学习计算机网络，其实就是学习网络协议。通过各种各样的网络协议，实现不同的网络需求。当然，网络协议不是凭空存在的，而是运行在网络设备上。搞懂网络协议，只是知道了技术原理。搞懂网络设备，才能把所学的网络知识用起来，实际解决我们的网络需求。下面我们来看看最常见的网络设备——交换机。
1、什么是中继器？
中继器（repeater）是一种信号增强设备，运行在OSI参考模型的第一层。它的功能仅仅是将信号重新输出，延迟网络的传输距离，不进行其它的数据控制，也无法识别数据链路层的MAC地址和网络层的IP地址。
2、什么是网桥？
网桥（bridge）是具有两个端口的二层网络设备，可隔离冲突域。作用相当于OSI模型中的数据链路层，能够根据MAC地址进行数据转发。只能连接同构网络(同一网段)，不能连接异构网络（不同网段）。
3、什么是集线器？
集线器（hub）是工作在物理层、具有信号放大功能、以它为中心的网络设备。即一个多端口的中继器，以集线器为中心，连接多个节点。广播方式发送数据，也就是说，当它要发送数据时，会发送到与集线器相连的所有节点。
由于集线器没有控制功能，因此所有终端共享带宽，同一时刻只能一个终端发送数据，多个终端同时发送数据就会产生冲突。这时，集线器、连接线缆以及连接在集线器上的终端设备构成了一个冲突域。于是采用CSMA/CD方式决定终端能否发送数据。
4、什么是交换机？
集线器是从接收方收到的数据，会转发给所有非发送方端口，也就是简单的通过复制电气信号来实现发送。
但是交换机是通过学习连接的每个终端的MAC地址，将数据发送给对应的目的终端上，避免将数据发送到无关端口，提供网络利用率。这里说的交换机都是二层交换机。
如果是没有学习到的MAC地址，或者想跟网段内所有终端进行通信，交换机会使用广播方式，将数据帧进行泛洪。
5、交换机如何学习MAC地址？
交换机通过数据帧的源MAC地址，学习到交换机端口和MAC地址的对应关系，并记录到交换机的MAC地址表中。
主机A向主机D发送数据：A发送数据帧，数据帧的源MAC地址是11:11:11:11:11:11，目的MAC地址是44:44:44:44:44:44。交换机端口1收到数据帧，记录源MAC地址和端口的对应到MAC地址表项。交换机不知道目的MAC地址在哪个端口，于是将数据帧进行泛洪，即转发到除端口1之外的所有端口。B和C发现目的MAC地址不是自己，将丢弃数据帧。
D发现是发送给自己的数据帧，于是发送应答数据帧，源MAC地址是44:44:44:44:44:44，目的MAC地址是11:11:11:11:11:11。交换机端口4收到数据帧，记录D的MAC地址表项。于是交换机知道了主机A和主机D的MAC地址信息，之后会根据MAC地址表进行转发。交换机通过同样的方式，可以学习到主机B和主机C的MAC地址。
6、对比集线器，交换机有哪些优点？
7、以太网数据帧有哪些类型？
8、交换机如何转发数据帧？
交换机收到数据帧后，会有三种处理方法：直通转发、碎片隔离和存储转发。
直通转发
直通转发是交换机只读取数据帧的前14个字节就进行转发。由于读取的数据量固定，发送方和接收方的速度需要一致，导致无法桥接不同速率的以太网。另外，只读取前14个字节，会跳过了FCS域，因此无法检测并丢弃CRC校验错误的数据帧。
碎片隔离
碎片隔离是读取数据帧的前64个字节就进行转发，可以防止转发小于64字节的残帧。但是如果出现CRC错误，还是会转发数据帧。也无法桥接不同速率的以太网。
存储转发
存在转发会读取数据帧全部内容再进行转发。这样就可以识别残帧和CRC校验错误帧，并将它们丢弃。交换机还能对数据帧进行缓存，因此可以桥接不同速率的以太网。
9、单工和双工通信有什么区别？
10、交换机的处理能力的指标是什么？
交换机的处理能力也叫做背板容量或交换机容量。容量单位是bit/s（比特每秒），值越大，说明交换机在单位时间内传输的数据越多。
当交换机的所有端口的总带宽小于交换机的容量时，交换结构为非阻塞，即带宽充裕，没有等待处理的情况。反之，当所有端口总带宽超过交换机的容量时，叫做交换机结构过载。
