揭秘交换机：互联网时代的幕后英雄

提到switch这个单词我们最先想到的是什么？是开关？还是某类游戏机？其实switch这个单词也有着“交换机”的意思。本文就带大家探索一下隐藏在飞速发展互联网时代幕后的英雄——交换机。

图2 通过移动介质进行传输

图3 通过网线进行通信

图4 通过中继器进行通信距离的延长

图5 通过集线器进行局域网间的通讯

图6 通过网桥进行局域网内的指定通讯

图7 通过网桥进行局域网内的指定通讯

上文说到，交换机发明之初就是为了解决高速传输、划分独立的隔离域、多接入设备的问题，所以最初的功能主要包括以下几个方面：

• 数据传输：交换机凭借其独立的ASIC芯片能够同时接收来自多个设备的信息，并根据目标地址将其发送到正确的接收设备。
• 虚拟局域网（VLAN）：通过VLAN技术，交换机可以将不同端口或不同地址的接入设备划分成相互独立的隔离域，实现网络分段，保障信息传输的私密性，提高网络的安全性和管理效率。

随着互联网的发展，交换机被开发出了越来越多的功能用来解决和优化局域网内的一些问题，例如：上网卡顿、网络安全、网络维护等。

• 流量控制（QoS）：通过交换机来控制网络流量，能够有效避免网络拥塞和数据包丢失。它可以根据设备的实际需求和网络状况，合理分配网络带宽，确保数据传输的稳定性和可靠性。简单来说，可以解决网络卡顿问题。
• 端口镜像：交换机能够将指定端口的流量复制到其他端口，用于监控、分析和故障排除。
• 管理和安全：交换机通常支持SNMP（简单网络管理协议），允许用户远程管理和监控交换机。同时，交换机还提供一些安全功能，如访问控制列表（ACL）等，保护网络免受未经授权的访问和攻击。

至此，交换机已作为一个传输设备发挥了其完善的功能，充分满足了局域网内的数据传输需求。然而，随着网络规模的扩大，局域网间的通信需求也逐渐增加。为了满足这种需求，路由器“Router”应运而生，成为实现局域网之间通信连接的主要设备。

第一台路由器可以追溯到1984年，当年如今通信领域无人不知无人不晓的思科公司成立了，并开发了第一代路由器。（是的，路由器出现的时间比交换机还要早）路由器的建立促成了当前互联网的爆炸式扩张。

但这存在一个问题，那就是应用在大型局域网之间的路由器实在太贵了！有些时候我们只是两三个小型局域网之间互相通信，甚至在单个局域网内设备超出IP地址规划的情况下实现信息传递。为此额外采购一台路由器实在是强人所难。

于是我们又从基础的、实惠的交换机上面打起了主意，看看能否将其进行改造。当当！工作在IP层的三层交换机诞生了。

三层交换机支持IP层的地址学习和动态路由，交换机具有地址学习的能力，能够记录连接到它的设备的MAC地址。这使得交换机能够高效地将数据包发送到目标设备，而无需每次都通过广播方式发送数据包。同时，动态路由功能使得交换机能够在网络拓扑发生变化时自动更新路由信息，保持数据传输的连通性。

三层交换机非常高效的解决了中小型局域网间和大型局域网地址不足的问题，至此交换机的功能基本成熟和完善了。

在当前互联网时代飞速发展的今天，我们每天聊微信、刷抖音、追剧、办公都少不了基础网络设备的支持，而其中一个重中之重的角色就是交换机。

随着企业的规模不断扩大，交换机已成为数据中心建设的核心组件。它们不仅要负责将数据从一个设备传输到另一个设备，还要处理大量的数据流，确保数据的实时性和可靠性。

而随着带宽需求的持续膨胀，高传输速率的交换机，可以显著提高整个网络的性能。交换机的带宽从百兆发展到千兆，千兆发展到2.5G、10G，现在40G、100G，甚至400G带宽的交换机都已经投入使用，确保海量信息的传递效率。

交换机的端口数量也随着用户数量的增多而越来越多，从家用的5口、8口到企业用的24口、48口，现在随着大型机框式交换机和数据中心级交换机的推出，交换机的端口数量可达1000个以上！端口数量的增多能够允许更多的设备连接到网络中，这使得网络可以轻松扩展到更多的设备和应用场景，满足不同用户的需求。

图11 威努特机框系列交换机

孙子兵法有云：“善战者赫赫无功”，这正揭示了交换机在我们日常生活和工作中不可或缺的作用。虽然我们很少能直接看到交换机的存在，但它们却在后台默默地保障着我们的网络通信。无论是视频通话、业务办公还是在线购物，交换机都在背后默默付出，确保我们的信息能够准确、快速地传输。它们是网络世界的守护者，保障着我们的网络体验。虽然我们无法直接看到它们，但我们可以感受到它们带来的便利和稳定。网络中的每一台交换机，让我们的日常生活变得更加美好。

威努特是一家同样立足于在互联网时代的默默守护网络环境的企业，当前威努特已推出工业通信/传统通信两大类交换机产品。威努特工业交换机系列产品主要面向工业客户，凭借多样化的产品形态和接口形态，能够覆盖卡轨式、机架式、网管型、非网管型、PoE供电多种类型，广泛应用在电力、轨道交通、工厂自动化、石油石化、煤炭矿山、智慧交通、智慧城市等工业场景的接入层、汇聚层、核心层网络。

威努特企业级以太网交换机是面向中小企业、医疗、教育、网吧、酒店、安防监控、运营商IP城域网、政企网、大型园区网等应用场景推出的产品。产品采用先进的硬件和软件架构设计，在提供高性能的L2/L3/L4线速交换服务基础上，进一步融合了IPv6、MPLS VPN、网络安全、流量审计、虚拟化等多种网络业务，结合不间断升级、不间断转发、端口聚合、双机热备、环网冗余保护等多种高可靠性技术，从而保证网络最长时间的不间断通信能力。

威努特致力于为客户提供安全+通信+计算+安防等的一站式ICT解决方案；随着互联网时代的发展，威努特也会一如既往的为客户拿出更多、更优质、更安全的产品解决方案。