工業交換機定義：

交換機英文名稱為Switch，也稱為交換式集線器，交換機是構建網絡平臺的“基石”，又稱網絡開關它是一種基于MAC地址(網卡的硬件標志)識別，能夠在通信系統中完成信息交換功能的設備。其工作原理可以簡單地描述為“存儲轉發”四個字。因為交換機支持“全雙工”模式，所以B在接收A發送數據的同時，還可以向A或其他的計算機發送數據。如果在MAC地址中沒有B的地址信息，那么交換機可以通過“MAC地址學習”功能將連接到自身的B計算機MAC地址記住，形成一個節點與MAC地址的對應表。

交換機的類型

交換機類型的了解是交換機的基本知識，必須掌握。

交換機有多種分類方式：

從網絡覆蓋范圍劃分交換機可以分為以下兩類：廣域網交換機和局域網交換機

   根據傳輸介質和傳輸速度分：以太網交換機、快速以太網交換機、千兆以太網交換機、10千兆以太網交換機、ATM交換機、FDDI交換機和令牌環交換機。

   根據交換機端口結構劃分固定端口交換機和模塊化交換機。

  根據工作協議層劃分第二層交換機、第三層交換機和第四層交換機

   根據是否支持網管功能劃分網管型交換機和非網管理型交換機

交換機的應用

作為局域網的主要連接設備，交換機成為應用普及最快的網絡設備之一。隨著交換技術的不斷發展，交換機的價格急劇下降，交換機的普及度進一步增加。

如果你的以太網絡上擁有大量的用戶、繁忙的應用程序和各式各樣的服務器，而且你還未對網絡結構做出任何調整，那么整個網絡的性能可能會非常低。解決方法之一是在以太網上添加一個100Mbps/1000Mbps的交換機。

如果網絡的利用率超過了40％，并且碰撞率大于10％，交換機可以幫你解決一點問題。帶有100Mbps快速以太網的交換機可以全雙工方式運行，可以建立起專用的200Mbps連接。

不僅不同網絡環境下交換機的作用各不相同，在同一網絡環境下添加新的交換機和增加現有交換機的交換端口對網絡的影響也不盡相同。充分了解和掌握網絡的流量模式是能否發揮交換機作用的一個非常重要的因素。因為使用交換機的目的就是盡可能的減少和過濾網絡中的數據流量，所以如果網絡中的某臺交換機由于安裝位置設置不當，幾乎需要轉發接收到的所有數據包的話，交換機就無法發揮其優化網絡性能的作用，反而降低了數據的傳輸速度，增加了網絡延遲。

除安裝位置之外，如果在那些負載較小，信息量較低的網絡中也盲目添加交換機的話，同樣也可能起到負面影響。受數據包的處理時間、交換機的緩沖區大小以及需要重新生成新數據包等因素的影響，在這種情況下使用簡單的HUB要比交換機更為理想。因此，我們不能一概認為交換機就比HUB有優勢，尤其當用戶的網絡并不擁擠，尚有很大的可利用空間時，使用HUB更能夠充分利用網絡的現有資源。

交換機的交換方式

交換機有3種交換方式：

1． 直通式（Cut Through）

直通式的交換機可以理解為在各端口間是縱橫交叉的線路矩陣電話交換機。它在輸入端口檢測到一個數據包時，檢查該包的包頭，獲取包的目的地址，啟動內部的動態查找表轉換成相應的輸出端口，在輸入與輸出交叉處接通，把數據包直通到相應的端口，實現交換功能。由于不需要存儲，延遲非常小、交換非常快，這是它的優點。它的缺點是，因為數據包內容并沒有被以太網交換機保存下來，所以無法檢查所傳送的數據包是否有誤，不能提供錯誤檢測能力。由于沒有緩存，不能將具有不同速率的輸入/輸出端口直接接通，而且容易丟包。

2．存儲轉發（Store ＆ Forward）

存儲轉發方式是計算機網絡領域應用最為廣泛的方式。它把輸入端口的數據包先存儲起來，然后進行CRC（循環冗余碼校驗）檢查，在對錯誤包處理后才取出數據包的目的地址，通過查找表轉換成輸出端口送出包。正因如此，交換機存儲轉發方式在數據處理時延時大，這是它的不足，但是它可以對進入交換機的數據包進行錯誤檢測，有效地改善網絡性能。尤其重要的是它可以支持不同速度的端口間的轉換，保持高速端口與低速端口間的協同工作。

