交换机的产生背景

终端设备之间在传输数据的时候，都是通过网线。但是信号在网线上的传输距离很有限，所以我们为了延长信号的传输距离，我们就有了“电信号放大器”，即 中继器；但是，中继器最大的问题是：仅仅有2个接口。所以后来就出现了另外一个设备，集线器。即多端口的中继器，但是，通过集线器连接的设备越来越多的时候，就会发现：特别容易出现冲突（即电信号的冲突），所以，我们就有了以下的各种“缓解”或者“解决”方案：

方案1-  CSMA/CD，带有冲突检测的“载波侦听多路访问”机制。即每个设备在发送数据包之前，都会发送一个“探测信号”，询问一下该网络中目前是否有人在发送数据，如果没有都话，就可以开始发送数据了，如果有人想要发送数据，则“回退”一个随机的时间，继续等待。

 方案2-   分隔冲突域。如果将一个冲突域中的设备数量减少，那么信号冲突的概率就会大大的降低。针对该方案，我们使用的产品是“网桥”，即 Bridge，但是网桥的端口，仅仅只有2个。

所以，我们才有了“交换机”，即 Switch。交换机的每一个端口，都是一个不同的冲突域！所以通常交换机也称之为“多端口的网桥”

方案3-    端口双工模式。双工模式表示的是一个端口同一时刻收发数据包的模式。分为半双工和全双工。半双工，指的是同一个端口，在同一个时刻只能收或者只能发。全双工，指的是同一个端口，在同行一个时刻可以同时收和发数据包。从而利用“全双工”完全解决了信号冲突的问题。

   另外，在每一个网络中，必然存在交换机设备。因为这种设备：端口数量多，价格便宜。也正是因为该类型的设备，在任何一个网络中都存在，并且是直接连接“电脑终端”的，所以我们必须要学会和掌握“交换机”的工作原理。

交  换  机  的  工  作  原  理

交换机属于 OSI 模型第二层的设备，即：交换机在处理数据的时候，只能查看数据的2层头部信息，即 MAC 地址头部信息；

MAC地址头部包括：目标MAC+源MAC+类型

 工 作 过 程：

• 形成MAC地址表【关注的是“源MAC”】

  • 任何一个交换机，在任何时候，通过任何一个端口，学习到任何一个数据帧的时候，都会：将数据帧的**“源MAC”**地址，和，数据的“入端口”形成一个对应条目，记录下来。这就是所谓的“MAC地址条目”【实际是：源MAC - 入端口 - 入端口属于的 VLAN】
  • 查找MAC地址表【关注的是“目标MAC”】

    • 交换机继续查看数据帧的“目标MAC”，然后再MAC地址表中，查看一下是否存在“相同的MAC地址条目”
    • 结果1：如果有对应的MAC地址条目，则直接从对应的接口转发出去；
    • 结果2：如果没有对应的MAC地址条目，则直接广播（即除了入端口以外的其他所有端口，都转发出去；）
    • 查看交换机的MAC地址表    display mac-address