Ethernet Switch工作原理

        Ethernet Switch的工作基础是Ethernet信息包结构。Ethernet信息包为固定格式，但长度可变，在信息包头中带有目的MAC地址、源MAC地址、信息长度等若干内容。目前使用较多的Ethernet交换机都是Layer 2（OSI的第二层）交换机，即基于Ethernet MAC地址进行交换。
        Ethernet Switch控制电路收到一个Ethernet 包（从某一端口）后，立即查找其内存中的地址对照表（MAC端口号），以确认该目的MAC的NIC挂在哪一个端口上，然后将该包送到该端口上，如果该目的MAC地址是首次出现，则广播到所有端口。Ethernet 交换机是根据Ethernet包中的源MAC地址来更新“MAC地址—端口号表”的，每一台计算机打开后，其上面的NIC会定期发出空闲包或信号，Ethernet 交换机可据此得知其存在及MAC地址，所谓自动地址学习就是指此意；所谓自动年龄更新（Auto-aging），指的是若一定时间内未见已出现的MAC地址发出包，则将此MAC地址从“MAC—端口号表”中清除，此MAC地址重新出现时将会被当作新地址处理。

        Ethernet Switch与Ethernet HUB的最大差别是Ethernet Switch记忆什么用户（即哪些MAC地址）挂在哪一个端口上，也就是说Switch中有一个地址表，表中的每一项内容主要是MAC地址与端口号。当Switch从某一端口收到一个包时（我们暂不讨论广播包），它要对地址表执行两个动作：一是检查该包的源MAC地址是否已在地址表中，如果没有，则将该MAC地址加到地址表中，这样以后就知道该MAC地址在哪一个端口；二是检查该包的目的MAC地址是否已在地址表中，如果该MAC地址已在地址表中，则将该包发送到对应的端口即可，如果该MAC地址不在地址表中，则将该包发送到所有其它端口（源端口除外），相当于该包是一个广播包。

        对于广播包，EthernetSwitch与Ethernet HUB的工作原理是一样的，没有什么差别。
从Switch上述工作过程我们可知：
        1、Switch是根据从端口收到的Ethernet包得知哪一个MAC地址在哪一个端口的，如果该MAC地址从来没有发出过Ethernet包，则Switch不知道该MAC地址在哪一个端口。
        2、由于Switch中有一个地址表记录哪一个MAC地址在哪一个端口，因此对于非广播包，Switch而不必像HUB那样将该包发送到所有端口，只须将该包发送到对应的端口，从而使不相关的端口可以并行通信，从而提供了比HUB更高的速率。HUB则不同，不管该包是广播包也好，非广播包也好，HUB都按广播包处理，从而使用户只能串行操作，共享通信带宽。
        3、Switch是有自动地址学习功能，它自动根据收到的Ethernet包中的源MAC地址，更新MAC地址表的内容，Switch使用的时间越长，它学到的MAC地址就越多，未知的MAC地址就越少，因而广播的包就越少（如果目的MAC地址未知，则将该包作广播包处理），速度就越快。