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出于安全和管理方便的考慮，主要是為了減小廣播風暴的危害，必須把大型

局域網(wǎng)按功能或地域等因素劃成一個個小的局域網(wǎng)，這就使VLAN技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中得以大量應(yīng)用，而各個不同VLAN間的通信都要經(jīng)過路由器來完成轉(zhuǎn)發(fā)，隨著網(wǎng)間互訪的不斷增加。單純使用路由器來實現(xiàn)網(wǎng)間訪問，不但由于端口數(shù)量有限，而且路由速度較慢，從而限制了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和訪問速度。基于這種情況三層交換機便應(yīng)運而生，三層交換機是為IP設(shè)計的，接口類型簡單，擁有很強二層包處理能力，非常適用于大型局域網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)路由與交換，它既可以工作在協(xié)議第三層替代或部分完成傳統(tǒng)路由器的功能，同時又具有幾乎第二層交換的速度，且價格相對便宜些。

在企業(yè)網(wǎng)和教學網(wǎng)中，一般會將三層交換機用在網(wǎng)絡(luò)的核心層，用三層交換機上的千兆端口或百兆端口連接不同的子網(wǎng)或VLAN。不過應(yīng)清醒認識到三層交換機出現(xiàn)的目的是加快大型局域網(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換，所具備的路由功能也多是圍繞這一目的而展開的，所以它的路由功能沒有同一檔次的專業(yè)路由器強。畢竟在安全、協(xié)議支持等方面還有許多欠缺，并不能完全取代路由器工作。

交換機的三個主要功能

學習：以太網(wǎng)交換機了解每一端口相連設(shè)備的MAC地址，并將地址同相應(yīng)的端口映射起來存放在交換機緩存中的MAC地址表中。

轉(zhuǎn)發(fā)/過濾：當一個數(shù)據(jù)幀的目的地址在MAC地址表中有映射時，它被轉(zhuǎn)發(fā)到連接目的節(jié)點的端口而不是所有端口（如該數(shù)據(jù)幀為廣播/組播幀則轉(zhuǎn)發(fā)至所有端口）。

消除回路：當交換機包括一個冗余回路時，以太網(wǎng)交換機通過生成樹協(xié)議避免回路的產(chǎn)生，同時允許存在后備路徑。

交換機的作用主要有這么兩個：

1.維護CAM（ContextAddress Memory）表，是MAC 地址和交換機端口的映射表；

2.根據(jù)CAM 來進行數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)。

交換機的工作

交換機的每一個端口所連接的網(wǎng)段都是一個獨立的沖突域。

交換機所連接的設(shè)備仍然在同一個廣播域內(nèi)，也就是說，交換機不隔絕廣播（例外是在配有VLAN的環(huán)境中）。

交換機依據(jù)幀頭的信息進行轉(zhuǎn)發(fā)，因此說交換機是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

交換機轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀方式

（1） 存儲轉(zhuǎn)發(fā)（Store-and-Forward）

存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式是先存儲后轉(zhuǎn)發(fā)的方式。它把從端口輸入的數(shù)據(jù)幀先全部接收并存儲起來；然后進行CRC（循環(huán)冗余碼校驗）檢查，把錯誤幀丟棄；后才取出數(shù)據(jù)幀目的地址，查找地址表后進行過濾和轉(zhuǎn)發(fā)。存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式延遲大；但是它可以對進入交換機的數(shù)據(jù)包進行別的錯誤檢測。這種方式可以支持不同速度的端口間的轉(zhuǎn)發(fā)。

（2） 直接轉(zhuǎn)發(fā)（Cut-Through）

交換機在輸入端口檢測到一個數(shù)據(jù)幀時，檢查該幀的幀頭，只要獲取了幀的目的地址，就開始轉(zhuǎn)發(fā)幀。它的優(yōu)點是：開始轉(zhuǎn)發(fā)前不需要讀取整個完整的幀，延遲非常小。它的缺點是：不能提供錯誤檢測能力。

（3） 無碎片（Fragment-Free）

這是改進后的直接轉(zhuǎn)發(fā)，是介于前兩者之間的一種解決方法。無碎片方法在讀取數(shù)據(jù)幀的長前64個字節(jié)后，就開始轉(zhuǎn)發(fā)該幀。這種方式雖然也不提供數(shù)據(jù)校驗，但是能夠避免大多數(shù)的錯誤。它的數(shù)據(jù)處理速度比直接轉(zhuǎn)發(fā)方式慢，但比存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式快許多。CISCO 交換機和路由器一樣，本質(zhì)上也是一臺特殊的計算機，也有 CPU、RAM 等部件。也采用 IOS，所以交換機的很多基本配置（例如密碼、主機名等）和路由器是類似的。