其他类型网络。

● 不带扩展槽固定配置式交换机：仅支持一种类型的网络(一般是以太网)，可应用于小型企业或办公室环境下的局域网，应用很广泛。

根据传输介质和传输速度，交换机可以分为以太网交换机、令牌环交换机、FDDI交换机、ATM交换机、快速以太网交换机和千兆以太网交换机等多种，这些交换机分别适用于以太网、快速以太网、FDDI、ATM和令牌环网等环境。

根据应用规模，交换机可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机。

● 企业级交换机：属于高端交换机，它采用模块化的结构，可作为网络骨干来构建高速局域网。

● 部门级交换机：面向部门的以太网交换机，可以是固定配置，也可以是模块配置，一般有光纤接口。它具有较为突出的智能型特点。

工作组交换机是传统集线器Hub的理想替代产品，一般为固定配置，配有一定数目的10Base T或10/100Base TX以太网口。

根据OSI的分层结构，交换机可分为二层交换机、三层交换机等。

二层交换机是指工作在OSI参考模型的第2层(数据链路层)上的交换机，主要功能包括物理编址、错误校验、帧序列以及流控制。一个纯第2层的解决方案，是的方案，但它在划分子网和广播限制等方面提供的控制少。

三层交换机是一个具有3层交换功能的设备，即带有第3层路由功能的第2层交换机。

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计算机网络往往由许多种不同类型的网络互连连接而成。如果几个计算机网络只是在物理上连接在一起，它们之间并不能进行通信，那么这种“互连”并没有什么实际意义。因此通常在谈到“互连”时，就已经暗示这些相互连接的计算机是可以进行通信的，也就是说，从功能上和逻辑上看，这些计算机网络已经组成了一个大型的计算机网络，或称为互联网络，也可简称为互联网、互连网。

将网络互相连接起来要使用一些中间设备（或中间系统），ISO的术语称之为中继（relay）系统。根据中继系统所在的层次，可以有以下五种中继系统：

1.物理层（即常说的层、层L1）中继系统，即转发器（repeater）。

2.数据链路层（即第二层，层L2），即网桥或桥接器（bridge）。

3.网络层（第三层，层L3）中继系统，即路由器（router）。

4.网桥和路由器桥路器（brouter）兼有网桥和路由器的功能。

5.在网络层以上的中继系统，即（gateway）.

当中继系统是转发器时，一般不称之为网络互联，因为这仅仅是把一个网络扩大了，而这仍然是一个网络。高层由于比较复杂，目前使用得较少。因此一般讨论网络互连时都是指用交换机和路由器进行互联的网络。本文主要阐述交换机和路由器及其区别。

交换机和路由器

“交换”是今天网络里出现频率的一个词，从桥接到路由到ATM直至电话系统，无论何种场合都可将其套用，搞不清到底什么才是真正的交换。其实交换一词早出现于电话系统，特指实现两个不同电话机之间话音信号的交换，完成该工作的设备就是电话交换机。所以从本意上来讲，交换只是一种技术概念，即完成信号由设备入口到出口的转发。因此，只要是和符合该定义的所有设备都可被称为交换设备。由此可见，“交换”是一个涵义广泛的词语，当它被用来描述数据网络第二层的设备时，实际指的是一个桥接设备；而当它被用来描述数据网络第三层的设备时，又指的是一个路由设备。

我们经常说到的以太网交换机实际是一个基于网桥技术的多端口第二层网络设备，它为数据帧从一个端口到另一个任意端口的转发提供了低时延、低开销的通路。

由此可见，交换机内部核心处应该有一个交换矩阵，为任意两端口间的通信提供通路，或是一个快速交换总线，以使由任意端口接收的数据帧从其他端口送出。在实际设备中，交换矩阵的功能往往由专门的芯片（ASIC）完成。另外，以太网交换机在设计思想上有一个重要的假设，即交换核心的速度非常之快，以致通常的大流量数据不会使其产生拥塞，换句话说，交换的能力相对于所传信息量而无穷大（与此相反，ATM交换机在设计上的思路是，认为交换的能力相对所传信息量而言有限）。虽然以太网第二层交换机是基于多端口网桥发展而来，但毕竟交换有其更丰富的特性，使之不但是获得更多带宽的途径，而且还使网络更易管理。

