區域網路、乙太網路與交換

交換器(network switch)

交換器(switch)是每個現代有線區域網路核心的那只聰明盒子。想像一位收發室的職員,他清楚知道每個人坐在哪張桌子:信件進來時,他讀上面的名字,直接把信送到那一張桌子,而不是送給整棟樓的人。交換器對乙太網路訊框與 MAC 位址做的就是同一件事。

交換器有許多埠,每個埠用各自的纜線連到單一裝置。它運作在資料連結層,採儲存轉送:收下整個訊框、檢查 CRC、讀取目的 MAC 位址、在它的 MAC 位址表裡查這個位址,然後只從通往目的地的那一個埠把訊框轉送出去。它靠記住所見每個訊框的來源 MAC 來學習每台機器的位置(MAC 學習)。若還不知道某個目的地在哪,它就把訊框氾濫到所有其他埠,只送一次,直到學會答案為止;廣播與多播則是設計上就會被氾濫。

因為每個埠都是自己的連結,每台機器都拿到完整的連結速率,並能同時收送(全雙工),碰撞幾乎永遠不會發生——每個埠各自是一個碰撞網域。這正是交換器徹底取代集線器的原因。但一般交換器仍會把廣播轉送到每一個埠,所以整台交換器是一個廣播網域;要分隔廣播網域需要 VLAN 或路由器。

三台 PC 接在一台交換器上。PC-A 送給 PC-C;交換器讀目的 MAC,在表中找到它在埠 3,便只從埠 3 把訊框轉送出去。PC-B 完全看不到這個訊框,並能在同一時間自由地與任何人交談。

依 MAC 的定向轉送——與向所有人喊話的集線器恰好相反。

交換器是第二層裝置:它依 MAC 位址轉送、拆分碰撞網域,但它「不」拆分廣播網域,也「不」在 IP 網路之間做路由。那是路由器的工作。

又称
Ethernet switchlayer-2 switch交換式集線器switching hub