交换

　　谈到交换，从广义上讲，任何数据的转发都可以称做交换。当然，现在我们指的是狭义上的交换，仅包括数据链路层的转发。做网络设备的人对交换的理解大多是从交换机开始的，电路交换机在通信网中已经使用了几十年了，而帧交换的设备，尤其是以太网交换机的大规模使用，则是近几年的事情。
 
理解交换机

　　理解以太网交换机的作用，还要从网桥的原理讲起。传统以太网是共享型的，如果网段上有A、B 、C、D等4台计算机，那么A与B通信的同时，C和D只能是被动收听。假如将缆段分开（即微化），A、B在一段上，C、D在另一段上，那么A和B通信的同时，C和D也可以通信，这样原有10M的带宽从理论上讲就变成20M了。同时，为了确保这两个网段可以互相通信，需要用桥将它们连接起来，桥是具有两块网卡的计算机。
在整个网络刚刚启动时，桥对网络的拓扑一无所知。这时，假设A发送数据给B，因为网络是广播式的，所以桥也收到了，但桥不知道B在自己的左边还是右边，它就进行缺省转发，即在另外一块网卡上发送这个信息。虽然做了一次无用的转发，但通过这个过程，桥意识到数据的发送者A在自己的左边。当网络上的每一台计算机都发送过数据之后，桥就是智能的了，它了解每一台计算机在哪一个网段上。当A再发送数据给B时，桥就不进行数据转发了，与此同时，C可以发送数据给D。
　　从上面的例子可以看出，桥可以减少网络冲突发生的几率，这就是我们使用桥的主要目的，称做减小冲突域。但桥并不能阻止广播，广播信息的隔绝要靠三层的连接设备——路由器。
　　按照缆段微化的思想，缆段越多，可用带宽就越高。极限情况是每一台计算机处在一个独立的缆段上，如果网络上有10台计算机，就需要一个10端口的桥将它们连接起来。但实现这样一个桥不太现实，软件转发的速度也跟不上，于是有了交换机，交换机就是将上述多端口的桥硬件或固件化，以达到更低的成本和更高的性能。
　　交换机的一个重要的功能是避免交换循环，这就涉及到了STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）。生成树协议的功能是避免数据帧在交换机构成的网络中循环传送。如果网络中有冗余链路的话，STP协议现选出根交换机，然后确定每一台非根交换机到根交换机之间的路径，最后，将此路径上的所有链路置成转发（Forward）状态，其余的交换机之间的连接就是冗余链路，置为阻塞（Block）状态。
　　为了从技术上解决这个问题，网络厂商开发了三层交换机，也叫做路由交换机。它是传统交换机的性能和路由器的智能的结合。路由选择仍由路由器完成，但路选的结果被交换机保留在自身的路由缓存中。这样，一个数据流中的第一个数据包经过路由器，后继的所有数据包直接由交换机查表转发。得益于硬件转发，三层交换机可以做到线速路由。

　　许多厂家生产的三层交换机本身即是交换机和路由器的结合体，例如一些二层交换机可以选配路由模块，实现三层功能。

　　如此看来，企业级网络和园区网的内部就是交换机的天下了，全交换的网络适应新的流量模型，彻底克服了传统网络的路由器瓶颈，极大

地提高了网络的效率。当然，路由器并没有失业，仍然被用在远程连接、拨号访问等场合。