交换式集线器是网络设备术语，指在多个端口之间建立独立通路、按数据帧目的地址转发数据的交换设备，又称交换集线器。它工作在 数据链路层，依据 MAC地址 转发，只把数据帧送到目的端口，而不像共享式集线器那样广播到所有端口，因此各端口可以独享带宽并支持全双工通信。[1] 20 世纪 90 年代以后，此类设备更常用的名称逐渐变为交换机，交换式集线器成为带有过渡色彩的旧称。[2]
定义
交换式集线器是一种网络开关（switch），又称交换器。它选择出入线的方式与电话交换机相似，因此也被译为 交换机，但可用的出入线数量较小，通常在 8 至 24 之间。它被界定为能够接收发来的信息帧、暂时存储后再转发到另一端的网络部件，具有网络开关的一般特征。[1]
从网络分层看，交换式集线器工作在 OSI参考模型 的第二层，即数据链路层，基于 MAC 地址识别数据帧并完成转发，属于数据交换设备。它由端口、缓冲区、信息帧转发机构和背板体系结构 4 个基本元素组成。[3][1]
原理
交换式集线器内部保存一张地址表，记录端口号与所连设备 MAC 地址的对应关系。设备接入后，它根据收到的帧自动学习源地址与进入端口的关系；收到新帧时查表确定目的端口，只从该端口发送出去。[4]
如果目的地址不在表中，帧会被送往除接收端口之外的所有端口，这一动作称为泛洪；广播帧同样按泛洪方式处理。地址表中的条目设有生存期，超期未更新即被删除，设备位置变化后网络能够重新学习。[4][5]
转发帧的方法主要有 3 种。存储转发先把整帧收完并做校验再发出，能滤除错误帧，但延迟较大；切入式只读取帧头中的目的地址便立即转发，延迟小，却可能把出错或冲突的帧一并送出；改进型切入式先缓存帧头的 64 字节再作判断，兼顾两者。[1][6]
其基本的转发流程可以表示如下：
flowchart LR
A[数据帧到达端口] --> B[查找MAC地址表]
B --> C{找到目的端口}
C -- 是 --> D[只从该端口转发]
C -- 否 --> E[向其他所有端口泛洪]
由于每个端口都有专用转发通道，交换式集线器能同时接收多个端口的信息并分别送出，避免共享式集线器中因共用传输通道造成的冲突。不过冲突并未完全消除，当两个输入端口同时向同一输出端口转发时仍会形成冲突，只是概率和范围都小得多。[1]
发展历程
20 世纪 80 年代末，个人计算机大量接入局域网，而共享式以太网要求所有用户共用同一条介质，同一时刻只能有一个站点发送。随着用户数和流量增加，可用带宽迅速饱和，成为亟待解决的问题。[7]
1990 年，Kalpana 公司推出 EtherSwitch EPS-700，这是首台商用多端口以太网交换机，配有 7 个端口并采用切入式转发，把交换技术带入局域网。交换机（switch）一词正是由该公司作为营销用语提出的，用来称呼其用专用集成电路实现的多端口网桥。[8][9]
多端口交换机在功能上相当于多端口网桥，但能够并行处理多个转发，性能高于早期网桥。1994 年，思科系统 收购 Kalpana，此后交换设备被大力推广，并在多数场合取代了共享式集线器。[8]
Kalpana 还提出了 EtherChannel 与虚拟局域网等概念，前者演变为交换机之间的链路汇聚技术，后者用于把大型 以太网 划分为多个广播域。随着交换机名称的普及，交换式集线器逐渐只作为一种历史称谓存在。[8][2]
应用
交换式集线器主要用于局域网，连接计算机、服务器等设备，取代共享式集线器。它按 MAC 地址转发，除广播帧和目的地址未知的帧外无须广播即可直达目的端口，不同端口之间的转发可以并行进行，网络可用带宽随之增加。[10]
以 16 端口的交换设备为例，可支持 16 个站点在 8 条链路上同时通信；共享式 10Mbps 或 100Mbps 以太网采用广播式通信，每次只能在一对用户之间传送，发生碰撞还要重试。[10]
交换式集线器还能在不同速率的网络之间转换，使 10Mbps 与 100Mbps 的站点处于同一网段，减少局域网升级中更换电缆与网卡的费用。[10]
在交换网络中，还可以通过 虚拟局域网 把端口划分为若干逻辑网络，限制广播的传播范围，并按部门或功能分隔流量，便于管理。[11]
局限
交换式集线器工作在数据链路层，只能隔离冲突域，不能隔离广播域。由多台交换设备互连而成的交换式以太网默认仍属于同一个广播域，广播帧以及目的地址未知的单播帧会被泛洪到所有端口。[11]
当接入的计算机过多时，大量广播帧会使网络性能下降，严重时形成广播风暴，导致整个网络瘫痪。要限制广播的范围，需要划分虚拟局域网，或在网络之间使用 路由器 转发。[11][12]
冲突也不能完全避免。若两个输入端口同时向同一个输出端口转发，仍会产生冲突，只是概率和影响范围比共享式集线器小；当端口连接的是传统共享式以太网段时，该网段内的冲突由 CSMA/CD 协议处理。[1]
交换设备组成的网络中若存在冗余链路会形成环路，需要通过生成树协议加以避免。[13]
参见
参考资料
- 交换机_通信百科 . c114.com.cn [引用日期2026-09-27]
- 交换型集线器和交换机有什么区别？很多人其实把两者混为一谈 . fiberroad.com.cn [引用日期2026-09-27]
- 什么是交换机？ . it168.com [引用日期2026-09-27]
- 了解交換器如何傳遞封包 | 網管人 . netadmin.com.tw [引用日期2026-09-27]
- 网络故障不发愁 常见名词及故障解析 . zol.com.cn [引用日期2026-09-27]
- スイッチングハブ （switching hub） . itmedia.co.jp [引用日期2026-09-27]
- switches-die-dispatcher-im-netz . computerwoche.de [引用日期2026-09-27]
- Kalpana, Inc . wikipedia.org [引用日期2026-09-27]
- [ih] "The First Router" on Jeopardy . isoc.org [引用日期2026-09-27]
- 交换式以太网技术及局域网交换机 . zhiding.cn [引用日期2026-09-27]
- VLAN-虚拟局域网的基本概念 . huaweicloud.com [引用日期2026-09-27]
- VLAN技术浅谈 . c114.com.cn [引用日期2026-09-27]
- 交换器_百度百科 . baidu.com [引用日期2026-09-27]
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最近更新：2026-09-27T15:49:39Z
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