直观地看，交换机好像是升级版的集线器，但从工作原理上讲，交换机是更智能的多端口网桥。局域网交换机工作在数据链路层，因此又称为二层交换机，也称为以太网交换机。本节中的“交换机”就是二层交换机。
交换机有多个端口，一般有8口、16口、32口和48口，每个端口可以和一台计算机连接，并且能够以全双工的方式进行通信。交换机由于使用了专用的交换结构芯片，并有高带宽的总线和内部交换矩阵，因而其交换速率高，能同时连通许多对端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无碰撞地传输数据。也就是说，一个100M的交换机，每一对主机都能以100Mbps的速率进行通信。
交换机的工作原理：交换机内部有一个MAC地址表，MAC地址表与网桥的站表类似，记录了网络中所有MAC地址与该交换机各端口的对应信息。当交换机收到数据帧时，会检查它的目的MAC地址，如果数据帧需要转发，交换机会根据该数据帧的目的MAC地址来查找MAC地址表，得到该地址对应的端口，即知道具有该MAC地址的设备是连接在交换机的哪个端口上，然后交换机把数据帧从该端口转发出去。因此，交换机需要完成如下工作：
（1）交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。
（2）交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。
（3）如果数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为洪泛。
（4）广播帧和组播帧向所有的端口转发。
交换机构造MAC地址表的过程也是通过自学习完成的，学习过程与透明网桥的自学习过程类似。
交换机比网桥更智能，体现在其具有划分虚拟局域网（VLAN）的能力。VLAN是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。逻辑组具有某些共同的需求。为了实现逻辑组的管理和内部共享，在原来局域网数据帧的基础上，为每一个VLAN的帧设置明确的标识，指明发送这个帧的工作站是属于哪一个VLAN。
虚拟局域网实际上只是局域网给用户提供的一种服务，并不是一种新型局域网。如图3-5所示，站1和站2在同一个地理空间中（如同一层楼），站3和站4在另一个地理空间中，但由于业务关系，站1与站3需要共享数据，站2与站4需要共享数据，而站1与站2、站3与站4不能共享数据，因此需要将站1和站3划分到一个局域网，而将站2和站4划分到一个局域网。通过设置交换机，可以实现将站1与站3组成一个VLAN，站2和站4组成一个VLAN，即不需要移动站3的位置，就能使用户在使用时感觉站1与站3在一个局域网中。(www.xing528.com)
图3-5 虚拟局域网的划分和工作过程示意图
这里以某型号的交换机为例，介绍如何配置图3-5所示的VLAN（表3-2）。
表3-2 交换机配置VLAN举例
此外，交换机有更强的缓存和过滤能力。通过过滤，可以减少冲突的发生。
随堂练习
1.网卡的功能有哪些？
2.中继器、网桥、二层交换机的作用是什么？如何应用？
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