而路由器是OSI协议模型的网络层中的分组交换设备（或网络层中继设备），路由器的基本功能是把数据（IP报文）传送到正确的网络，包括：

1.IP数据报的转发，包括数据报的寻径和传送；

2.子网隔离，抑制广播风暴；

3.维护路由表，并与其他路由器交换路由信息，这是IP报文转发的基础。

4.IP数据报的错处理及简单的拥塞控制；

5.实现对IP数据报的过滤和记帐。

对于不同地规模的网络，路由器的作用的侧重点有所不同。

在主干网上，路由器的主要作用是路由选择。主干网上的路由器，必须知道到达所有下层网络的路径。这需要维护庞大的路由表，并对连接状态的变化作出尽可能迅速的反应。路由器的故障将会导致严重的信息传输问题。

在地区网中，路由器的主要作用是网络连接和路由选择，即连接下层各个基层网络单位－－园区网，同时负责下层网络之间的数据转发。

在园区网内部，路由器的主要作用是分隔子网。早期的互连网基层单位是局域网（LAN），其中所有主机处于同一逻辑网络中。随着网络规模的不断扩大，局域网演变成以高速主干和路由器连接的多个子网所组成的园区网。在其中，处个子网在逻辑上独立，而路由器就是能够分隔它们的设备，它负责子网间的报文转发和广播隔离，在边界上的路由器则负责与上层网络的连接。

第二层交换机和路由器的区别

传统交换机从网桥发展而来，属于OSI第二层即数据链路层设备。它根据MAC地址寻址，通过站表选择路由，站表的建立和维护由交换机自动进行。路由器属于OSI第三层即网络层设备，它根据IP地址进行寻址，通过路由表路由协议产生。交换机的好处是快速，由于交换机只须识别帧中MAC地址，直接根据MAC地址产生选择转发端口算法简单，便于ASIC实现，因此转发速度极高。但交换机的工作机制也带来一些问题。

1.回路：根据交换机地址学习和站表建立算法，交换机之间不允许存在回路。一旦存在回路，必须启动生成树算法，阻塞掉产生回路的端口。而路由器的路由协议没有这个问题，路由器之间可以有多条通路来平衡负载，提高可靠性。

2.负载集中：交换机之间只能有一条通路，使得信息集中在一条通信链路上，不能进行动态分配，以平衡负载。而路由器的路由协议算法可以避免这一点，OSPF路由协议算法不但能产生多条路由，而且能为不同的网络应用选择各自不同的路由。

3.广播控制：交换机只能缩小冲突域，而不能缩小广播域。整个交换式网络就是一个大的广播域，广播报文散到整个交换式网络。而路由器可以隔离广播域，广播报文不能通过路由器继续进行广播。

4.子网划分：交换机只能识别MAC地址。MAC地址是物理地址，而且采用平坦的地址结构，因此不能根据MAC地址来划分子网。而路由器识别IP地址，IP地址由网络管理员分配，是逻辑地址且IP地址具有层次结构，被划分成网络号和主机号，可以非常方便地用于划分子网，路由器的主要功能就是用于连接不同的网络。

5.保密问题：虽说交换机也可以根据帧的源MAC地址、目的MAC地址和其他帧中内容对帧实施过滤，但路由器根据报文的源IP地址、目的IP地址、TCP端口地址等内容对报文实施过滤，更加直观方便。

6.介质相关：交换机作为桥接设备也能完成不同链路层和物理层之间的转换，但这种转换过程比较复杂，不适合ASIC实现，势必降低交换机的转发速度。因此目前交换机主要完成相同或相似物理介质和链路协议的网络互连，而不会用来在物理介质和链路层协议相甚元的网络之间进行互连。而路由器则不同，它主要用于不同网络之间互连，因此能连接不同物理介质、链路层协议和网络层协议的网络。路由器在功能上虽然占据了优势，但价格昂贵，报文转发速度低。

近几年，交换机为提高性能做了许多改进，其中突出的改进是虚拟网络和三层交换。

划分子网可以缩小广播域，减少广播风暴对网络的影响。路由器每一接口连接一个子网，广播报文不能经过路由器广播出去，连接在路由器不同接口的子网属于不同子网，子网范围由路由器物理划分。对交换机而言，每一个端口对应一个网段，由于子网由若干网段构成，通过对交换机端口的组合，可以逻辑划分子网。广播报文只能在子网内广播，不能扩散到别的子网内，通过合理划分逻辑子网，达到控制广播的目的。由于逻辑子网由交换机端口任意组合，没有物理上的相关性，因此称为虚拟子网，或叫虚拟网。虚拟网技术不用路由器就解决了广播报文的隔离问题，且虚拟网内网段与其物理位置无关，即相邻网段可以属于不同虚拟网，而相隔甚远的两个网段可能属于不同虚拟网，而相隔甚远的两个网段可能属于同一个虚拟网。不同虚拟网内的终端之间不能相互通信，增强了对网络内数据的访问控制。

