最常见的交换机工作在数据链路层，称为第二层交换。一些高档的交换机工作在IP层，称为第三层交换。交换机是网络的核心设备，网络中的许多功能都要通过交换机实现，如VLAN（虚拟局域网）等。学会配置交换机是学习组网的关键。

从逻辑上看，任何两个站点之间都有一个独立的连接，不同站点之间的数据传输互不干扰，而交换机能够识别不同的端口传送过来的数据，并发送到相应的线路上。在实际的交换机中，端口之间的连接是通过交换机内部的背板总线和内部交换矩阵来实现的，背板总线承载所有的数据传输，而交换矩阵实现不同端口传输数据的选路。

1.二层交换机

交换机必须知道MAC要发送到哪个端口，因此，交换机必须维护一张转发表，这张表给出了目的MAC地址到端口的映射关系，内容为<MAC地址，端口，生存期>，表中的生存期是一种老化机制，到期后该表项就被删除。转发表是利用逆向学习法动态生成的，交换机必须要解析MAC帧。下面通过分析交换机的工作过程来看一下交换机的转发过程。

1）交换机刚通电时，转发表为空，当第一次从某个端口收到一个MAC帧后，先读取帧首部中的源MAC地址，从而建立端口与源MAC地址的对应关系，并将其添加到转发表表中，这就是交换机的自动学习能力——逆向学习法。交换机每次收到MAC帧后都会使用逆向学习法来更新表项，以防止计算机更换网卡或更换交换机连接端口后造成的旧表项错误。

2）读取帧中的目的MAC地址，并在转发表中查找对应的端口。

3）如果转发表中有该目的MAC地址的表项，则把帧直接发送到表项中的对应端口。

4）如果转发表中没有找到该MAC地址，则将该帧广播到所有的端口（除源端口）。当拥有该MAC地址的网卡不管何时也发送了一个帧时，交换机就会根据逆向学习法为它建立一个表项。

交换机使用的时间越长，学习到的MAC地址就越多，广播帧就越少。然而，转发表的表项不会永久不变，当一个表项的生存期（老化时间）到期后，该表项就被删除，以防止连接关系变动引起的错误。大多数交换机的老化时间默认为5min或10min。

2.三层交换机

交换机是连接网络终端的核心设备，然而随着网络规模的不断扩大，二层交换机也开始显漏出它的不足之处，最主要的问题就是广播风暴。

由二层交换机连接起来的局域网中所有的用户共享共同的MAC广播地址，处于一个广播域中。如果一台设备发出一个具有广播地址的MAC帧，那么该帧将被交付到由二层交换机连接的整个网络的所有设备。在大型网络中，经常性的广播帧会产生巨大的额外开销，并且很容易导致网络阻塞，影响正常的数据通信。(www.daowen.com)

一般来说，路由器可以将网络划分为不同的子网络，并阻止广播帧进入其他的局域网。但是使用路由器解决二层交换机的不足又会带来新的问题。通常，路由器要做所有IP层的数据处理，而且是通过软件实现的。高速局域网以及高性能二层交换机有可能会每秒收发好几百万个数据分组，这对路由器造成了很大的负担。为了解决这个矛盾，产生三层交换的概念，三层交换就是工作在网络层，通过硬件实现路由器的分组转发功能。这样，三层交换机就有了路由功能，能够隔离广播数据，同时由于数据的转发是基于硬件实现的，所以，具有很高的数据转发能力，能够满足网络的数据传输需求，也可以将三层交换理解为由硬件实现的高速路由。

三层交换机已经成为目前大型网络组建过程中不可或缺的网络设备，它能够实现不同VLAN主机间的高速数据路由，提高整个网络的性能。

3.交换机的主要性能指标

在组网过程中，不可避免地要根据网络的需求选择合适的网络设备，那么对于交换机的选择，应该注意哪些主要参数？

1）背板带宽。背板带宽也称为背板吞吐量，是指每秒能通过的数据包个数，表示交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。交换机的背板带宽越高，其处理数据的能力就越强。

背板带宽决定着网络的实际性能，交换机的功能再多，管理再方便，如果实际吞吐量不够，网络就会变得拥挤不堪，所以这个参数十分重要，在选择交换机组建网络时要结合实际的需求选择具有合适背板带宽的交换机。

2）VLAN的类型和数量。划分VLAN是交换机的重要特性，一般的二层交换机和三层交换机都具有划分VLAN的功能，对VLAN的支持也是衡量交换机的重要参数，VLAN的内容会在后文详细介绍。

3）交换机的端口数量及类型。端口数量越多，支持的接入设备就越多，同时对交换设备的性能要求就越高。

4）管理功能。通常，交换机厂商都提供管理软件或满足第三方管理软件对交换机远程管理的要求。一般的交换机支持SNMP管理协议。而复杂一些的交换机会通过内置RMON协议支持主动监视功能。对于大型网络的主要交换设备而言，为了实现统一管理和维护，一般都需要支持远程管理功能。

5）堆叠和级联的支持。交换机的堆叠或级联能够很容易地实现网络的扩展，同时管理和摆放也较方便。