3．碎片隔離（Fragment Free）

這是介于前兩者之間的一種解決方案。交換機檢查數據包的長度是否夠64個字節，如果小于64字節，說明是假包，則丟棄該包；如果大于64字節，則發送該包。這種方式也不提供數據校驗。它的數據處理速度比存儲轉發方式快，但比直通式慢。

交換機相關術語

1. 交換機

交換機是用來實現交換式網絡的設備，在ISO的OSI模型中，它是位于第二層——數據鏈路層的設備，能對幀進行操作，是一種智能型設備。

2. IEEE 802.3

以太網標準

3. IEEE 802.3u

快速以太網標準

4. IEEE 802.3ab

千兆以太網（非屏蔽雙絞線）標準

5. IEEE 802.3z

千兆以太網（光纖、銅纜）標準

6. IEEE 802.3x

流量控制標準

7. IEEE 802.1X

基于端口的訪問控制標準

8. IEEE 802.1q

VLAN標準

9. IEEE 802.1p

流量優先權控制標準

10. IEEE 802.1d

生成樹協議

11. 數據鏈路層

位于ISO/OSI參考模型第二層，負責在節點間的線路上通過檢測、流量控制和重發等一系列手段無差錯的傳送一幀為單位的數據，使得從它的上一層（網絡層）看起來是一條無差錯的鏈路。

12. 全、半雙工

在網絡中，全雙工是指接收與發送采用兩個相互獨立的通道，可同時進行，互不干擾。而半雙工則是接收與發送共用一個通道，同一時刻只能發送或只能接收，所以半雙工可能會產生沖突。我們所說的交換機是個全雙工設備，而集線器是半雙工設備。

13. MAC地址

MAC地址就是在媒體接入層使用的地址，通俗點說就是網卡（局域網節點）的物理地址。在網絡底層的物理傳輸過程中，是通過物理地址來識別主機（局域網節點）的，它一般也是全球唯一的。現在的MAC地址一般都采用6字節48位。

14. IP地址

IP地址就是給每個連接在Internet上的主機分配的一個32bit地址。通過IP地址就可以訪問到每一臺主機。

15. 自適應/自協商(Auto-Negotiation)

Auto-Negotiation標準使交換器按照以下順序適應工作速率和工作模式：100M 全雙工，100M半雙工，10M全雙工，10M半雙工。

16. 全雙工流量控制

遵循IEEE 802.3x標準，當網絡擁塞時，網絡設備利用預定義的Pause幀進行流控。

17. 半雙工流量控制（背壓技術Backpressure）

基于IEEE802.3x標準，當處理器發現緩沖器將要填滿時，就向源發站發出一個假沖突信號，使之延遲一個隨機時間，然后繼續發送。能夠緩解和消除擁塞。

18. 線速

交換機轉發數據的理論最大值。

19. 廣播風暴控制

網絡上的廣播幀（由于被轉發）數量急劇增加而影響正常的網絡通訊的反常現象，廣播風暴會占用相當客觀的網絡帶寬，造成整個網絡無法正常工作。廣播風暴控制是允許端口對網絡上出現的廣播風暴進行過濾。開啟廣播風暴控制后，當端口收到的廣播幀累計到預定門限值時，端口將自動丟棄收到的廣播幀。當未啟用該功能或廣播幀未累計到門限時，廣播幀將被正常廣播到交換機的其它端口。

20. TRUNK（端口匯聚）

通常被用于將多個端口聚合在一起，從而形成一個高帶寬的數據傳輸通道。交換機把聚集在一起的所有端口看作一個邏輯端口。

21. VLAN（Virtual Local Area Network,虛擬局域網）

是由一組終端工作站組成的廣播域，處于同一VLAN的主機（交換機端口）才能互相通信，它不需要考慮具體布線結構就可以建立邏輯工作組。配置靈活，增加系統的安全性。

22. Port VLAN

基于端口的VLAN，處于同一VLAN端口之間才能相互通信。

23. Tag VLAN

基于IEEE 802.1Q，用VID來劃分不同的VLAN。

24. VID（VLAN ID）

VLAN的標識符，用于表示某個Tag VLAN。

25. MTU VLAN

在交換機的VLAN設置時，將每個用戶所占用的端口與上行端口劃分為一個單獨的VLAN。

26. MAC地址老化時間

交換機中各端口具有自動學習地址的功能，通過端口發送和接收的幀的源地址(源MAC地址、交換機端口號)將存儲到地址表中。老化時間是一個影響交換機學習進程的參數。從一個地址記錄加入地址表以后開始計時，如果在老化時間內各端口未收到源地址為該MAC地址的幀，那么，這些地址將從動態轉發地址表（由源MAC地址、目的MAC地址和它們相對應的交換機的端口號）中被刪除。靜態MAC地址表不受地址老化時間影響。

