什么是局域网交换机或交换机，其用途是什么？

什么是网络交换机或交换机：
交换机可以做什么和不能做什么
特征和要素
端口和速度
开关的切换方法
使用巨型帧
开关类型
开关难以管理和管理，或级别3/4
PoE交换机
台式机，边缘和中继交换机
交换机和HUB之间的区别
交换机，路由器和调制解调器之间的区别
关于开关的结论

在网络世界中，了解如何区分不同的设备（使我们能够创建它们并互连设备）始终至关重要。因此，今天我们将学习有关什么是Switch的所有信息。我们还将看到此设备与其他设备（例如路由器 ， 集线器甚至调制解调器）之间的差异。所以，让我们开始吧！

内容索引

什么是网络交换机或交换机：

首先定义什么是交换机，也称为LAN 交换机。 它是一种使我们能够互连网络中始终处于有线状态的不同设备和节点的设备 ，谨记这一点很重要。实际上，一台交换机将始终互连局域网上的设备，即我们称为局域网的设备。

交换机在OSI （开放系统互连）模型的链路层或第2层上运行，该模型是用于网络协议及其定义的参考模型。数据链路层是介于第1层或物理层（传输和信号的手段）和第3层或网络（路由和逻辑寻址）之间的层。这根据与连接到它的每个设备相关联的MAC地址来处理在网络上传输的数据包的物理寻址 。

交换机的技术和操作规范在IEEE 802.3标准中定义，用于以太网标准化 。它们是一组标准，这些标准基本上确定了网络连接能够工作的速度。其中，标准802.3i （10BASET-T 10 Mbps）， 802.3u （100BASE-T 100 Mbps）， 802.3z / ab （1000BASE-T 1Gbps光纤或双绞线）等是众所周知的。

当前，所有这些设备都遵循这些标准，这些设备始终使用星形拓扑来连接节点，核心团队是Switch本身。节点通过一系列端口或RJ45或SFP端口连接。

交换机可以做什么和不能做什么

知道交换机的工作区域非常重要，因为这将有助于知道如何以及在何处进行连接以及它的设计目的。当然，还要将它们与其他网络设备区分开来。

您可以做什么：

有线网络上的互连设备使用其网络规模的MAC地址表并作为到IP地址服务器（可以是路由器或主机）的链接，将数据包从源切换并转发到目标

您不能做什么：

它不能使我们与子网掩码之外的其他网络建立连接，因此，它不能提供Internet连接

我们将看到， 由于固件或小型操作系统的缘故 ，有些交换机能够执行超出其设计功能的更多功能。

特征和要素

我们可以在端口上找到几乎任何大小的交换机，但是它们是建立具有数百个端口的设备和机柜的复杂数据处理中心的关键。

端口和速度

交换机的操作是通过网络端口执行的，该端口允许内部网络中不同节点的互连 。该数字将决定其容量和功率以及速度。最正常的事情是在4到20个端口之间找到它们，但是还有更多面向公司的。您可以拥有：

RJ45 ：用于双绞线电缆的端口，用于LAN的典型4条双绞线UTP电缆以10/100/1000/10000 Mbps工作

SC ：用于1/10 Gbps高速链路的光纤端口。

SFP或GBIC端口：之所以称为模块化端口，是因为它们没有特定的连接器，而是一个孔，您可以在其中插入所需类型的连接器。这可以是通常带有集成RJ45端口的SFP或SFP / SFP + （小型可插拔）的GBIC （千兆接口转换器），也可以是带有RJ45或10 Gbps光纤的较小端口。

组合端口：它们本身不是端口的一种，而是为交换机提供更多端口的一种方式。它们通常以2个RJ45 + 2 SFP或4 + 4的面板出现，在这里我们可以使用一个或另一个，但绝不能同时使用，因为它们共享总线。

速度由开始时看到的802.3标准的不同版本定义。 当前，我们发现可以提供10 Mbps，100 Mbps，1 Gbps和10 Gbps的交换机。

开关的切换方法

Switch是Switch的西班牙语名称，我们认为很清楚，该名称是指其在以太网标准上的操作。这是基于LAN中数据的传输， 这些帧通过带有标题的帧来传输数据，该标题允许使用MAC地址识别发送方和接收方。请注意，我们所说的是MAC地址而不是IP地址，它在另一个OSI层中起作用。网络中有两种通信方法：

半双工：在这种情况下，数据沿一个方向或另一个方向传播，但永远不会同时向两个方向传播，例如， 全双工对讲机：它是同时使用发送和接收通道的一个，例如，一个电话。

决定交换机的交换能力的一个非常重要的元素是缓冲区 ，它们是用来存储要转发到相应节点的帧的存储元素。这些缓冲区执行缓存功能 ，特别重要的是将两个节点以不同的速度连接到端口，以减少瓶颈效应。

