今天小编要为大家科普的是搭建网络时最常见的设备，交换机。小伙伴都知道，交换机在英文里叫做switch，交换机是一种比较省事的叫法。它的全名应该叫做以太网交换机，它还有一些姐妹，比如电话语音交换机、光纤交换机等等。要讲交换机，自然要了解它的前身，它就是集线器（图1）。用过集线器的小伙伴们可能就要暴露年龄了。

小编的大学群居时代，也是互联网人类早期。

一个宿舍只有一个网口，那怎么满足四五个人甚至七八个小伙伴打星际、CS、魔兽、下载AVI文件，抄论文等需求呢？

最简单的办法就是使用这种集线器，也叫HUB。

简单讲它相当于把一根网线分成多根使用，并且让这些网线连接的设备组成一个局域网。从此，

单机游戏变成了多人运动，更加的紧张刺激。

但是集线器有不少缺点，它工作在OSI参考模型（图2），第一层，即物理层。

所以发送数据时采用的是广播的方式，如何理解呢?比如宿舍里老二大声质疑老大，“你为什么‘发图不发种’？”集线器采用的是共享带宽的工作方式，设备越多就越可能造成网络拥堵现象，老大和老二传文件占满了带宽，其他小伙伴的网络体验就会很差，很容易引发人民内部矛盾冲突。所以，我们把这种宿舍叫做一个冲突域（图3）。

再有集线器的数据发送是非双工传输模式。什么概念呢？大家可以想象一下独木桥，同一时间只能过一个人。两边都有人要过桥的话，就只能等一个人先过去，另一个再过，效率很低，怎么办呢？那就要升级换代咯！

年Kalpana公司发明了第一台以太网交换机EthrSwitchEPS-,对外提供7个固定端口，它工作在OSI参考模型的第二层，数据链路层，所以也被称为二层交换机，为了方便大家明白，小编就拿海翎光电研制的自主可控全国产交换机IERS系列举例。

图4：海翎光电研制的全国产交换机IERS(8口交换机）硬件规格

这是海翎光电研制的自主可控全国产8口交换机。采用的是楠菲微SF的交换芯片，集成处理器，8MBflash存储，二层交换机。相比集线器广播数据的方式，交换机会按照内存里的地址表，把数据直接发送到目的地址。如果没有，则会通过广播来查找，“握手”成功后，再把它存放到地址表，方便下次寻找和使用。找不到的话，就先放到缓存，慢慢找。另外集线是共享带宽，而交换机它每一个端口上的设备都能独享全部的带宽。也就是说，如果老大给老二传文件，占满了百兆带宽，老三给老四传文件，依然可以享受百兆带宽，相当于，这8个端口，每个都是独立的百兆带宽。这等于，把冲突域从原来的整个宿舍缩小到一个端口上。

这还没完，早期交换机依然是非双工传输模式。而年，Kalpana公司取得了另一项突破，使得一条链路可以同时发送和接受数据，也就是全双工以太网，我们这台小设备（全国产交换机IERS(8口交换机））就是全双工，交换容量2Gbps,也就是同一时间平均每个端口收发的数据能达到M每秒。画个重点，交换容量是交换机的核心参数之一，这个数字越大，代表性能越高。当然也越贵。

二层交换机的出现，使得以太网从“共享式”步入了“交换式”时代，大大提高了局域网的性能。但是二层交换机还是有一个毛病，只能隔离冲突域，不能分割广播域。这个如何理解呢？如果我们的宿舍楼或者办公楼都是用二层交换机组网，那么整个网络都在一个广播域内，一旦发出广播报文，就会传遍整个网络。对于局域网而言这样不仅会影响到网络带宽，还会给网络中的主机带来额外负担。

后来出现了VLAN（VirtualLocalAreaNetwork)也就是虚拟局域网技术。在一个局域网中划分出不同的网段，实现广播域的隔离，但是不同VLAN之间的转发，还是要通过路由器来完成。如图6。相对于交换机而言，路由器价格更贵，并且交换性能要更弱，无法满足大量用户对大带宽的需求。

在年，三层交换机的概念出来了。专门为IP网络设计的，接口类型简单，它既可以工作在OSI协议第三层，替代或部分完成传统路由器的功能，同时又具有接近第二层交换的速度，非常适用于大型局域网的数据路由与交换。如图7。

三层交换机最典型的应用就是代替路由器，来实现同一个局域网中各子网以及VLAN间的互联，所以它又被称路由交换机，三层交换机可以说是诸多网络设备中的中流砥柱了。不管在学校还是在办公楼、产业园还是住宅区都有它的身影。尤其是核心骨干网，一定会用到三层交换机。这里要注意，路由交换机的路由和路由器的路由并不是一回事儿。交换机的路由功能是围绕局域网内部的数据交换。在安全、协议支持方面有很多欠缺，并不能取代路由器，所以局域网与公网之间要实现跨地域的网络访问时，都需要通过专业路由器。（下期分享《路由器到底能不能代替交换机？》敬请

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