27. 靜態地址表

靜態MAC地址區別與一般的由學習得到的動態MAC地址。靜態地址一旦被加入，該地址在刪除之前將一直有效，不受最大老化時間的限制。靜態地址表記錄了端口的靜態地址。靜態地址表中一個MAC地址對應一個端口，如果設置，則所有發給這個地址的數據只會轉發給該端口。也成為MAC地址綁定。

28. SNMP

簡單網絡管理協議（Simple Network Management Protocol，簡寫為SNMP）是OSI第7層（應用層）的協議，用于遠程監視和配置網絡設備。SNMP使得網管工作站能夠讀取并修改網關、路由器、交換機，以及其他網絡設備的設置值。

29. IGMP（Internet Group Management Protocol）

IP通過使用交換機、組播路由器、支持IGMP的主機來管理組播通信。一組主機、路由器(或交換機)與屬于同一個組播組的成員交流組播數據流。并且在這個組的所有設備使用同一個組播組地址。IGMP Snooping技術針對視頻點播等應用，大幅提高網絡利用率。在網絡中，當為各種各樣的多媒體應用進行IP組播通信時，您可以通過在交換機每個端口上設置IGMP來減少不必要的帶寬使用。

30. IEEE 802.1D/STP

IEEE 802.1D 生成樹協議（Spanning Tree Protocol）檢測到網絡上存在環路時，自動斷開環路連接。當交換機間存在多條連接時，將只啟動最主要的一條連接，而將其他連接都阻塞掉，將這些連接變為備用連接。當主連接出現問題時，生成樹協議將自動起用備用連接接替主連接的工作，不需要任何人工干預。

31. IEEE 802.1X認證協議

基于端口的訪問控制協議（Port Base Network Access Control Protocol）。該協議體系結構分為三部分：客戶端、認證系統、認證服務器。我司網管型交換機內置802.1x認證系統和RADIUS客戶端，為用戶提供先進的計費方案。

32.包轉發率

是指交換機轉發數據包的速度，單位一般為pps(包每秒)，一般交換機的包轉發率在幾十kpps到幾百kpps不等，包轉發率越大網速越快。全雙工與半雙工以及端口不同傳輸速率的包轉發率都是不同的。

33.背板帶寬

是指交換機接口處理器和數據總線之間所能吞吐的最大數據量，背板帶寬越寬越好，它是衡量交換機數據處理能力的關鍵指標之一。目前，一般5口和8口交換機的背板帶寬在1Gbps～3.2Gbps之間，專業交換機的背板帶寬更高，比如一般的千兆交換機背板帶寬可以達到8.8Gbps。

34.VLAN

全稱Virtual Local Area Network(虛擬局域網)，通過交換機的VLAN功能可以將局域網設備從邏輯上劃分成一個個網段(或者說是更小的局域網)，從而實現虛擬工作組的數據交換技術。通過VLAN還可以防止局域網產生廣播效應，加強網段之間的管理和安全性。

35.堆疊

是指通過專用的連接電纜將兩臺或多臺交換機相互連接起來，比如要連接兩臺交換機，可以從一臺堆疊交換機的UP堆疊端口直接連接到另一臺堆疊交換機的DOWN堆疊端口，以實現單臺交換機端口數的擴充。

北京簡介：

北京邁森科技有限公司是一家集自主研發、銷售集成業務、服務為一體的高新技術企業，總部及研發基地設立于風景秀麗的北京市海淀區高新技術開發區，“中關村生命科學園”。公司銷售網絡覆蓋全國，技術和研發實力雄厚，被政府認定為“高新技術企業”。

邁森業務涉及工業以太網通信、工業現場總線傳輸、工業光纖接入、工業電腦及電量管理系統等專業領域，主要產品均具有獨立的知識專權，獲得CE、FCC、ROHS、IEC61850等多項國際認證和電力行業EMC電磁兼容等各種行業標準認證，并通過國網電力科學研究院A類認證測試等眾多國內專業機構組織的技術測試及認證，滿足智能電網、煤礦安全、軌道交通等各種行業標準要求。

北京邁森工業交換機產品展示：

MS8M系列百兆網管型導軌式工業級以太網交換機，滿足IEC61850-3標準，最多支持8個百兆口（最多支持4個光口）。

MS26AC系列百兆非網管型機架式工業級以太網交換機，最多支持24百兆電口和2個百兆光口，配置簡潔。