交換”和“交換機”最早起源于電話通訊系統(tǒng)PSTN。我們以前經(jīng)常在電影或電視中看到一些老的影片時?吹接腥嗽陔娫挋C旁狂搖幾下(注意不是撥號),然后就說:給我接XXX,話務員接到要求后就會把相應端線頭插在要接的端子上,即可通話。其實這就是最原始的電話交換機系統(tǒng),只不過它是一種人工電話交換系統(tǒng),不是自動的,也不是我們所指的計算機交換機,但是今天的交換機也就是在這個電話交換機技術上發(fā)展而來的。
交換機的主要功能包括物理編址、網(wǎng)絡拓撲結構、錯誤校驗、幀序列以及流量控制。目前一些高檔交換機還具備了一些新的功能,如對VLAN(虛擬局域網(wǎng))的支持、對鏈路匯聚的支持,甚至有的還具有路由和防火墻的功能。
交換機擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機的所有的端口都掛接在這條背部總線上?刂齐娐肥盏綌(shù)據(jù)包以后,處理端口會查找內(nèi)存中的MAC地址(網(wǎng)卡的硬件地址)對照表以確定目的MAC的NIC(網(wǎng)卡)掛接在哪個端口上,通過內(nèi)部交換矩陣直接將數(shù)據(jù)迅速包傳送到目的節(jié)點,而不是所有節(jié)點,目的MAC若不存在才廣播到所有的端口。這種方式我們可以明顯地看出一方面效率高,不會浪費網(wǎng)絡資源,只是對目的地址發(fā)送數(shù)據(jù),一般來說不易產(chǎn)生網(wǎng)絡堵塞;另一個方面數(shù)據(jù)傳輸安全,因為它不是對所有節(jié)點都同時發(fā)送,發(fā)送數(shù)據(jù)時其它節(jié)點很難偵聽到所發(fā)送的信息。這也是交換機為什么會很快取代集線器的重要原因之一。
交換機與集線器的區(qū)別主要體現(xiàn)在如下幾個方面:
。1)在OSI/RM(OSI參考模型)中的工作層次不同
交換機和集線器在OSI/RM開放體系模型中對應的層次就不一樣,集線器是同時工作在第一層(物理層)和第二層(數(shù)據(jù)鏈路層),而交換機至少是工作在第二層,更高級的交換機可以工作在第三層(網(wǎng)絡層)和第四層(傳輸層)。
。2)交換機的數(shù)據(jù)傳輸方式不同
集線器的數(shù)據(jù)傳輸方式是廣播(broadcast)方式,而交換機的數(shù)據(jù)傳輸是有目的的,數(shù)據(jù)只對目的節(jié)點發(fā)送,只是在自己的MAC地址表中找不到的情況下第一次使用廣播方式發(fā)送,然后因為交換機具有MAC地址學習功能,第二次以后就不再是廣播發(fā)送了,又是有目的的發(fā)送。這樣的好處是數(shù)據(jù)傳輸效率提高,不會出現(xiàn)廣播風暴,在安全性方面也不會出現(xiàn)其它節(jié)點偵聽的現(xiàn)象。
。3)帶寬占用方式不同