链路层交换机
????????交换机的任务是接收入链路层帧并将它们转发出链路。交换机自身对子网中的主机和路由器是透明的（transparent），这就是说，某主机/路由器向另一个主机/路由器寻址一个帧（而不是向交换机寻址该帧），顺利地将该帧发送进局域网，并不知道某交换机将会接收该帧并将它转发到另一个节点。这些帧到达该交换机的任何输岀接口之一的速率可能暂时会超过该接口的链路容量。为了解决这个问题，交换机输出接口设有缓存，这非常类似于路由器接口为数据报设有缓存。
交换机转发和过滤
????????过滤（filtering）是决定一个帧应该转发到某个接口还是应当将其丢弃的交换机功能。
????????转发（forwarding）是决定一个帧应该被导向哪个接口，并把该帧移动到那些接口的交换 机功能。
????????交换机的过滤和转发借助于交换机表（switch table）完成。该交换机表包含某局域网上某些主机和路由器的但不必是全部的表项。
交换机表中的一个表项包含：
????????①一个 MAC地址；
????????②通向该MAC地址的交换机接口；
????????③表项放置在表中的时间。
举例说明交换机转发和过滤
????????为了理解交换机过滤和转发的工作过程，假定目的地址为DD-DD-DD-DD-DD-DD的 帧从交换机接口兀到达。交换机用MAC地址DD-DD-DD-DD-DD-DD索引它的表。有3种可能的情况：
?表中没有对于DD-DD-DD-DD-DD-DD的表项。
????????在这种情况下，交换机向除接口先外的所有接口前面的输岀缓存转发该帧的副本。换言之，如果没有对于目的地址 的表项，交换机广播该帧。
?表中有一个表项将DD-DD-DD-DD-DD-DD与接口x联系起来。
????????在这种情况下，该帧从包括适配器DD-DD-DD-DD-DD-DD的局域网网段到来。无须将该帧转发到任何其他接口，交换机通过丢弃该帧执行过滤功能即可。
?表中有一个表项将DD-DD-DD-DD-DD-DD与接口 y≠x联系起来。
????????在这种情况下, 该帧需要被转发到与接口 y相连的局域网网段。交换机通过将该帧放到接口 y前 面的输出缓存完成转发功能。
交换机的自学习特性
????????交换机具有令人惊奇的特性，那就是它 的表是自动、动态和自治地建立的，即没有来自网络管理员或来自配置协议的任何干预。 换句话说，交换机是自学习（self-leaming）的。
交换机自学习能力的实现
1）交换机表初始为空。
2）对于在每个接口接收到的每个入帧，该交换机在其表中存储：
????????①在该帧源地址字段中的MAC地址；
????????②该帧到达的接口；
????????③当前时间。交换机以这种方式在它的表中记录 了发送节点所在的局域网网段。如果在局域网上的每个主机最终都发送了一个帧，则每个 主机最终将在这张表中留有记录。
?3）如果在一段时间（称为老化期（aging time））后，交换机没有接收到以该地址作为源地址的帧，就在表中删除这个地址。以这种方式，如果一台PC被另一台PC （具有不 同的适配器）代替，原来PC的MAC地址将最终从该交换机表中被清除掉。
????????交换机是即插即用设备（plugmckphy device）, 因为它们不需要网络管理员或用户的 干预。要安装交换机的网络管理员除了将局域网网段与交换机的接口相连外，不需要做其 他任何事。管理员在安装交换机或者当某主机从局域网网段之一被去除时，他没有必要配 置交换机表。交换机也是双工的，这意味着任何交换机接口能够同时发送和接收。
链路层交换机的优点
消除碰撞
????????在使用交换机（不使用集线器）构建的局域网中，没有因碰撞而浪费的带宽！交换机缓存帧并且决不会在网段上同时传输多于一个帧。就像使用路由 器一样，交换机的最大聚合带宽是该交换机所有接口速率之和。因此，交换机提 供了比使用广播链路的局域网高得多的性能改善。
异质的链路
????????交换机将链路彼此隔离，因此局域网中的不同链路能够以不同的速 率运行并且能够在不同的媒体上运行。因此，对于原有的设备与新设备混用，交换机是理想的
管理
????????除了提供强化的安全性，交换机也易于进 行网络管理。如果一个适配器工作异常并持续发送以太网帧（称为快而含 糊的（jabbering）适配器），交换机能够检测到该问题，并在内部断开异常适配 器。交换机也收集带宽使用的统计数据、碰撞率和流量类型，并使这些信息为网络管理者使用。
交换机和路由器比较
????????路由器是使用网络层地址转发分组的存储转发分组交换 机。尽管交换机也是一个存储转发分组交换机，但它和路由器是根本不同的，因为它用 MAC地址转发分组。交换机是第二层的分组交换机，而路由器是第三层的分组交换机。使用“匹配加动作”的现代交换机能够转发基于帧的目的MAC地址的第二层帧，也能转发使用数据报目的IP地址的第三层数据报。
交换机的优点和缺点
????????交换机是即插即用的，这是世界上所有超负荷工作的网络管理员都喜爱的特性。交换机还能够具有相对高的分组过滤和转 发速率，交换机必须处理高至第二层的帧.而路由器必须处 理高至第三层的数据报。在另一方面，为了防止广播帧的循环，交换网络的活跃拓扑限制 为一棵生成树。另外，一个大型交换网络将要求在主机和路由器中有大的ARP表，这将生成可观的ARP流量和处理量。而且，交换机对于广播风暴并不提供任何保护措施，即 如果某主机出了故障并传输出没完没了的以太网广播帧流，该交换机将转发所有这些帧, 使得整个以太网的崩溃。
路由器的优点和缺点
????????因为网络寻址通常是分层次的（不像MAC寻址那样 是扁平的），即使当网络中存在冗余路径时，分组通常也不会通过路由器循环。（然而，当路由器表被误配置时，分组可能循环；但是，IP用一个特殊的报文首 部字段来限制循环。）所以，分组就不会被限制到一棵生成树上，并可以使用源和目的地 之间的最佳路径。因为路由器没有生成树限制，所以它们允许以丰富的拓扑结构构建因特网。路由器的另一个特色是它们对第二层的广 播风暴提供了防火墙保护。尽管也许路由器最重要的缺点就是它们不是即插即用的，即路 由器和连接到它们的主机都需要人为地配置IP地址。而且路由器对每个分组的处理时间通常比交换机更长，因为它们必须处理高达第三层的字段。