什麼是交換機？
交換機（Switch）意為“開關”是一種用於電（光）信號轉發的網絡設備。交換機可以為接入它的任意兩個網絡節點提供獨享的電信號通路。
交換機三種主要功能
交換機具有三種主要的功能：地址學習、轉發/過濾、迴環避免。
地址學習
交換機瞭解每一個端口相連設備的MAC地址，並將地址同相應的端口映射，存放在交換機緩存的MAC地址表中。
轉發/過濾
當一個數據幀的目的地址在MAC地址表中有映射時，它被轉發到連接目的地址的端口而不是所有端口，但如果該數據幀為廣播/組播幀則轉發至所有端口。
迴路避免
當交換機包括一個冗餘的迴路時，以太網交換機通過生成樹協議避免迴路的產生，同時允許存在後備路徑。
MAC地址表
MAC地址表是交換機工作的基礎，它記錄了各設備MAC地址和交換機端口的映射關係，為通訊提供依據。MAC地址表的地址學習過程如下：
交換機初始狀態
交換機的初始狀態MAC地址表為空，如下圖所示：
地址表源MAC地址學習
當計算機PC1要發送數據幀給計算機PC6時，因此時地址表是空的，交換機將向除PC1連接端口E0/1以外的其他所有端口轉發數據幀。在轉發之前，首先檢查該數據幀的源MAC地址（00-10-B5-4B-30-85），並在交換機的MAC地址表中添加一條記錄（00-10-B5-4B-30-85，E0/1）使之和端口E0/1相對應。
計算機PC6接收數據幀
計算機PC6收到發送的數據幀後，用該數據幀的目的MAC地址和本機的MAC地址比較，發現PC1找的正是它，則接收該數據幀，其他計算機丟棄數據幀。
計算機PC6回覆PC1時，交換機直接從端口E0/1轉發，並學習到（00-10-B5-4B-30-65）為PC6連接的端口，將其添加到地址表中，如下圖所示：
交換機的其他端口利用源MAC地址學習的方法在MAC地址表中不斷添加新的MAC地址與端口號的對應信息。直到MAC地址表添加完整為止。
為了保證MAC地址表中的信息能夠實時地反映網絡情況，每個學習到的記錄都有一個老化時間，如果在老化時間內收到地址信息則刷新記錄。對沒有收到相應的地址信息的則刪除該記錄。例如，計算機PC6停止了和交換機通信，達到老化時間後，交換機會將其對應的記錄從MAC地址表中刪除。
也可以手工添加交換機的MAC地址表的靜態記錄，手工配置的靜態記錄沒有老化時間的限制。由於MAC地址表中對於同一個MAC地址只能有一條記錄，所以如果手工配置了MAC地址和端口號對應關係後，交換機就不再動態學習這臺計算機的MAC地址了。
交換機的工作原理
我們通過一個實例來說明交換機的工作原理，某網絡如下圖所示：
MAC地址表如下所示：
假設主機pc1向主機pc7發送一個數據幀，該數據幀被送到交換機後，交換機首先查MAC地址表，發現主機pc7連接在E0/24接口上，就將數據幀從E0/24接口轉發出去。
簡單說，可以總結為如下幾點：
- 交換機根據收到數據幀中的源MAC地址，建立該地址同交換機端口的映射，並將其寫入MAC地址表中；
- 交換機將收到數據幀中的目的MAC地址，同已建立的MAC地址表進行比較，以決定由哪個端口進行轉發；
- 如數據幀中的目的MAC地址不在MAC地址表中，則向所有端口轉發，這一過程稱為泛洪（flood）；
- 廣播幀和組播幀向所有端口轉發。
交換機的分類
交換機的分類標準多種多樣，常見的有以下幾種：
1.根據處理幀時不同的操作模式劃分為：存儲轉發交換機和直通式交換機；
2.根據網絡覆蓋範圍分：局域網交換機和廣域網交換機；
3.根據傳輸介質和傳輸速度劃分：以太網交換機、快速以太網交換機、千兆以太網交換機、10千兆以太網交換機、ATM交換機、FDDI交換機和令牌環交換機；
4.根據交換機應用網絡層次劃分：企業級交換機、校園網交換機、部門級交換機和工作組交換機、桌機型交換機；
5.根據交換機端口結構劃分：固定端口交換機和模塊化交換機；
6.根據工作協議層劃分：第二層交換機、第三層交換機和第四層交換機；
7.根據是否支持網管功能劃分：網管型交換機和非網管理型交換機。
其中，根據工作協議層劃分是比較常見的劃分方式。
交換機的價值
交換機是一個擴大網絡的設備，能為子網中提供更多的連接端口，以便連接更多的電腦。
通俗來說其起到的作用就是把一個網絡端口分成多個網絡端口，就像從一根水管裡流出的水，你用多根水管同時去分流。