交换机和路由器是性能和功能的矛盾体，交换机交换速度快，但控制功能弱，路由器控制性能强，但报文转发速度慢。解决这个矛盾的技术是三层交换，既有交换机线速转发报文能力，又有路由器良好的控制功能。

第三层交换机和路由器的区别

在第三层交换技术出现之前，几乎没有必要将路由功能器件和路由器区别开来，他们完全是相同的：提供路由功能正在路由器的工作，然而，现在第三层交换机完全能够执行传统路由器的大多数功能。作为网络互连的设备，第三层交换机具有以下特征：

1.转发基于第三层地址的业务流；

2.完全交换功能；

3.可以完成特殊服务，如报文过滤或认证；

4.执行或不执行路由处理。

第三层交换机与传统路由器相比有如下优点：

1.子网间传输带宽可任意分配：传统路由器每个接口连接一个子网，子网通过路由器进行传输的速率被接口的带宽所限制。而三层交换机则不同，它可以把多个端口定义成一个虚拟网，把多个端口组成的虚拟网作为虚拟网接口，该虚拟网内信息可通过组成虚拟网的端口送给三层交换机，由于端口数可任意指定，子网间传输带宽没有限制。

2.合理配置信息资源：由于访问子网内资源速率和访问全局网中资源速率没有区别，子网设置单独服务器的意义不大，通过在全局网中设置服务器群不仅节省费用，更可以合理配置信息资源。

3.降低成本：通常的网络设计用交换机构成子网，用路由器进行子网间互连。目前采用三层交换机进行网络设计，既可以进行任意虚拟子网划分，又可以通过交换机三层路由功能完成子网间通信，为此节省了价格昂贵的路由器。

4.交换机之间连接灵活：作为交换机，它们之间不允许存在回路，作为路由器，又可有多条通路来提高可靠性、平衡负载。三层交换机用生成树算法阻塞造成回路的端口，但进行路由选择时，依然把阻塞掉的通路作为可选路径参与路由选择。

五、结论

综上所述，交换机一般用于LAN－WAN的连接，交换机归于网桥，是数据链路层的设备，有些交换机也可实现第三层的交换。路由器用于WAN－WAN之间的连接，可以解决异性网络之间转发分组，作用于网络层。他们只是从一条线路上接受输入分组，然后向另一条线路转发。这两条线路可能分属于不同的网络，并采用不同协议。相比较而言，路由器的功能较交换机要强大，但速度相对也慢，价格昂贵，第三层交换机既有交换机线速转发报文能力，又有路由器良好的控制功能，因此得以广播应用。

简单的说，交换机就很多块网卡的集成，对上连接路由器，对象连接pc

当然这是指二层交换机，如果你对tcpip了解，二层是链路层，二层交换机的作用就简单说就是

使很多台电脑连接形成局域网通过路由连接到Internet

同时还有三层交换机，即它具有路由器的功能

而四层交换机则还可以建立传输层的链接，如tcp，udp等

如果要了解详细的，请找些tcp/ip的相关资料来看

希望对你有帮助

什么是交换机，它和路由器有什么区别？带你深入了解两者

交换机是什么？

交换机（Switch）意为“开关”是一种用于电（光）信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。常见的交换机是以太网交换机。其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。

什么是电脑上的交换机？有什么作用啊？

◥◣ 交换机

简单说就是用来给宽带分线的。例如原来只有一个宽带接口，而有四台计算机，就要用到交换机了。把宽带接口连接到交换机的“wan”口上，其他电脑连接到“lan”口上，就能实现共同上网。交换机不像路由器一样具有路由功能，也就是不能分配IP，不能提供。各个局域网电脑IP要使用原宽带接口的。

