導讀多臺計算機連接在一起，就能構成一個網絡，那么在交換機出現前，我們是用什么設備把計算機連在一起的呢？集線器先來看看交換機的前身：集線器（Hub）。Hub是指將....

多臺計算機連接在一起，就能構成一個網絡，那么在交換機出現前，我們是用什么設備把計算機連在一起的呢？

集線器

先來看看交換機的前身：集線器（Hub）。

Hub 是指將多條以太網雙絞線或光纖集合連接在同一段物理介質下的設備，功能和網線、光纖這些傳輸介質沒有太大區別。目前集線器已經被淘汰了，目前市面上的「集線器」一般是指傻瓜交換機。

集線器示意圖

早期的以太網中，終端和終端之間是用 Hub 連接在一起的，如果網絡上的主機想要同時通信，就容易發生沖突。

什么是沖突域？

CSMA/CD 網絡（載波偵聽多路訪問/沖突檢測網絡），通常用于以太網，可以理解為有線連接的網絡。

圖片來自：unsplash.com

這個網絡就像是一場自由發言的會議，剛開始的時候沒人說話，但是所有人都想說話，這時候就容易出現兩個或多個人一起說話的情況，也就發生了「沖突」，這樣的環境就可以看作是一個「沖突域」。

如果某個 CSMA/CD 網絡上的兩臺計算機在同時通信時會發生沖突，那么這個 CSMA/CD 網絡就是一個沖突域（Collision Domain)。

網 橋

網橋（Network Bridge）的出現一定程度上緩解了這個問題。

網橋可以將一個大的局域網分割成兩個小的局域網，這樣就減小了沖突域的范圍，降低了局域網中可能發生沖突的幾率。網橋可以算是一個過渡產品，也已經淘汰，現在市面上的網橋一般指用于中長距離無線傳輸的「無線網橋（Wireless Bridge）」

網橋示意圖

但是，隨著局域網規模的越來越大，這種方式還是無法從根本上解決沖突。

所以我們就有了交換機！

交換機

交換機（Switch）是一個擴大網絡的設備，能為子網絡提供更多的連接端口，一個端口就是一個沖突域。

交換機示意圖

只要交換機端口充足，就可以讓每一個終端設備單獨使用一個交換機端口，這樣就從根本上解決了沖突的問題。

MAC 地址

連接在交換機上的設備是如何互相通信的呢？這就需要用到 MAC 地址了。

MAC 地址（Media Access Control Address），我們通常稱之為物理地址，是在 OSI 參考模型第二層（數據鏈路層）中用于描述網絡設備位置的地址。

MAC 地址結構

MAC 地址是一串 48 位的二進制碼，以 12 個 16 進制的數字來表示。前 24 位用來表示制造商，后 24 位用來表示設備編號。MAC 地址就是我們設備的身份證，具有唯一性。

MAC 地址 Windows 截圖

在 Windows 系統中輸入 ipconfig/all 的命令，就能查看本機網卡的 MAC 地址。如果有多張網卡就可以看到多個 MAC 地址。

那么網絡設備，是如何通過 MAC 地址找到對方的呢？

交換機地址學習

首先，交換機會進行地址學習。

交換機上電后，就會開始學習，還會用個小本本（MAC 地址轉發表）記下所學的內容。剛上電的時候小本本是空的。

這時候，交換機收到主機 1 發到 1 口的一個數據幀，發現來源是 X1 ，目的是 X2。再看一眼自己的小本本，咦，我也不知道怎么走唉，先不管那么多記下再說，然后就在小本本上記下，X1 對應 1 口。

接著交換機會向除了 1 口以外所有的口喊話，你們誰是 X2，收到請回答。

如果無人應答則丟棄該數據幀，有人回答就會將數據幀復制到那個端口上并轉發出去。

同時在小本本上記下，X2 對應 2 口。

交換機還很好學，當拓撲變更的時候還會重新學習，更新它的小本本。

二層尋址

二層尋址用于同一個局域網內部，使用廣播進行尋址。需要進行二層尋址的主機會向整個局域網中的所有設備都發送廣播信息。

例如主機 X1 想找到 192.168.1.10，就會向整個網絡喊話，192.168.1.10 住哪兒？收到請回復至 XX:XX:XX:XX:XX:X1。

網絡中的設備會對比這個 IP 地址，如果發現找的是自己，就會回應，我是 192.168.1.10，我的 MAC 地址是 XX:XX:XX:XX:XX:X2，請根據這個地址來找我。

主機 X1 就會將這個 MAC 地址和 IP 地址的對應關系記在自己的小本本上，下次要找 192.168.1.10 按照這個地址走就可以了。

如何選擇交換機？

市面上的交換機有各種各樣的稱呼，傻瓜交換機、網管型交換機、PoE 交換機、核心、匯聚、接入、二層、三層..到底該怎么選呢？

先從簡單的「傻瓜型」和「網管型」來區分。傻瓜交換機功能單一，無法應用在中大型網絡中，數據傳輸的可靠性差、容易出現丟包現象，對網絡升級、擴展存在很大的局限。

UniFi 的交換機都是網管型的，能夠通過控制器統一管理，各種規模都適用。支持 SNMP 協議、VLAN 劃分，配置方便，擴展靈活。

然后是 PoE 交換機，PoE（Power over Ethernet）是一種通過網線供電的技術，能夠給連接在交換機上的 AP、攝像頭供電，減輕布線負擔。對于普通家庭來說，如果想裝攝像頭、無線 AP、各種智能家居，建議選擇 PoE 交換機，只要根據需要的網口數量和 PoE 功率來挑選就行了。

對于商用網絡，或是規模更大、要求更高的網絡來說，通常光口交換機會用來做匯聚（負責連接其他接入層交換機），電口交換機用來做接入（負責接入終端或者 AP 設備）。

考慮到匯聚層流量大，UniFi 的匯聚交換機通常都是萬兆的，大量使用光口，提高傳輸效率。