工業(yè)以太網(wǎng)交換技術(shù)解決了現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的性能局限，每個(gè)以太網(wǎng)設備都能夠獨享高帶寬，從而緩解了帶寬不足和網(wǎng)絡(luò )瓶頸的問(wèn)題,為未來(lái)更豐富更強大的自動(dòng)化應用打下堅實(shí)的基礎，以下本文主要由我們的技術(shù)工程師一起來(lái)探討下交換技術(shù)的基本原理是什么。

交換是按照通信兩端傳輸信息的需要，用設備自動(dòng)完成的方法，把需要傳輸的信息送到符合要求的對象上的技術(shù)統稱(chēng)。廣義的交換機就是一種在通信系統中完成信息交換功能的設備。

在網(wǎng)絡(luò )系統中，交換概念的提出是對于共享工作模式的改進(jìn)。HUB集線(xiàn)器就是一種共享設備，HUB本身不能識別目的地址，當一局域網(wǎng)內的A設備給B設備傳輸數據時(shí)，數據包在以HUB為架構的網(wǎng)絡(luò )上是以廣播的方式傳輸的，由每一臺設備通過(guò)驗證數據包頭的地址信息來(lái)確定是否接收。也就是說(shuō)，在這種工作方式下，同一時(shí)刻網(wǎng)絡(luò )上只能傳輸一組數據幀的通訊，如果發(fā)生碰撞還得重試。這種方式就是共享網(wǎng)絡(luò )帶寬。

交換機根據數據幀的MAC（MediaAccessControl）地址進(jìn)行數據幀的轉發(fā)操作。交換機轉發(fā)數據幀時(shí)，遵循以下規則：

如果數據幀的目的MAC地址是廣播地址或者組播地址，則向交換機（除源端口外）所有端口轉發(fā)；

如果數據幀的目的MAC地址是單播地址，但是這個(gè)地址并不在交換機的地址表內，那么也會(huì )向交換機（除源端口外）所有端口轉發(fā)；

如果數據幀的目的MAC地址在交換機的地址表內，那么根據地址表轉發(fā)到相應的端口；

如果數據幀的目的MAC地址與數據幀的源地址在同一個(gè)端口上，它就會(huì )丟棄這個(gè)數據幀，交換也不會(huì )發(fā)生。

交換機擁有一條很高帶寬的背部總線(xiàn)和內部交換矩陣。交換機的所有端口都掛接在這條背部總線(xiàn)上，通過(guò)交換機地址表，交換機只允許必要的網(wǎng)絡(luò )流量通過(guò)交換機。通過(guò)交換機的過(guò)濾和轉發(fā)，可以有效的隔離廣播風(fēng)暴，減少誤包和錯包的出現，避免共享沖突。

交換機的交換地址表中，一條表項主要由一個(gè)MAC地址和該地址所位于的交換機端口號組成。整張地址表的生成采用動(dòng)態(tài)自學(xué)習的方法，既當交換機收到一個(gè)數據幀以后，將數據幀的源地址和輸入端口記錄在交換地址表中。每一條地址表項都有一個(gè)時(shí)間標記，用來(lái)指示該表項存儲的時(shí)間周期。如果在一定時(shí)間范圍內地址表項仍然沒(méi)有被引用，它就會(huì )從地址表中被移走。因此，交換地址表中所維護的一直是更有效和更精確的地址-端口信息。

交換機在同一時(shí)刻可進(jìn)行多個(gè)端口對之間的數據傳輸。每一端口都可視為獨立的網(wǎng)段，連接在其上的網(wǎng)絡(luò )設備獨自享有全部的帶寬，無(wú)須同其他設備競爭使用。