交换机上有几种交换技术 ：

存储转发切入自适应切入

（存储并转发）

在该第一方法中，交换机在接收到时将整个数据帧存储在缓冲器中。这样做是为了检测其中可能的错误，并且显然是要分析起点和终点。此后，它将被发送给收件人。

尽管必须记住，使用此方法时，在发送过程中总是会出现很小的延迟或延迟，但该方法始终用于具有不同速度端口的交换机。

（直接转发）

在这种情况下，帧不会被完全缓冲，而是仅读取其头以了解源MAC和目标MAC，然后将其转发。

这是比以前的技术更快的技术，但它不提供损坏帧中的错误控制。此外，设备的端口必须全部以相同的速度工作。

（自适应直接转发）

这不是一个新方法，而是切换器可以在前面两种方法之间进行选择的功能。例如，当交换机检测到太多失败和丢失的数据包进入时，它将自动切换到存储和转发，而如果端口具有相同的速度，它将使用直接转发。

使用巨型帧

当我们打算购买Switch时，通常会在规格中谈论如果团队可以使用巨型框架。

我们已经说过，Switch适用于标准大小为1500字节的以太网帧。但是可以将它们增大到9000字节，称为超大帧。这些不属于802.3标准。

这些帧用于处理大量信息 ，尽管由于必须处理更多信息而增加了连接延迟，但使数据传输效率更快。因此，巨型帧与功能强大的开关一起使用。

开关类型

我们只需要查看在市场上找到的Switch的类型，这些类型将根据其容量，端口和它们实施的其他标准而针对某些任务。

开关难以管理和管理，或级别3/4

通常，至少在最基本的模型中，交换机没有管理能力。 这些工作在802.3u标准上进行 ，该标准表明交换机必须具有自动协商功能 。无需人为干预，客户和交换机就可以“决定”交换机的参数。这些将是不受管的交换机 。

但是随着时间的流逝，硬件已经走了很长一段路，减小了尺寸，增加了功率并为这些设备提供了更多的智能。看到带有4核处理器和512 MB甚至更大的RAM的交换机并不少见。但是其中最重要的是，它们具有可从浏览器或某些专用端口访问的固件，以便修改其参数。这些是托管交换机 。

对于那些除了交换功能之外还提供创建VPN网络，端口镜像 （端口监视（端口监视）或端口中继 （链路聚合））功能的计算机，此容量是必需的或至少是可选的。这些交换机也称为3级交换机。当他们能够执行IP路由功能时，即在OSI模型的第3层工作，例如，创建VPN。如果我们在其中添加对逻辑端口的控制，那么我们将讨论3级交换机/ 4。

PoE交换机

PoE （不要与PPPoE混淆）代表以太网供电或以太网供电 。这是一种非常类似于我们众所周知的USB或Thunderbolt的技术，因为除了允许向客户端交换机发送数据外，它还为其供电 。这是直接通过UTP电缆完成的。它基于标准：

IEEE 802.3af： PoE功率最高为15.4W IEEE 802.3at： PoE +：容量最高可达30W 3bt： uPoE达到51W或71W

功率容量对于连接Wi-Fi接入点，IP监控摄像机或VoIP电话非常有用。这就是公共场所中大多数摄像机的进纸方式。

台式机，边缘和中继交换机

台式机交换机是最基本的交换机 ，几乎不会被管理，因为它们只是旨在扩展我们的家庭网络而没有重大的麻烦。它们提供4到8个端口 ，速度为100 Mbps，同时具有半双工和全双工功能。实际上，大多数路由器已经集成了至少4个或5个具有这些特性的端口。

第二类是外围交换机 ，它们具有更多的端口，可以轻松达到24个甚至48个端口 。这些用于创建面向教育中心，实验室，办公室等的计算机房的小型子网。您的连接通常为1 Gbps 。

中继交换机除了提供更多的端口外，还将易于管理，并将提供OSI第2层和第3层功能来处理数据包交换和路由。如果我们还通过机架式机箱增加模块性 ，则可能有数百个数据中心的端口以1 Gbps甚至10 Gbps的速率工作。

交换机和HUB之间的区别

在详细了解什么是交换机之后，应将其与与之相关的那些网络设备区分开来。

第一个也是最明显的是集线器或集线器 ，可以将其视为Switch的前身。像这样，它具有一个带有一定数量端口的面板，以互连所连接节点中的不同节点。

最大的区别是集线器无法区分通过它的信息是定向到一台计算机还是另一台计算机。 该设备仅限于接收信息并在所有端口上重复该信息 ，无论您连接到它们的端口是什么，我们都将其称为广播。

交换机，路由器和调制解调器之间的区别

我们必须做出的下一个区分是带有路由器和调制解调器的交换机的区分，这将很容易，这取决于OSI级别 。

我们知道交换机自然可以在模型的第2层（数据链路层）中工作，因为它可以通过其MAC表将数据包发送到目标主机。尽管确实存在某些计算机，但由于其固件，它们也可以在第3层和第4层中工作。

另一方面， 调制解调器仅在第1层或物理层上工作 ，它仅用于转换和转换从网络传来的信号。 例如，数字模拟，电无线和电光。

最后， 路由器是一种主要在第3层 （网络层）工作的设备 ，因为它负责数据包路由以及从公用网络到由其创建的内部网络的传输。但是，当然，今天的路由器非常完善，并且由于具有VPN或共享数据服务，因此还包括具有多个端口的Switch的功能 ，甚至还包括第 4层和第7层的功能。