工業(yè)交換機的內部構造和工作原理
工業(yè)交換機是由一個個小部件組成的，那么我們需要了解一下工業(yè)交換機的內部構造和工作原理，這樣我們才能更全面的了解和認識工業(yè)交換機。
1、主板(背板)：
提供各業(yè)務接口和數據轉發(fā)單元的聯(lián)系通道。背板吞吐量也稱背板帶寬，是工業(yè)交換機接口處理器或接口卡和數據總線間所能吞吐的最大數據量，這是工業(yè)交換機交換性能的一個重要指標。一臺工業(yè)交換機的背板帶寬越高，就說明它處理數據的能力就越強。
處理器(CPU)：
工業(yè)交換機運算的核心部件;它的主頻直接決定了工業(yè)交換機的運算速度，用單位時間內能夠完成的計算量來衡量。
3、內存(RAM)：
為CPU運算提供動態(tài)存儲空間;內存空間的大小與CPU的主頻共同決定了計算的最大運算量。
4、Flash：
提供永久存儲功能，主要保存配置文件和系統(tǒng)文件;Flash能夠快速恢復業(yè)務，有效地保證了工業(yè)交換機的正常運轉。同時還為網絡設備的升級維護提供方便、快捷的方式。如使用FTP、TFTP升級或配置等等。
5、工業(yè)交換機的電源系統(tǒng)：
為工業(yè)交換機提供電源輸入，電源系統(tǒng)的性能在很大程度上決定了交換機能否正常運行，最大輸出電流和最大電源數、輸入電壓的可變化范圍等都是衡量電源系統(tǒng)的重要指標。一般的，核心設備都提供有冗余電源供應，在一個電源失效后，其他電源仍可繼續(xù)供電，不影響設備的正常運轉。在接多個電源時，要注意用多路繼電供應，這樣，在一路線路失效時，其他線路仍可繼續(xù)供電。
工業(yè)交換機的工作原理
工業(yè)交換機工作于OSI參考模型的第二層，即數據鏈路層。交換機內部的CPU會在每個端口成功連接時，通過將MAC地址和端口對應，形成一張MAC表。在今后的通訊中，發(fā)往該MAC地址的數據包將僅送往其對應的端口，而不是所有的端口。因此，工業(yè)交換機可用于劃分數據鏈路層廣播，即沖突域；但它不能劃分網絡層廣播，即廣播域。
工業(yè)交換機擁有一條很高帶寬的背部總線和內部交換矩陣。工業(yè)交換機的所有的端口都掛接在這條背部總線上，控制電路收到數據包以后，處理端口會查找內存中的地址對照表以確定目的MAC（網卡的硬件地址）的NIC（網卡）掛接在哪個端口上，通過內部交換矩陣迅速將數據包傳送到目的端口，目的MAC若不存在，廣播到所有的端口，接收端口回應后交換機會“學習”新的MAC地址，并把它添加入內部MAC地址表中。使用工業(yè)交換機也可以把網絡“分段”，通過對照IP地址表，工業(yè)交換機只允許必要的網絡流量通過交換機。通過交換機的過濾和轉發(fā)，可以有效的減少沖突域。
工業(yè)交換機在同一時刻可進行多個端口對之間的數據傳輸。每一端口都可視為獨立的物理網段（注：非IP網段），連接在其上的網絡設備獨自享有全部的帶寬，無須同其他設備競爭使用。當節(jié)點A向節(jié)點D發(fā)送數據時，節(jié)點B可同時向節(jié)點C發(fā)送數據，而且這兩個傳輸都享有網絡的全部帶寬，都有著自己的虛擬連接。
假使這里使用的是10Mbps的以太網交換機，那么該交換機這時的總流通量就等于2×10Mbps=20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB時，一個HUB的總流通量也不會超出10Mbps?？傊?，工業(yè)交換機是一種基于MAC地址識別，能完成封裝轉發(fā)數據幀功能的網絡設備。交換機可以“學習”MAC地址，并把其存放在內部地址表中，通過在數據幀的始發(fā)者和目標接收者之間建立臨時的交換路徑，使數據幀直接由源地址到達目的地址。
數據傳送原理
工業(yè)交換機的任意節(jié)點收到數據傳輸指令后，即對于存儲在內存里的地址表進行快速查找，從而對于MAC地址的網卡連接位置進行確認，然后再將數據傳輸到該節(jié)點上。如果在地址表中找到相應的位置，則進行傳輸；如果沒有，交換機就會將該地址進行記錄，以利于下次尋找和使用。工業(yè)交換機一般只需要將幀發(fā)送到相應的點，而無需如集線器發(fā)送到所有節(jié)點，從而節(jié)省了資源和時間，提高了數據傳輸的速率。
數據傳送方式
通過交換的方式進行的數據傳輸，其實就是工業(yè)交換機的數據傳送的方式。之前的集線器，更多是利用共享的方式，來對數據進行傳輸，沒有辦法從通訊的速度上進行要求。集線器的共享方式，也就是常說的共享式網絡，以集線器作為連接設備并且只 有一個方向的數據流，因而網絡共享的效率非常低。
相對而言，工業(yè)交換機能夠對連接到自身的各臺電腦進行相應的識別，通過每臺電腦網卡的物理地址也就是常說的MAC地址，來進行記憶和識別。在這樣的前提之下，就不用再進行廣播尋找，而能夠直接將記憶的MAC地址找到相應的地點并且通過一個臨時性專用的數據傳輸通道，來完成兩個節(jié)點之間不受外來干擾的數據傳輸的通信。由于工業(yè)交換機還具有全雙工傳輸的方式，所以也可以對于多對節(jié)點間通過同時建立臨時的專用通道，來形成一個立體且交叉的數據傳輸通道結構。