问的太宽泛了

交换机的工作原理及人生启示

交换机是用来连接局域网的主要设备。

交换机能够根据以太网帧中的目标地址智能转发数据。因此交换机工作在数据链路层。

交换机分割冲突域，实现全双工通信。

交换机是通过MAC表来进行交换转发工作的，所以MAC地址表是交换工作的核心，网桥与交换机的不同之处就在于网桥使用软件来创建和管理MAC地址表的，而交换机使用ASIC来创建和管理MAC地址表。

学习

交换机开机初始化时，MAC地址表是空的，因为MAC地址表是存储在内存中的。交换机要学习进入该端口的数据帧的源MAC地址，并且把源地址及其对应端口号记录在MAC地址表中。

广播

交换机接收到数据帧后，要查看MAC地址表，如果数据帧的目的MAC地址不在MAC地址表中，交换机就会将该数据帧向除接收端口以外的其它所有端口广播（泛洪）出去。

转发

如果目标地址存在MAC地址表中，交换机将根据MAC地址表单播转发数据帧。

更新

交换机MAC地址表的老化时间是300s，即5min。如果该端口一直没有数据通过超过5分钟，该端口对应的MAC地址表项就会删除。腾出地方来给别的项目使用。

交换机如果发现一个数据帧的入端口与MAC地址表中的源MAC地址对应端口不一致，就会将源MAC地址重新学习到新的端口。

图解数据转发过程：

如果计算机A发送数据帧到计算机C,此时交换机的E0口接收该数据帧，交换机记录下该数据帧的源地址A及E0口的对应关系。如下图所示：

由于MAC地址表中并没有目标地址C与目标端口的对应关系，所以将此数据帧对除了接收端口E0口以外的其他端口转发出去。

如果是计算机D发送数据帧到计算机C，此时交换机的E3口接收该数据帧，交换机记录下该数据帧的源地址D的地址与端口的对应关系。此时交换机仍然不知道C的地址，所以还是要对除了E0口以外的其他端口上进行转发。

交换机不断记录每个接口上接收到的数据帧的地址，一段时间以后所有的端口对应的MAC地址都会记录到MAC地址表中。此时计算机A再向计算机C发送数据时，就直接查MAC地址表进行转发即可，不会再转发到其他端口上。

从交换机转发原理，我认识到人类智慧的伟大，这是一个非常好的学习转发更新机制。似乎也在揭示一个道理，如果一个端口老是不干活，我就要把你占用的资源释放出来，什么时候干活我分配给你。什么事情都不是一成不变的，都要存在更新机制。作为一个人，不更应该要不断更新自己，不断努力提高自己来应对环境的变化，让自已处于不败之地吗？当我真的开始去做这件事的时候，我发现尽管只学习了九牛之一毛都不到，我的焦虑感却减少了好多好多，因为我相信，只要坚持，就会积少成多，滴水穿石。总有一天我能破茧成蝶。

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什么是交换机

交换机的应用

作为局域网的主要连接设备，以太网交换机成为应用普及快的网络设备之一。随着交换技术的不断发展，以太网交换机的价格急剧下降，交换到桌面已是大势所趋。

如果你的以太网络上拥有大量的用户、繁忙的应用程序和各式各样的服务器，而且你还未对网络结构做出任何调整，那么整个网络的性能可能会非常低。解决方法之一是在以太网上添加一个10/100Mbps的交换机，它不仅可以处理10Mbps的常规以太网数据流，而且还可以支持100Mbps的快速以太网连接。

如果网络的利用率超过了40%，并且碰撞率大于10%，交换机可以帮你解决一点问题。带有100Mbps快速以太网和10Mbps以太网端口的交换机可以全双工方式运行，可以建立起专用的20Mbps到200Mbps连接。

不仅不同网络环境下交换机的作用各不相同，在同一网络环境下添加新的交换机和增加现有交换机的交换端口对网络的影响也不尽相同。充分了解和掌握网络的流量模式是能否发挥交换机作用的一个非常重要的因素。因为使用交换机的目的就是尽可能的减少和过滤网络中的数据流量，所以如果网络中的某台交换机由于安装位置设置不当，几乎需要转发接收到的所有数据包的话，交换机就无法发挥其优化网络性能的作用，反而降低了数据的传输速度，增加了网络延迟。

除安装位置之外，如果在那些负载较小，信息量较低的网络中也盲目添加交换机的话，同样也可能起到负面影响。受数据包的处理时间、交换机的缓冲区大小以及需要重新生成新数据包等因素的影响，在这种情况下使用简单的HUB要比交换机更为理想。因此，我们不能一概认为交换机就比HUB有优势，尤其当用户的网络并不拥挤，尚有很大的可利用空间时，使用HUB更能够充分利用网络的现有资源。

