交换机最开始是为了解决集线器共享传输介质，端口带宽过窄，容易产生广播风暴而产生，最初的交换机是工作在OSI/RM开放体系结构中的第二层，所以也称之为第二层交换机(这一点我们会在下篇介绍交换机的分类时继续介绍)。
本节要介绍的是交换机与集线器之间到底有哪些区别，换句话说也就是交换机到底有哪些优点，理解了它们之间的区别后就能正确理解当前局域网为什么广泛使用交换机，而非集线器，也便于我们在日后的网络设备选购中正确地选择。
交换机与集线器的区别主要体现在如下几个方面：
(1)在OSI/RM中的工作层次不同
交换机技术和集线器在OSI/RM开放体系模型中对应的层次就不一样，集线器是同时工作在第一层(物理层)和第二层(数据链路层)，而交换机至少是工作在第二层，更高级的交换机可以工作在第三层(网络层)和第四层(传输层)。
(2)交换机的数据传输方式不同
集线器的数据传输方式是广播(brOAdcast)方式，而交换机的数据传输是有目的的，数据只对目的节点发送，只是在自己的MAC地址表中找不到的情况下第一次使用广播方式发送，然后因为交换机具有MAC地址学习功能。
第二次以后就不再是广播发送了，又是有目的的发送。这样的好处是数据传输效率提高，不会出现广播风暴，在安全性方面也不会出现其它节点侦听的现象。具体在前面已作分析，在此不再赘述。
(3)带宽占用方式不同
在带宽占用方面，集线器所有端口是共享集线器的总带宽，而交换机的每个端口都具有自己的带宽，这样就交换机实际上每个端口的带宽比集线器端口可用带宽要高许多，也就决定了交换机的传输速度比集线器要快许多。
(4)传输模式不同
集线器只能采用半双工方式进行传输的，因为集线器是共享传输介质的，这样在上行通道上集线器一次只能传输一个任务，要么是接收数据，要么是发送数据。而交换机则不一样。
它是采用全双工方式来传输数据的，因此在同一时刻可以同时进行数据的接收和发送，这不但令数据的传输速度大大加快，而且在整个系统的吞吐量方面交换机比集线器至少要快一倍以上，因为它可以接收和发送同时进行，实际上还远不止一倍，因为端口带宽一般来说交换机比集线器也要宽许多倍。
交换机的工作原理
交换机和集线器在外型上非常相似，而且都遵循IEEE802.3及其扩展标准，介质存取方式也均为CSMA/CD,但是它们之间在工作原理上还是有着根本的区别。简单地说，由交换机构建的网络称之为交换式网络。
每个端口都能独享带宽，所有端口都能够同时进行通讯，并且能够在全双工模式下提供双倍的传输速率。而集线器构建的网络称之为共享式网络，在同一时刻只能有两个端口(接收数据的端口和发送数据的端口)进行通讯，所有的端口分享固有的带宽。下面简单以图示方式介绍如下。
要明白交换机的优点我们首先就必须明白交换机的基本工作原理，而交换机的工作原理其实最根本的是要理解"共享"(Share)和"交换"(Switch)这两个概念。集线器是采用共享方式进行数据传输的。
而我们在这里要讲的交换机技术工作原理则是采用"交换"方式进行数据传输的。我们可以把"共享"和"交换"理解成公路。"共享"方式就是来回车辆共用一个车道的单车道公路，而"交换"方式则是来回车辆各用一个车道的双车道公路，"共享"和"交换"这两种数据传输方式的示意图分别如图1左、右图所示。
从我们平常生活中就可感觉到这两种方式的不同之处，明显可以感受到双车道的交换方式的优越性。因为双车道来回的车辆可以在不同的车道上单独行走，一般来说如果不出现意外的外是不可能出现大塞车现象(当然也有可能，那就车辆太多，速度太慢情况下)。
而单车道就象我们过单车道的桥一样，来回的车辆每次只能允许一个方向的车辆经过这个桥，这样就很容易出现塞车现象。交换机进行数据交换的原理就是在这样的背景下产生，它解决了集线器那种共享单车道容易出现"塞车"现象。
在交换机技术上把这种"独享"道宽(网络上称之为"带宽")情况称之为"交换",这种网络环境称为"交换式网络",交换式网络必须采用交换机(Switch)来实现。从图1右图可以知道交换式网络可以是"全双工"(FullDuplex)状态。
即可以同时接收和发送数据，数据流是双向的。而集线器的"共享"方式的网络就称之为"共享式网络",共享式网络采用集线器(集线器)作为网络连接设备。显然，共享网络的效率非常低，在任一时刻只能有一个方向的数据流，即处于"半双工"(HalfDuplex)模式，也称为"单工"模式。
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本文标题：全面讲解交换机技术的独门绝技
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