01、以太網交換機的定義

以太網交換機是任何網絡的關鍵構建塊。這些交換機在多個設備位于同一網絡時將它們連接在一起。網絡上的節點將包括以下設備：計算機、服務器；無線接入點、打印機等。

以太網交換機能夠使用與其連接的設備的 MAC 地址。使用此信息，它能夠識別其每個端口上的計算機或其他單元。通過這種方式，它能夠將數據包發送到相關端口，從而發送到正確的設備，而不會用不必要的數據淹沒網絡。

此外，以太網交換機能夠為其每個端口分配全部帶寬。這意味著無論運行的設備數量如何，用戶始終可以訪問最大帶寬。

02、托管和非托管

選擇以太網交換機時，選擇所需的類型很重要。

非托管交換機：非托管網絡交換機是最常見的以太網交換機形式。這種類型的以太網交換機設計為只需插入網絡即可運行，無需任何手動配置。非托管交換機通常用于基本連接，它們通常用于家庭或小型辦公室網絡或需要更多以太網端口的地方、辦公桌、實驗室、會議室等。

管理型交換機：管理型交換機通過更多功能和靈活性提供更高的安全性，因為它們可以配置為定制適合網絡。通過這種更強大的控制，可以更好地保護網絡并提高訪問網絡的用戶的服務質量。可以對流量進行優先級排序，以便以最佳方式將可用帶寬等分配給給定的應用程序等。

還有一種類型的交換機稱為工業交換機。它們通常用于工業控制和類似應用。它們被稱為工業交換機，因為它們用于需要高度可靠性和寬溫度范圍容差等的工業環境中。除此之外，工業交換機還具有運營商級以太網性能，因為考慮到任何中斷的成本，工業和生產環境需要具有非常高的可靠性。

03、如何工作

以太網交換機通過將這些設備物理連接到同一交換機或連接到連接同一網絡的另一個交換機的設備，將多個設備連接在一起。這些電纜包括同軸電纜、光纖和雙絞線以太網電纜。

一旦設備連接到端口，以太網交換機就會管理設備與其他設備、應用程序、數據、云服務和互聯網之間的數據流。交換過程根據發送設備的端口以及發送和目標 MAC 地址將傳入和傳出數據定向到交換機上的正確端口。發送者和目的地的 MAC 地址都包括在內，數據在以太網幀中發送。

每個以太網兼容設備都有一個稱為 MAC 地址的硬編碼物理地址，連接交換機使用它來標識設備。

當交換機接收到以太網數據包時，它將發送設備的 MAC 地址和它所連接的端口存儲在本地保存的稱為 MAC 地址表的表中。交換機進程然后檢查 MAC 地址表以查看目標 MAC 地址是否連接到同一交換機。如果是，交換機將數據包轉發到已知的目標端口。如果不是，交換機將數據包廣播到所有端口并等待響應。

如果交換機直接連接到目標設備，則設備接受數據包，響應，傳輸完成。如果設備連接到另一個交換機，下一個交換機將重復查找和轉發過程，直到幀到達預期的目的地。

以太網幀用于通過以太網電纜和網絡節點之間的線路傳輸數據。本質上，幀具有定義的格式，它們是信息序列，包含要傳輸的數據，但周圍還有其他數據或信息，以成功管理數據的發送和接收。

以太網幀的格式包括許多不同的元素，如圖所示：

Header： 包括使接收器能夠同步的前導碼、目標地址、源地址和長度/類型指示。

Payload：這是以太網幀在局域網中攜帶的實際數據。

Trailer： 這包括用于錯誤檢查的幀檢查序列。

這些以太網幀的基本格式在許多版本的以太網標準中都保持不變。由于以太網數據在許多局域網和 WAN 網絡上傳輸，由使用許多不同版本標準的設備組成：100Mbps 快速以太網、千兆以太網 1GE、10 GE 等，這些幀為該數據提供了基本且恒定的格式，允許向后兼容性。

04、千兆以太網

從硬件速度和帶寬能力來看，在現代設計中實施的明確選擇是千兆以太網。當涉及到不同的介質時，假設選擇 WiFi 以避免需要電纜，與以太網相比肯定有一些優點和缺點：

速度：按照 IEEE 802.11g 標準運行的 WiFi 的最大理論速度為 54 Mbps，這顯然無法與 100 Mbps 以太網或千兆以太網速度相提并論。但是，按照 IEEE 802.11ac 標準運行的 WiFi 提供高達 3.2 Gbps 的理論速度，比千兆以太網快三倍。需要注意的是，WiFi 適配器和接入點都必須與 802.11ac 兼容，才能實現這種傳輸速度。WiFi 鏈接的理論速度在現實世界中通常是不可能的，因為我們很少在設備之間擁有完美的視線。

可靠性：有線連接可以作為一種點對點網絡進行路由，除非出現電纜斷裂或插座故障，否則網絡流量不會中斷。這使得有線網絡操作在速度和延遲方面高度一致。另一方面，WiFi 容易受到其他無線設備的干擾，以及由于大氣條件和建筑物墻壁等障礙物的影響而導致的信號衰減。濕度的簡單變化會極大地影響速度，因為無線信號會因大氣濕度而衰減。理論和實際的速度差異也會受到可靠性的影響，這在使用 WiFi 時更加明顯。

安全性：WiFi 通過空中傳輸其流量，這意味著范圍內的接收器可以輕松捕獲網絡活動，除非流量受到強大的密碼保護/使用已知的安全算法加密。使用有線連接時，流量可能會更安全，而未檢測到的攔截更具挑戰性。