交换机，是一个扩展网络的设备，可以在子网中提供更多的连接端口，以便连接更多的计算机。比如你住在一个小区的楼里，楼上楼下喊个什么就知道了。但是住的人多了，就会有噪音干扰，你听到的大多和你无关。于是大家约定，小区内的一切都由门卫以信件的形式传达，小区外的交流由门卫和邮递员交接。这样噪音扰民的问题就解决不了。传达室负责小区内的通信，邮递员负责小区外的通信。没有门卫怎么样？是的，如果小区人不多，门卫这个角色完全没必要。但如果小区人多，没有门卫，邮递员的负担会大大增加。原来，他一到小区门口，只是把一捆捆信件扔给门卫就走了。现在他不得不挨家挨户敲门。

喊一嗓子等于集线器的作用，门卫等于交换机，邮递员等于路由器的功能。要和外界沟通，就要用路由器；家里，连接网络的终端不多，所以路由器也能起到交换机的作用；而交换机是在网吧、中大型企业中分担内部沟通压力所需要的；01 交换机工作在OSI参考模型的第二层(数据链路层)。交换机是一个多端口网桥，可以连接计算机网络上的不同设备。交换机在数据链路层使用MAC地址转发数据，通过报文交换接收和转发数据到目标设备。有些交换机引入路由功能，在网络层转发数据。这个交换机一般叫三层交换机或者多层交换机。交换机数据包的转发是基于MAC地址的，对IP网络协议是透明的。

交换机每个端口连接成功后，内部CPU会将MAC地址与端口进行匹配，形成MAC表。在通信过程中，寻址到该MAC地址的数据包只会被发送到其对应的端口，而不是所有端口。所以可以用交换机来划分数据链路层广播，也就是冲突域；但它不能划分网络层广播，也就是广播域。02 交换机在运行过程中，观察每个端口的数据帧获取源MAC地址，不断收集数据，在内部缓存中创建MAC地址和端口的映射表。当在映射表中找到交换机接收到的数据帧的目的地址时，交换机将数据帧发送到相应的端口。如果找不到，它会将数据帧广播到该端口所属的VLAN中的所有端口。如果有响应包，交换机将在映射表中添加一个新的对应关系。

当交换机第一次加入网络时，因为映射表是空的，所以所有的数据帧都会被发送到VLAN的所有端口，直到交换机“学习”到每个MAC地址。这样一来，交换机一开始的作用就像是传统的共享hub，直到创建了映射表之后才能真正发挥性能。这种方式改变了共享以太网抢通的方式，就像立交桥铺设在不同的行驶方向，去不同方向的车可以同时通过，大大增加了流量。03提供多端口二层桥接是Ethernet 交换机的核心功能，而很多交换机也提供其他级别的服务。这个不仅提供桥接功能的交换机也叫多层交换机。多层交换机可以学习多级拓扑，也可以一级或多级转发。

逐层网络设备在不控制任何流量的情况下传输数据，例如集线器。任何传入端口数据包将被转发到除传入端口之外的所有端口。因为每个数据包将被分发到所有端口，因此产生的冲突将影响整个网络，从而限制其整体能力。第三层和第三层交换机可以处理第三层网络层协议，用于连接不同的网段，通过查询和学习默认网关，在两个网段之间建立直接连接。对于局域网内的多子网连接，最好选择三层交换机，尤其是在不同子网间数据交换频繁的环境下。当然，如果子网之间的通信不是很频繁，使用路由器也无可厚非，这样也可以达到子网安全隔离和相互通信的目的。这要看实际需求。

第三层交换机可以实现路由器的全部或部分功能，但只能用于同类型局域网子网之间的互联。这样，第三层交换机可以像第二层交换机一样用MAC地址标记数据包，也可以像传统路由器一样在两个局域网子网之间进行弱路由转发。它的路由转发不是软件维护的路由表，而是由专用的ASIC芯片处理。第四层和第四层交换机可以处理第四层传输层协议，可以将会话绑定到特定的IP地址，实现虚拟IP；第7层更智能的交换机，可以充分利用带宽资源过滤、识别和处理应用层数据转换的交换设备。交换机虽然很少参与家庭联网，但却是最重要的网络设备之一。可以扩展网络提供更多的网络连接端口，保证网络的有效稳定连接。