网络交换机简要说明 | AI生成和翻译
问题：网络中的交换机是什么？
回答：
网络交换机是一种设备，它通过使用数据包交换将数据仅转发到目标接收设备，而不是像集线器那样将数据广播到所有设备，从而将设备（计算机、打印机、服务器、IoT 设备等）连接到计算机网络。
主要特点和功能
- 主要在 OSI 模型的第 2 层（数据链路层）运行，使用 MAC 地址转发帧。
- 一些高级交换机（多层交换机）也运行在第 3 层（网络层），可以使用 IP 地址路由流量。
- 通过检查入站帧动态学习连接设备的 MAC 地址，并构建MAC 地址表（CAM 表）。
- 智能地转发流量：
- 单播：仅将帧发送到目标设备。
- 广播：发送到广播域中的所有设备（例如，ARP 请求）。
- 多播：发送到一组设备（如果启用 IGMP Snooping/多播支持）。
- 为每个端口创建单独的冲突域（如今全双工操作是标准），大大提高了性能，优于集线器。
交换机类型
| 类型 | 描述 | 常见用例 |
|---|---|---|
| 非网管型 | 即插即用，无法配置 | 家庭或小型办公室 |
| 网管型 | 可配置（VLAN、QoS、端口镜像、SNMP、安全功能） | 企业网络 |
| 智能型 | 有限的管理功能（用于基本 VLAN/QoS 的 Web 界面） | 中小型企业 |
| 三层交换机 | 除了交换功能外还执行路由 | 核心/分发层 |
| PoE | 通过以太网为设备（IP 电话、摄像头、接入点）供电 | 设有 VoIP 或 Wi-Fi AP 的办公室 |
交换机的工作原理（简化示例）
- 设备 A (MAC: AA-AA-AA-AA-AA-AA) 向设备 B (MAC: BB-BB-BB-BB-BB-BB) 发送一个帧。
- 帧到达交换机端口 1。
- 交换机检查其 MAC 表：
- 看到源 MAC → 记录“AA-AA-AA-AA-AA-AA 在端口 1”
- 查找目标 MAC → 如果已知（例如，在端口 5），则仅转发到端口 5
- 如果未知 → 泛洪到除入站端口之外的所有端口
- 设备 B 回复 → 交换机学习/更新表格，下次仅转发到端口 1。
优于集线器的优势
- 更高的效率（无不必要的流量）
- 更好的安全性（设备默认看不到其他流量）
- 全双工通信（同时发送/接收）
- 支持 VLAN 以逻辑分割网络
在现代网络中，交换机是 LAN（局域网）的基础，从小型家庭设置到大型数据中心。