交换机是千兆端口时，处理能力达到端口数×2×1Gbit/s的数值，就是非阻塞。其中×2表示上行和下行都是1Gbit/s的全双工通信。假如交换机有24个端口，背板容量到达24×2×1G=48Gbit/s，就是非阻塞。
11、根据功能分类，交换机有几种类型？
交换机按照功能可以分为二层交换机和三层交换机。
二层交换机
没有IP路由功能、仅处理数据链路层的交换机叫做二层交换机。二层交换机根据不同的功能而不同。
三层交换机
带有IP路由功能的交换机叫做三层交换机。
12、根据外形分类，交换机有几种类型？
根据外形，交换机可分为桌面式交换机、箱式交换机和机框式交换机。
桌面式交换机
桌面式交换机是指放在桌面上使用的交换机。它体积不大，只能连接几台网络设备，通常用于家庭网络中，主要有3端口、5端口、8端口和16端口的产品。
桌面式交换机通常不安装风扇，采用无风扇设计，运行噪声小。
箱式交换机
箱式交换机通常高度是1U或2U，可以安装在19英寸的机柜内。通常采用金属外壳、内置电源，并配置冷却风扇。下行有24千兆网口或48千兆网口，上行有2万兆光口或4万兆光口的配置较多。下行使用RJ-45的网线接口，上行使用SFP+槽进行连接。
主要作为企业中作为接入交换机使用，支持电源冗余。
框式交换机
框式交换机是指在机框内组合多个接口模块的交换机。可以根据需要选择端口数量和不同类型的接口模块，扩展性好，端口数量多。
在机框中可以添加电源、风扇等组成部分，再插入管理模块和接口模块。接口模块和管理模块叫做线卡。机框上总线的主板叫做背板，可以插入线卡。
13、根据用途分类，交换机有几种类型？
根据交换机在网络中的位置和用途，可分为三类：核心交换机（核心层）、汇聚交换机（汇聚层）和接入交换机（接入层）。
14、交换机有几种端口类型？
选择交换机时，需要根据实际的使用需求，以及具体的端口类型、端口数量和设备性能等参数，决定购买哪款交换机。
千兆以太网端口
大部分交换机都配置了RJ-45的千兆以太网接口，连接千兆接口要使用增强型5类双绞线。通过自适应功能，还可以连接百兆接口。
光纤端口
箱式交换机会配置光纤端口，主要是用于连接上行链路。为了连接万兆以太网的上行链路，通常会搭载SFP+接口。
框式交换机中，一般会配置多个千兆以太网SFP或万兆以太网SFP+接口的接口卡。
PoE端口
接入交换机还会配PoE端口。Poe端口使用网线连接IP电话或无线AP，并通过网线对设备进行供电。
为了让IP电话或无线AP无需外接电源也能接入网络，通过一根网线给设备供电的技术就是PoE技术。PoE技术有简化布线、节省人工成本，管理方便，使用灵活，安全等优点，得到广泛的应用。
PoE技术作为IEEE.af在年完成了标准化工作，这个技术还用于网络摄像头、POS终端等连接以太网的硬件设备。
PoE（IEEE.3af）PoE+（IEEE.3at）PoE++（IEEE.3bt）
PoE的供电标准是IEEE.3af，最大能提供15.4W的功率，可以为IP电话、无线AP等终端设备供电。PoE+是PoE的增强版，供电标准是IEEE.3at，最大能提供30W的功率，可以为视频电话、摄像机等终端设备供电。PoE++是PoE+的增强版，供电标准是IEEE.3bt，最大能够提供60W的功率，能够满足更多的终端功率需求，可以为基站、室外热感摄像机等终端设备提供更大功率的供电。
支持PoE功能的交换机，会说明每个端口最大支持××W，设备最大供电××W等电能信息，可以算出交换机最多可接入的PoE设备数量。
上行链路端口
接入交换机和汇聚交换机要集中下行连接的所有设备流量，并将流量传输到上行的网关或核心交换机中，向网关、核心交换机传输流量的端口叫做上行链路端口，反向就叫做下行链路端口。在箱式交换机中一般会配置2~4个万兆上行链路端口。
下行链路端口
通常下行链路是RJ-45的接口，也有使用光纤接口的。一台交换机或一块板块，能提供24或48个接口。
交换机堆叠
通过堆叠线缆可以把多台交换机连接起来，成为逻辑上的一台交换机。
15、交换机有哪些功能？
交换机的完整功能说明，可以查看