計費功能

在高校校園網及有些地區(qū)的城域教育網中，很可能有計費的需求，因為三層交換機可以識別數據包中的IP地址信息，因此可以統計網絡中計算機的數據流量，可以按流量計費，也可以統計計算機連接在網絡上的時間，按時間進行計費。而普通的二層交換機就難以同時做到這兩點。

第三層交換機，是直接根據第三層網絡層IP地址來完成端到端的數據交換的。

工作原理

使用IP的設備A------------------------三層交換機------------------------使用IP的設備B

比如A要給B發(fā)送數據，已知目的IP，那么A就用子網掩碼取得網絡地址，判斷目的IP是否與自己在同一網段。

如果在同一網段，但不知道轉發(fā)數據所需的MAC地址，A就發(fā)送一個ARP請求，B返回其MAC地址，A用此MAC封裝數據包并發(fā)送給交換機，交換機起用二層交換模塊，查找MAC地址表，將數據包轉發(fā)到相應的端口。

如果目的IP地址顯示不是同一網段的，那么A要實現和B的通訊，在流緩存條目中沒有對應MAC地址條目，就將個正常數據包發(fā)送向一個缺省網關，這個缺省網關一般在操作系統中已經設好，對應第三層路由模塊，所以可見對于不是同一子網的數據，在MAC表中放的是缺省網關的MAC地址；然后就由三層模塊接收到此數據包，查詢路由表以確定到達B的路由，將構造一個新的幀頭，其中以缺省網關的MAC地址為源MAC地址，以主機B的MAC地址為目的MAC地址。通過一定的識別觸發(fā)機制，確立主機A與B的MAC地址及轉發(fā)端口的對應關系，并記錄進流緩存條目表，以后的A到B的數據，就直接交由二層交換模塊完成。這就通常所說的一次路由多次轉發(fā)。

交換機的三個主要功能

學習：以太網交換機了解每一端口相連設備的MAC地址，并將地址同相應的端口映射起來存放在交換機緩存中的MAC地址表中。

轉發(fā)/過濾：當一個數據幀的目的地址在MAC地址表中有映射時，它被轉發(fā)到連接目的節(jié)點的端口而不是所有端口（如該數據幀為廣播/組播幀則轉發(fā)至所有端口）。

消除回路：當交換機包括一個冗余回路時，以太網交換機通過生成樹協議避免回路的產生，同時允許存在后備路徑。

交換機的作用主要有這么兩個：

1.維護CAM（ContextAddress Memory）表，是MAC 地址和交換機端口的映射表；

2.根據CAM 來進行數據幀的轉發(fā)。

交換機的工作

交換機的每一個端口所連接的網段都是一個獨立的沖突域。

交換機所連接的設備仍然在同一個廣播域內，也就是說，交換機不隔絕廣播（例外是在配有VLAN的環(huán)境中）。

交換機依據幀頭的信息進行轉發(fā)，因此說交換機是工作在數據鏈路層的網絡設備

交換機級聯

級聯可以定義為兩臺或兩臺以上的交換機通過一定的方式相互連接。根據需要，多臺交換機可以以多種方式進行級聯。在較大的局域網例如園區(qū)網中，多臺交換機按照性能和用途一般形成總線型、樹型或星型的級聯結構。

城域網是交換機級聯的例子。目前各地電信部門已經建成了許多市地級的寬帶 IP 城域網。這些寬帶城域網自上向下一般分為3個層次：核心層、匯聚層、接入層。

核心層一般采用千兆以太網技術，匯聚層采用1000M/100M 以太網技術，接入層采用100M/10M 以太網技術，所謂 "千兆到大樓，百兆到樓層，十兆到桌面 " 。

這種結構的寬帶城域網實際上就是由各層次的許多臺交換機級聯而成的。核心交換機 ( 或路由器 ) 下連若干臺匯聚交換機，匯聚交換機下聯若干臺小區(qū)中心交換機，小區(qū)中心交換機下連若干臺樓宇交換機，樓宇交換機下連若干臺樓層 ( 或單元 ) 交換機 ( 或集線器 )。

交換機間一般是通過普通用戶端口進行級聯，有些交換機則提供了專門的級聯端口(Uplink Port) 。這兩種端口的區(qū)別僅僅在于普通端口符合 MDI 標準，而級聯端口 ( 或稱上行口 ) 符合 MDIX 標準。

由此導致了兩種方式下接線方式不同：當兩臺交換機都通過普通端口級聯時，采用交叉電纜(Crossover Cable) ；當且僅當中一臺通過級聯端口時，端口間電纜采用直通電纜 (Straight Throurh Cable)。

為了方便進行級聯，某些交換機上提供一個兩用端口，可以通過開關或管理軟件將其設置為MDI 或 MDIX 方式。更進一步，某些交換機上全部或部分端口具有 MDI/MDIX 自校準功能，可以自動區(qū)分網線類型，進行級聯時更加方便。