- 基本原理
交换机有很多种类，按照其处理包的层次可以分为二层交换机，三层交换机，四层交换机和高层交换机。这些种类后面的依次比前面的增加了处理层数，具体层数从其命名也可以看出来。那么下面就从最简单的二层交换开始，逐层揭开交换机内部工作原理的秘密。
二层交换中，交换机按照mac地址实现端对端的交换，它在内部会维护一张mac地址与对应端口的地址表，在接到包时先查找源mac对应端口，再根据目的mac决定包的分发，如果有目的mac所对应端口，就直接将包复制到此端口；如果没有，就广播这个包，并在有回应时学习到这个映射关系。
二层交换中的影响因素有：总线带宽（线速需要n×m，n为端口数，m为每端口带宽），映射表大小。
三层交换并非二层交换的简单堆叠，它除了有二层交换模块，还有三层路由模块。三层模块的工作原理类似路由器，它维护一张路由表和一张流缓存表（是不是就是二层模块中的地址表），接到包时先查流缓存表，没有就查路由，确定目的ip，加上自己的mac然后发出去，并通过一定的识别触发机制确定发送方和接受方mac地址和转发端口的对应关系，并记录进流缓存表，以后两者的数据，就直接由二层模块完成。这就是通常所说的一次路由，多次转发。
三层交换环境下，当一个机器向另一台机器发包时，发包机器检查目的ip地址：若是本地地址，就arp cache－arp，封装，然后发给交换机的二层模块；若非本地地址，会查路由表，路由表中没有对应的就发给缺省路由，一般这个缺省路由就对应了交换机的三层模块。（如何将此包差别地发给二层模块或三层模块？）
三层交换中的影响因素有：端口速率，背板带宽（三层模块在背板总线上）。
四层交换基于包请求的应用类型，在各种应用类型的服务器间分发，它根据tcp/udp端口判定所请求的服务类型，为供使用的服务器组设立vip，对客户的请求根据某种算法调度服务器，一旦一个会话建立，就用服务器的ip代替vip，并建立端口映射关系；另外，它在内部维护一张与被选择的服务器相配的源IP地址以及源TCP 端口相关联的连接表，用于保存会话。
从上面可以看出，交换机应用功能的增加，是以速度为代价的，四层交换机几乎集合了交换、路由、负载均衡等各种功能，可以想象，在这样一个盒子里，是何等的忙碌。
- 内部结构
- 实例
现今交换机厂家多如牛毛，除了共同支持一些国际标准所规定的功能之外，还有很多自己的特征，下面的图片是TNETX 3270在设置了Vlan之后处理一个数据包的过程：
作为一个单包的实例，比如Chris 发送一个数据包给Jackie（结构见图三），过程如下：
数据包到达交换机1的端口9，这是一个无标签头的包，所以交换机1 给该数据包添加一个VLAN ID。
根据目的MAC地址和VLAN ID，查询数据库，知道该数据包需要发送到24（或25、26号端口，这3 个端口被捆绑到一起，对上层来说，这3 个端口就好象一个端口，实际上交换机会根据3 个端口的流量来决定是从哪个端口往外发送）。如果不知道，则该数据包还会被发送到端口6，当然，在发送到端口6 的以太网段时，会先将标签头去掉，Altaf收到后会丢弃这个数据包，因为目的地址不是它。由于端口24是Tag Aware端口，所以，发送到24 号端口的数据包的标签头不去掉。
TNETX 4090交换机收到这个数据包后，根据VLANID和目的MAC 地址在它的数据库中查找路由，最后，它知道该数据包应该发送到端口4（5或6），标签头仍然不去掉。
交换机2收到后，根据VLAN ID和目的MAC地址，在它的数据库中查找路由，知道该数据包需要发送到端口2。于是将该数据包发送出去。注意，发送出去的数据包需要去掉标签头。
- 参考资料：
- http://cisco.ynnu.edu.cn/show.aspx?ID=185
- http://www.pconline.com.cn/pcjob/nettech/cisco/others/0404/364151_4.html（及其他四则）
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