交换机的三种交换方式

1.直通式(Cut Through)

直通方式的以太网交换机可以理解为在各端口间是纵横交叉的线路矩阵电话交换机。它在输入端口检测到一个数据包时，检查该包的包头，获取包的目的地址，启动内部的动态查找表转换成相应的输出端口，在输入与输出交叉处接通，把数据包直通到相应的端口，实现交换功能。由于不需要存储，延迟非常小、交换非常快，这是它的优点。它的缺点是，因为数据包内容并没有被以太网交换机保存下来，所以无法检查所传送的数据包是否有误，不能提供错误检测能力。由于没有缓存，不能将具有不同速率的输入/输出端口直接接通，而且容易丢包。

2.存储转发(Store & Forward)

存储转发方式是计算机网络领域应用为广泛的方式。它把输入端口的数据包先存储起来，然后进行CRC(循环冗余码校验)检查，在对错误包处理后才取出数据包的目的地址，通过查找表转换成输出端口送出包。正因如此，存储转发方式在数据处理时延时大，这是它的不足，但是它可以对进入交换机的数据包进行错误检测，有效地改善网络性能。尤其重要的是它可以支持不同速度的端口间的转换，保持高速端口与低速端口间的协同工作。

3.碎片隔离(Fragment Free)

这是介于前两者之间的一种解决方案。它检查数据包的长度是否够64个字节，如果小于64字节，说明是假包，则丢弃该包;如果大于64字节，则发送该包。这种方式也不提供数据校验。它的数据处理速度比存储转发方式快，但比直通式慢。

交换机与集线器的区别

技术的进步带动了交换机价格的迅速下降，普通用户也有能力去购买这样的设备，但是同早期的网络设备（主要是同集线器HUB的对比）相比较，它有什么优势呢？这也是大多数用户所关心的问题。下面就对两种实现结果相同、但是工作机理不同的设备：交换机（Switch）和集线器（HUB）做一对比。

从工作现象看，它们都是通过多端口连接Ethernet的设备，可以将多个用户通过网络以星型结构连接起来，共享资源或交流数据。但是细分它们的工作状态，却完全不同。

集线器的工作机理是广播（broadcast），无论是从哪一个端口接收到什么类型的信包，都以广播的形式将信包发送给其余的所有端口，由连接在这些端口上的网卡（NIC）判断处理这些信息，符合的留下处理，否则丢弃掉，这样很容易产生广播风暴，当网络较大时网络性能会受到很大的影响。从它的工作状态看，HUB的执行效率比较低（将信包发送到了所有端口），安全性（所有的网卡都能接收到，只是非目的地网卡丢弃了信包）。而且一次只能处理一个信包，在多个端口同时出现信包的时候就出现碰撞，信包按照串行进行处理，不适合用于较大的网络主干中。

交换机的工作就完全不同，现在低端的交换机都是Layer 2交换机，基于MAC地址进行交换。它通过分析Ethernet包的包头信息（其中包含了原MAC地址、目标MAC地址、信息长度等），取得目标MAC地址后，查找交换机中存储的地址对照表（MAC地址对应的端口），确认具有此MAC地址的网卡连接在哪个端口上，然后仅将信包送到对应端口，有效的有效的抑制广播风暴的产生。这就是Switch 同HUB的不同点。而Switch内部转发信包的背板带宽也远大于端口带宽，因此信包处于并行状态，效率较高，可以满足大型网络环境大量数据并行处理的要求。

局域网交换机分类

●从传输介质和传输速度上看，局域网交换机可以分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等多种，这些交换机分别适用于以太网、快速以太网、FDDI、ATM和令牌环网等环境。

●按照广泛的普通分类方法，局域网交换机可以分为桌面型交换机（Desktop Switch）、组型交换机（Workgroup Switch）和校园网交换机（Campus Switch）三类。

1． 桌面型交换机是常见的一种交换机，使用广泛，尤其是在一般办公室、小型机房和业务受理较为集中的业务部门、多媒体制作中心、网站管理中心等部门。在传输速度上，现代桌面型交换机大都提供多个具有10/100Mbps自适应能力的端口。

