网络设备介绍之交换机
概述
在交换机出现之前，局域网内的设备使用集线器连接
当局域网中某个设备发送数据的时候，需要确保其他设备没有发送数据，因为所有设备都在同一个冲突域上
交换机的发明就是解决这个问题
交换机可以划分冲突域，交换机的不同端口设备发送数据不会冲突；这得益于交换机的设计：
- 如果数据同时到达交换机，交换机会排队进行处理
- 数据到达交换机不再向集线器那样转发到所有端口，而是根据MAC表，只会转发到到特定的端口
功能
- MAC 地址表：会自动学习哪个MAC地址对应哪个端口
- 存储转发：内部有数据排队发送机制
- 全双工通信：不同端口可以同时发送和接收数据
MAC地址表
交换机利用数据帧中的源MAC地址和目的MAC地址构建更新MAC地址表
具体过程：
- 初始化阶段，如果表中没有，会向所有端口转发
- 当接收到数据帧的时候，会源MAC地址和端口号进行关联
- 这样下次再发相同的MAC地址，就会自动转发到该端口上去
此外，MAC表的条目不是永久有效的
交换机采用更新与老化机制。如果一个MAC地址在一定时间内没有被再次使用或更新，交换机就会将其从MAC地址表中删除，这个时间间隔通常被称为老化时间，默认一般为300秒。
总结
广播域和冲突域
| 特性 | 冲突域（Collision Domain） | 广播域（Broadcast Domain） |
|---|---|---|
| 定义 | 可能发生数据冲突的范围。 | 广播包能够传播的范围。 |
| 数据传播 | 多个设备同时发送数据时可能发生冲突。 | 广播包会发送给所有设备。 |
| 范围 | 取决于网络设备（如集线器、交换机）。 | 取决于网络设备（如交换机、路由器）。 |
| 隔离设备 | 交换机可以隔离冲突域。 | 路由器可以隔离广播域。 |
| 影响 | 冲突导致数据包丢失和重传，降低性能。 | 广播流量占用带宽，可能导致广播风暴。 |
| 示例 | 集线器连接的所有设备处于同一个冲突域。 | 交换机和集线器连接的所有设备处于同一个广播域。 |
交换机与集线器的对比
| 特性 | 交换机（Switch） | 集线器（Hub） |
|---|---|---|
| 冲突域 | 每个端口是一个独立的冲突域。 | 所有端口处于同一个冲突域。 |
| 广播域 | 所有端口处于同一个广播域。 | 所有端口处于同一个广播域。 |
| 数据传输 | 基于 MAC 地址转发数据帧。 | 向所有端口广播数据帧。 |
| 全双工通信 | 支持全双工通信。 | 仅支持半双工通信。 |
| 性能 | 高效，避免冲突，支持多设备同时通信。 | 低效，容易发生冲突，性能随设备增加下降。 |