（五）数据链路层设备
1. 局域网交换机
1.1. 工作原理
在数据链路层扩展局域网是使用交换机；
过滤功能：交换机根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发；
交换机隔离各网段，形成多个冲突域；
若使用集线器代替图中
， ，则冲突域只有一个大的； 注意：若不划分 VLAN，则广播域还是一个；
1.2. 交换表
作用：实时记录当前活动的设备的 MAC 地址及其所在端口号，方便定向转发；
每个表项：(1) MAC 地址，(2) 此 MAC 地址所在端口，(3) 时间戳；
表项的创建：当交换机收到发送端发送的帧时
1）发送端 MAC 地址和端口已知，则加入表项（若已存在则更新，覆盖时间戳）；
2）在交换表中查找接收端端口
2.1）若不存在，则进行广播；
2.2）若存在，则定向转发；
NOTE：若查找到接收端口和发送端口一致，则丢弃（不需要进行转发）
表项的删除：交换机实时检查每个表项是否长时间未被更新（时间戳），若超过设置的阈值，则自动删除表项；
实例分析：初始为空交换表；
A 发送一帧给 B：交换表添加 A 的 MAC 地址和端口 1，B 端口未记录，因此进行广播；
B 发送一帧给 A：交换表添加 B 的 MAC 地址和端口 2，A 端口已知，定向转发到端口 1；
在长时间网络活动情况下，理论上可以记录所有活动设备的 MAC 地址和对应端口号；
A，B 离线一定时间后，自动删除对应表项，清空交换表；
1.3. 转发方式
直通式（Cut-through）(当前主流方式）
交换机读取到目的地址之后，直接开始向目的端口转发数据；
- NOTE：不需要收完数据包！
通常数据包的前 6 个字节就能确定目的地址和端口；
优点：转发速率快，减小延时，提高吞吐率；
存储转发（Store and Forward）
交换机收到全部数据包之后再进行转发；
优点
转发之前可以检查数据包完整性和有效性；
可以减少一些不必要的转发（例如：检测到数据包错误时就不必转发）
缺点：速率较慢；
碎片隔离式（Fragment Free）
介于上述二者之间的方式；
交换机转发前检查数据包长度：
若小于 64B（512bit）说明是残缺包，丢弃；
否则认为是完整的，进行转发；
1.4. 时延
交换机接收到数据包到开始向目的端口复制数据包之间的时间间隔；
直通转发：时延固定，取决于交换机读取前 6 个字节中目的地址的速率；
存储转发：延时与数据包大小有关；