2． 组型交换机即工作组交换机，常用来作为扩充设备，在桌面型交换机不能满足需求时，大多直接考虑组型交换机。虽然组型交换机只有较少的端口数量，但却支持较多的MAC地址，并具有良好的扩充能力，端口的传输速度基本上为100Mbps。

3． 校园网交换机，这种交换机应用相对较少，仅应用于大型网络，且一般作为网络的骨干交换机，并具有快速数据交换能力和全双工能力，可提供容错等智能特性，还支持扩充选项及第三层交换中的虚拟局域网(VLAN)等多种功能。

●根据架构特点，人们还将局域网交换机分为机架式、带扩展槽固定配置式、不带扩展槽固定配置式3种产品。

1． 机架式交换机 这是一种插槽式的交换机，这种交换机扩展性较好，可支持不同的网络类型，如以太网、快速以太网、千兆以太网、ATM、令牌环及FDDI等，但价格较贵，高端交换机有不少采用机架式结构。

2． 带扩展槽固定配置式交换机 它是一种有固定端口数并带少量扩展槽的交换机，这种交换机在支持固定端口类型网络的基础上，还可以通过扩展其他网络类型模块来支持其他类型网络。这类交换机的价格居中。

3． 不带扩展槽固定配置式交换机 这类交换机仅支持一种类型的网络（一般是以太网），可应用于小型企业或办公室环境下的局域网，价格，应用也广泛。

局域网交换机常见技术指标

局域网交换机基本技术指标较多，这些技术指标全面反映了交换机的技术性能和功能，是用户选购产品时参考的重要数据来源。其中比较重要的技术指标如下。

1． 机架插槽数：指机架式交换机所能安插的模块数。

2． 扩展槽数：指固定配置式带扩展槽交换机所能安插的模块数。

3． 可堆叠数：指可堆叠交换机的堆叠单元中所能堆叠的交换机数目。显然，此参数也说明了一个堆叠单元中所能提供的端口密度与信息点连接能力。

4． 支持的网络类型：一般情况下，固定配置式不带扩展槽交换机仅支持一种类型的网络，机架式交换机和固定配置式带扩展槽交换机可支持一种以上类型的网络，如支持以太网、快速以太网、千兆以太网、ATM、令牌环及FDDI等。一台交换机所支持的网络类型越多，其可用性和可扩展性将越强。

5． SONET端口数： SONET（Synchronous Optical Network，同步光传输网络）是一种高速同步传输网络规范，速率可达2.5Gbps。一台交换机的SONET端口数是指这台交换机的下联的SONET接口数。

6． 背板吞吐量： 背板吞吐也称背板带宽，单位是每秒通过的数据包个数（pps），表示交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的数据量。一台交换机的背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强，但同时成本也将会越高。

7． MAC地址表大小：连接到局域网上的每个端口或设备都需要一个MAC地址，其他设备要用到此地址来定位特定的端口及更新路由表和数据结构。一个设备的MAC地址表的大小反映了连接到该设备能支持的节点数。

8． 支持的协议和标准：局域网交换机所支持的协议和标准内容，直接决定了交换机的网络适应能力。这些协议和标准一般是指由标准化组织所制定的联网规范和设备标准。由于交换机工作在第二层或第三层上，工作中要涉及到第三层以下的各类协议，一般来讲，根据开放互联网络模型可进行如下分类。

(1)层（物理层）协议 包括EIA/TIA-232、EIA/TIA-449、X.21和EIA530/EIA530A接口定义等，这些定义基本上决定了交换机上各物理接口的类型与作用。

(2)第二层（链路层）协议 包括802.1d/SPT、802.1Q、802.1p及802.3x等。

(3)第三层（网络层）协议 包括IP、IPX、RIP1/2、OSPF、BGP4、VRRP，以及组播协议等等。

局域网交换机选购要素

用户在选购局域网交换机时，应该主要考虑以下因素。

1、外型尺寸的选择

如果网络较大，或已完成楼宇级的综合布线，工程要求网络设备上机架集中管理，应选机架式组型交换机或者校园网交换机。如果没有上述需求，桌面型的交换机具有更高的性能价格比。

2、可伸缩性

局域网交换机的可伸缩性是选择局域网交换机的一个重要问题。可伸缩性好并非仅仅是产品拥有很多端口数量。因为交换机应用重要的事情之一，是确定其端口在什么情况下会出现拥塞。所以用户需要考虑下面两个方面的问题。

