以太网交换机的工作原理

以太网交换机是数据链路层的机器，使用物理地址（MAC地址），这是一种48位、6字节的标识。它在处理帧时，若接收到广播帧，会将其转发至除接收端口外的所有端口；若接收到单播帧，会检查其目的地址，并参照自身的MAC地址表，若存在该目的地址，则直接转发；若不存在，则进行广播，若广播后仍无匹配的MAC地址，则丢弃该帧；若匹配成功，则将此主机的MAC地址自动添加到MAC地址表中。

交换机通过分割冲突域，确保每个端口独立成为冲突域，使得每个端口在大量数据发送时，能先将数据存储于寄存器中，待轮到发送时再进行传输。

以太网交换机的特点

以太网交换机的每个端口直接与主机相连，并通常工作于全双工模式。交换机能同时连接多个端口对，使每对相互通信的主机都能在独占通信媒体的情况下，无冲突地传输数据。

用户独占传输媒体的带宽，如一个接口到主机的带宽是10Mbit/s，那么拥有10个接口的交换机总容量可达100Mbit/s，这正是交换机的最大优势。

以太网交换机的关键技术

1、VLAN技术

VLAN技术通过限制广播域范围，有效避免广播数据的恶意攻击。局域网技术不仅分离了通信量，提高了带宽利用率，还在逻辑上将实际的LAN基础设施分割成多个子网，不仅解决了广播恶意攻击问题，还增强了网络安全性，降低了移动和变更成本。

2、信息流优先级

在传输数据过程中，多媒体数据和普通数据的处理方式不同，多媒体数据要求更高的网络性能。信息流优先级技术通过交换机确认输入信息流，分类信息流并分配优先级。此外，终端可给数据帧分配优先级，并将其置于相应优先级队列中，依据优先级进行转发。目前，IEEE802.IP和IPV4TOS域正致力于制定信息流优先级标准。

3、组播技术

组播技术是实现点到多点通信的一种常用方式，可以有效避免传统点到多点通信方式的带宽浪费和延迟、拥塞等问题。交换机和路由器会自动将报文复制给所有接收者，但网络层组播的实现较为复杂，需要对第三层和第二层的组播功能进行详细分析，应用网络拓扑技术和GMRP技术。

4、流量控制

流量控制是确保交换机缓冲区不溢出的关键技术，避免数据包丢失。通过引入流量控制机制，交换机可以限制网络访问，设置缓冲区上限，限制发送速率，甚至暂停发送源一段时间。在全双工环境下，交换机会发送PAUSE帧给工作站，从而释放缓冲区。