工業(yè)以太網(wǎng)交換技術(shù)解決了現(xiàn)場總線網(wǎng)絡的性能局限，每個以太網(wǎng)設(shè)備都能夠獨享高帶寬，從而緩解了帶寬不足和網(wǎng)絡瓶頸的問題,為未來更豐富更強大的自動化應用打下堅實的基礎(chǔ)，以下本文主要由我們的技術(shù)工程師一起來探討下交換技術(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(shè)備自動完成的方法，把需要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮膶ο笊系募夹g(shù)統(tǒng)稱。廣義的交換機就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設(shè)備。

在網(wǎng)絡系統(tǒng)中，交換概念的提出是對于共享工作模式的改進。HUB集線器就是一種共享設(shè)備，HUB本身不能識別目的地址，當一局域網(wǎng)內(nèi)的A設(shè)備給B設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)包在以HUB為架構(gòu)的網(wǎng)絡上是以廣播的方式傳輸?shù)?，由每一臺設(shè)備通過驗證數(shù)據(jù)包頭的地址信息來確定是否接收。也就是說，在這種工作方式下，同一時刻網(wǎng)絡上只能傳輸一組數(shù)據(jù)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)絡帶寬。

交換機根據(jù)數(shù)據(jù)幀的MAC（MediaAccessControl）地址進行數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)操作。交換機轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀時，遵循以下規(guī)則：

如果數(shù)據(jù)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(zhuǎn)發(fā)；

如果數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址是單播地址，但是這個地址并不在交換機的地址表內(nèi)，那么也會向交換機（除源端口外）所有端口轉(zhuǎn)發(fā)；

如果數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址在交換機的地址表內(nèi)，那么根據(jù)地址表轉(zhuǎn)發(fā)到相應的端口；

如果數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址與數(shù)據(jù)幀的源地址在同一個端口上，它就會丟棄這個數(shù)據(jù)幀，交換也不會發(fā)生。

交換機擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機的所有端口都掛接在這條背部總線上，通過交換機地址表，交換機只允許必要的網(wǎng)絡流量通過交換機。通過交換機的過濾和轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效的隔離廣播風暴，減少誤包和錯包的出現(xiàn)，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態(tài)自學習的方法，既當交換機收到一個數(shù)據(jù)幀以后，將數(shù)據(jù)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時間標記，用來指示該表項存儲的時間周期。如果在一定時間范圍內(nèi)地址表項仍然沒有被引用，它就會從地址表中被移走。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。

交換機在同一時刻可進行多個端口對之間的數(shù)據(jù)傳輸。每一端口都可視為獨立的網(wǎng)段，連接在其上的網(wǎng)絡設(shè)備獨自享有全部的帶寬，無須同其他設(shè)備競爭使用。