(1) 内部可伸缩性 在2个堆叠的交换机之间，的可伸缩性是多少？带宽的增长在交换机没有过载时，有多少个端口的传输速率可以从10Mbps提高到100Mbps？

(2) 外部可伸缩性 和交换机上联的速率有关。例如，有1台24用户端口的可堆叠局域网交换机，假设这24个端口能传输的流量全都是10Mbps，并且该交换机上联的速率为1Gbps，因此，如果其中有8个端口的速率提高到100Mbps，就会导致上联的饱和。因为8个端口的传输速率达到100Mbps时，总流量就是800Mbps。而剩下的16个端口，每个端口速率为10Mbps，总共才160Mbps。这样，24个端口流量总和为960Mbps。说明这台交换机再也无法处理快速以太网的连接了，否则就会出现拥塞。如果交换机上联的速率为2Gbps，则它多只能处理19个快速以太网端口，否则就会发生拥塞。所以，交换机的可伸缩性，直接决定了局域网各信息点传输速率的升级能力。

3、可管理性

对局域网交换机来说，在运行和管理方面所付出的代价，同样远远超过购买成本。基于这方面考虑，可管理性已开始成为评定交换机的另一个关键因素。

一般来讲，交换机本身就具有一定的可管理性能，至于可堆叠式交换机还具有可以把几个所堆叠的交换机作为1台交换机来管理的优点，而不需要对每一台局域网交换机分别进行管理和监视。需要注意的是，在可管理内容中包括了处理具有优先权流量的服务质量（QoS）、增强策略管理的能力、管理虚拟局域网流量的能力，以及配置和作的难易程度。其中QoS性能主要表现在保留所需要的带宽，从而支持不同服务级别的需求。可管理性还涉及到交换机对策略的支持，策略是一组规则，它控制交换机工作。网络管理员采用策略分配带宽，并对每个应用流量和控制网络访问指定优先级。其重点是带宽管理策略，且必须满足服务级别协议SLA。分布式策略是堆成组叠交换机的重要内容，应该检查可堆叠交换机是否支持目录管理功能，如轻型目录访问协议（LDAP），以提高交换机的可管理性。

4、端口带宽及类型

选择什么类型的局域网交换机，用户应首先应根据自己组网带宽需要决定，再从交换机端口带宽设计方面来考虑。从端口带宽的配置看，目前市场上主要有以下三类。

种配置：n×10M＋m×100M低快速端口专用型

一般骨干网的传输速率为100Mbps全双工，分支速率为10Mbps。从技术角度看，这类配置的局域网交换机严格限制了网络的升级，用户无法实现高速多媒体网络，因此国内外厂商已基本停止生产这种产品。

第二种配置：n×10/100Mbps端口自适应型

目前这种交换机是市场上的主品，因为它们有自动协商功能（Auto Negotiation），能够检测出其下联设备的带宽是100M还是10M，是全双工还是半双工。当网卡与交换机相联时，如果网卡支持全双工，这条链路可以收发各占100M，实现200M的带宽，同样的情况可能出现在交换机到交换机的连接中，应用环境非常宽松。

第三种配置：n×1000M＋m×100M高速端口专用型

与类交换机配置方式相似，所不同的是不仅带宽要多几个数量级，而且端口类型也完全不同。采用这种配置方案的交换机，是当前高速网络和光纤网络接入方案中的重要设备，可解决网络服务器之间的瓶颈问题。如3Com公司的3C39024（1×1000SX＋24×10/100BaseTX）、3C39036（1×1000SX＋36×10/100BaseTX）千兆上联至服务器，解决了服务器到服务器的瓶颈问题。但成本要远远高于前两类产品。

简单来说就是一种高级的集线器，在根据不同的协议在交换器里面选择从哪个端口进哪个端口出来，是里面的信道是属于并联关系，所以连接的机器都是独占带宽，交换机一般来说分为以太网交换机，FR交换机，ATM交换机等等，是属于第二层设备，不能连接不同网段和类型的网络，不能阻隔广播

交换机是一种用于电信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。交换机有多个端口，每个端口都具有桥接功能，可以连接一个局域网或一台高性能服务器或工作站。

