交换机的主要功能包括物理寻址、网络拓扑、错误检查、帧序列和流量控制。交换机还具有一些新的功能，如VLAN(虚拟局域网)支持、链路聚合支持，甚至有些还具有防火墙的功能。接下来，就让我们通过非常科技的小编来带你了解更多关于开关的用途。
学习:以太网交换机知道连接到每个端口的设备的MAC地址，将这些地址与相应的端口进行映射，并将它们存储在交换机缓存中的MAC地址表中。
转发/过滤:当一个数据帧的目的地址映射在MAC地址表中时，转发到该目的节点连接的端口，而不是所有端口(如果该数据帧是广播/组播帧，则转发到所有端口)。
环路消除:当交换机包含冗余环路时，以太网交换机通过生成树协议来避免环路，并允许备用路径存在。
除了能够连接相同类型的网络，交换机还可以互连不同类型的网络(如以太网和快速以太网)。现在很多交换机都可以提供支持快速以太网或者FDDI的高速连接端口，可以用来连接网络中的其他交换机，或者为带宽消耗大的关键服务器提供额外的带宽。
一般来说，交换机的每个端口都是用来连接一个独立的网段的，但是有时候，为了提供更快的访问速度，我们可以将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的访问速度更快，支持更大的信息流。
最后，简单总结一下交换机的基本功能:
1.像集线器一样，交换机也提供了大量用于电缆连接的端口，因此它们可以连接成星形拓扑。
2.像中继器、集线器和网桥一样，当它转发帧时，交换机将重新生成一个不失真的方波电信号。
3.像网桥一样，交换机在每个端口上使用相同的转发或过滤逻辑。
4.交换机就像一座桥，把局域网分成几个冲突域，每个冲突域都有自己的宽带，从而大大增加了局域网的带宽。
5.除了网桥、集线器和中继器的功能，交换机还提供了更高级的功能，如虚拟局域网(VLAN)和更高的性能。
由网桥发展而来的传统交换机，属于OSI的第二层，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，根据IP地址寻址，由路由表路由协议生成。交换机最大的优点是速度快。由于交换机只需要识别帧中的MAC地址，直接根据MAC地址选择转发端口的算法简单，便于ASIC实现，因此转发速度极高。但是开关的工作机制也带来了一些问题。
1.环路:根据交换机地址学习和站表建立的算法，交换机之间不允许有环路。一旦出现环路，就必须启动生成树算法来阻塞产生环路的端口。而路由器的路由协议不存在这个问题。路由器之间可以有多条路径来平衡负载和提高可靠性。
2.负载集中:交换机之间只能有一条信道，使信息集中在一条通信链路上，不能动态分配以平衡负载。路由器的路由协议算法可以避免这种情况。OSPF路由协议算法不仅可以生成多条路由，还可以为不同的网络应用选择不同的最佳路由。
3.广播控制:交换机只能缩小冲突域，不能缩小广播域。整个交换网络是一个大的广播域，广播消息分散在整个交换网络中。路由器可以隔离广播域，广播消息无法通过路由器继续广播。
4.子网划分:交换机只能识别MAC地址。MAC地址是物理地址，采用的是扁平化的地址结构，无法根据MAC地址划分子网。路由器识别由网络管理员分配的IP地址。它是一个逻辑地址，并且IP地址具有分层结构。分为网络号和主机号，用来划分子网非常方便。路由器的主要功能是连接不同的网络。
5.保密性:虽然交换机可以根据帧中的源MAC地址、目的MAC地址等内容对帧进行过滤，但是路由器根据源IP地址、目的IP地址、TCP端口地址等内容对报文进行过滤，更加直观方便。
人工交换机
电信号交换的历史应该追溯到电话的早期。电话发明的时候，只需要一根足够长的电线和两端的两部电话就可以让相距遥远的两个人进行语音通话。
随着电话的增加，我们不可能在每两部电话之间连接一条线，以便使每个有电话的人都能相互交流。于是人们建立了一个电话局，每个电话用户把一条线接到电话局的一个大电路板上。当A想和B通话时，他要求电话局的接线员接通B，接线员用一根线，一端插进A与电路板相连的孔里，另一端插进B的孔里，这叫“接续”，相当于临时拉一根电话线给A和B，然后双方就可以通话了。通话结束，话务员拆线，称为“拆线”。整个过程是“手动交换”，实际上是一个“合上开关”和“打开开关”的过程。所以把“交换”翻译成“开关”在技术上更容易理解。
电路程序控制
人工交换效率太低，无法满足大规模电话部署的需要。随着半导体技术的发展和开关电路技术的成熟，人们发现可以用电子技术代替人工交换。电话用户只要向电子设备发送一系列电信号，电子设备就可以按照预设的程序连接请求方和被请求方的电路，并独占这条电路，不会与第三方共享(当然，由于设计缺陷，可能会出现多人共享电路的情况，也就是俗称的“串线”)。这种交换方式称为“程控交换”。而这种设备也被称为“程控交换机”。
由于程控交换机技术长期被发达国家垄断，设备昂贵，中国的电话普及率一直不高。当华为、中兴等企业自主研发程控交换机时，电话在中国迅速普及。
语音程控交换机广泛使用的通信协议是七号信令系统
与集线器比较
1.从OSI架构来看，集线器属于OSI的第一层物理层设备，而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备。也就是说，集线器只能对数据传输进行同步、放大和整形，而不能有效处理数据传输中的短帧和碎片，不能保证数据传输的完整性和正确性。该交换机不仅可以同步、放大和整形数据传输，还可以过滤短帧和碎片。
2.从工作模式来说，hub是广播模式，也就是说当hub的一个端口工作时，其他所有端口都可以接收信息，容易出现广播风暴，网络大的时候网络性能会受到很大影响；开关可以避免这种现象。交换机工作时，只有请求端口和目的端口相互响应，不影响其他端口，因此交换机可以隔离冲突域，有效抑制广播风暴。
3.从带宽的角度来看，无论集线器中有多少端口，所有端口都共享一个带宽。只有两个端口可以同时传输数据，其他端口只能等待，而集线器只能工作。在半双工模式下；对于交换机，每个端口都有一个专用带宽。当两个端口工作时，不会影响其他端口的工作。同时，该交换机不仅可以工作在半双工模式，也可以工作在全双工模式。
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