包是如何通过交换机的

交换机的设计是将网络包原样转发到目的地，图3.7就是它的内部结构，我们边看图边讲。

首先，信号到达网线接口，并由PHY（MAU）模块进行接收，这一部分和集线器是相同的。也就是说，它的接口和PHY（MAU）模块也是以MDI-X模式进行连接的，当信号从双绞线传入时，就会进入PHY（MAU）模块的接收部分.

接下来，PHY（MAU）模块会将网线中的信号转换为通用格式，然后传递给MAC模块。MAC模块将信号转换为数字信息，然后通过包末尾的FCS校验错误，如果没有问题则存放到缓冲区中。这部分操作和网卡基本相同，大家可以认为交换机的每个网线接口后面都是一块网卡。网线接口和后面的电路部分加在一起称为一个端口，也就是说交换机的一个端口就相当于计算机上的一块网卡[插图]。但交换机的工作方式和网卡有一点不同。网卡本身具有MAC地址，并通过核对收到的包的接收方MAC地址判断是不是发给自己的，如果不是发给自己的则丢弃；相对地，交换机的端口不核对接收方MAC地址，而是直接接收所有的包并存放到缓冲区中。因此，和网卡不同，交换机的端口不具有MAC地址。

交换机端口的MAC模块不具有MAC地址。

将包存入缓冲区后，接下来需要查询一下这个包的接收方MAC地址是否已经在MAC地址表中有记录了。

MAC地址表主要包含两个信息，

一个是设备的MAC地址，
另一个是该设备连接在交换机的哪个端口上。

以图3.7中的地址表为例，MAC地址和端口是一一对应的，通过这张表就能够判断出收到的包应该转发到哪个端口。

举个例子，如果收到的包的接收方MAC地址为00-02-B3-1C-9C-F9，则与图3.7的表中的第3行匹配，根据端口列的信息，可知这个地址位于8号端口上，然后就可以通过交换电路将包发送到相应的端口了

交换电路到底是如何工作的。

交换电路的结构如图3.8所示，它可以将输入端和输出端连接起来。其中，信号线排列成网格状，每一个交叉点都有一个交换开关，交换开关是电子控制的，通过切换开关的状态就可以改变信号的流向。交换电路的输入端和输出端分别连接各个接收端口和发送端口，网络包通过这个网格状的电路在端口之间流动。

举个例子，假设现在要将包从2号端口发送到7号端口，那么信号会从输入端的2号线进入交换电路，这时，如果让左起的6个开关水平导通，然后将第7个开关切换为垂直导通，信号就会像图上一样流到输出端7号线路，于是网络包就被发送到了7号端口。每个交叉点上的交换开关都可以独立工作，因此只要路径不重复，就可以同时传输多路信号。

当网络包通过交换电路到达发送端口时，端口中的MAC模块和PHY （MAU）模块会执行发送操作，将信号发送到网线中，这部分和网卡发送信号的过程是一样的。根据以太网的规则，首先应该确认没有其他设备在发送信号，也就是确认信号收发模块中的接收线路没有信号进来。如果检测到其他设备在发送信号，则需要等待信号发送完毕；如果没有其他信号，或者其他信号已经发送完毕，这时就可以将包的数字信息转换为电信号发送出去。在发送信号的过程中，还需要对接收信号进行监控，这一点和网卡也是一样的。如果在发送过程中检测到其他设备发送信号，就意味着出现了信号碰撞，这时需要发送阻塞信号以停止网络中所有的发送操作，等待一段时间后再尝试重新发送，这一步和网卡也是一样的。

交换机根据MAC地址表查找MAC地址，然后将信号发送到相应的端口。

总结

交换机的工作依赖于对MAC地址的识别（所有的网络设备都有一个唯一的MAC地址，通常是由厂商直接烧录进网卡中）。
交换机的功能是连接计算机、服务器、网络打印机、网络摄像头、IP电话等终端设备，并实现与其它交换机、无线接入点、路由器、网络防火墙等网络设备的互联，从而构建局域网络，实现所有设备之间的通信。
交换机根据MAC地址表查找MAC地址，然后将信号发送到相应的端口

参考

交换机的作用是什么？ - 知乎

什么是mac地址表?用途?