一般是没有“IP交换机”这种说法的。

有的只是“二层交换机”、“三层交换机”和“四层交换机”这几种说法。

一般来说，交换机是工作在二层的。

你所说的IP交换机，应该是三层交换机。它是既能工作在第三层（网络层），负责IP包的处理（路由和转发）；又能工作在第二层（数据链路层），负责帧的转发和过滤。

交换机是网络的一种传递信号的机器

交换机：信号转发设备

什么是交换机？

近看到很多人在询问交换机、集线器、路由器是什么，功能如何，有何区别，笔者就这些问题简单的做些解答。

首先说HUB,也就是集线器。它的作用可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一个局域网。而交换机（又名交换式集线器）作用与集线器大体相同。但是两者在性能上有区别：集线器采用的式共享带宽的工作方式，而交换机是独享带宽。这样在机器很多或数据量很大时，两者将会有比较明显的。而路由器与以上两者有明显区别，它的作用在于连接不同的网段并且找到网络中数据传输合适的路径 ，可以说一般情况下个人用户需求不大。路由器是产生于交换机之后，就像交换机产生于集线器之后，所以路由器与交换机也有一定联系，并不是完全独立的两种设备。路由器主要克服了交换机不能路由转发数据包的不足。

总的来说，路由器与交换机的主要区别体现在以下几个方面：

（1）工作层次不同

初的的交换机是工作在OSI／RM开放体系结构的数据链路层，也就是第二层，而路由器一开始就设计工作在OSI模型的网络层。由于交换机工作在OSI的第二层（数据链路层），所以它的工作原理比较简单，而路由器工作在OSI的第三层（网络层），可以得到更多的协议信息，路由器可以做出更加智能的转发决策。

（2）数据转发所依据的对象不同

交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址。而路由器则是利用不同网络的ID号（即IP地址）来确定数据转发的地址。IP地址是在软件中实现的，描述的是设备所在的网络，有时这些第三层的地址也称为协议地址或者网络地址。MAC地址通常是硬件自带的，由网卡生产商来分配的，而且已经固化到了网卡中去，一般来说是不可更改的。而IP地址则通常由网络管理员或系统自动分配。

（3）传统的交换机只能分割冲突域，不能分割广播域；而路由器可以分割广播域

由交换机连接的网段仍属于同一个广播域，广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播，在某些情况下会导致通信拥挤和安全漏洞。连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域，广播数据不会穿过路由器。虽然第三层以上交换机具有VLAN功能，也可以分割广播域，但是各子广播域之间是不能通信交流的，它们之间的交流仍然需要路由器。

（4）路由器提供了防火墙的服务

路由器仅仅转发特定地址的数据包，不传送不支持路由协议的数据包传送和未知目标网络数据包的传送，从而可以防止广播风暴。

交换机一般用于LAN-WAN的连接，交换机归于网桥，是数据链路层的设备，有些交换机也可实现第三层的交换。 路由器用于WAN-WAN之间的连接，可以解决异性网络之间转发分组，作用于网络层。他们只是从一条线路上接受输入分组，然后向另一条线路转发。这两条线路可能分属于不同的网络，并采用不同协议。相比较而言，路由器的功能较交换机要强大，但速度相对也慢，价格昂贵，第三层交换机既有交换机线速转发报文能力，又有路由器良好的控制功能，因此得以广泛应用。

目前个人比较多宽带接入方式就是ADSL，因此笔者就ADSL的接入来简单的说明一下。现在购买的ADSL猫大多具有路由功能（很多的时候厂家在出厂时将路由功能屏蔽了，因为电信安装时大多是不启用路由功能的，启用DHCP。打开ADSL的路由功能），如果个人上网或少数几台通过ADSL本身就可以了，如果电脑比较多你只需要再购买一个或多个集线器或者交换机。考虑到如今集线器与交换机的 价格相十分小，不是特殊的原因，请购买一个交换机。不必去追求高价，因为如今产品同质化十分严重，我的交换机现在没有任 何问题。给你一个参考报价，建议你购买一个8口的，以满足扩充需求，一般的价格100元左右。接上交换机，所有电脑再接到交换机上就行了。余下所要做的事情就只有把各个机器的网线插入交换机的接口，将猫的网线插入uplink接口。然后设置路由功能，DHCP等， 就可以共享上网了。

看完以上的解说读者应该对交换机、集线器、路由器有了一些了解，目前的使用主要还是以交换机、路由器的组合使用为主，具体的组合方式可根据具体的网络情况和需求来确定。

交换机就是说白了就是大半个服务器