交换机(switch)是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备，是我们网络中的通讯专家。

将数据智能的路由到目的地，通过所有通讯层，从OT执行技术，IIT工业信息技术到IT信息技术，它们如何发挥作用?并且他们实现了什么?让我们看下在PROFIBUS总线中的的OT层。

诸如交换机之类的高性能基础设施，在这一层还不需要，因为主站和从站之间只能按顺序通讯，根据问答机制，根据交通状况，这种方式意味着仅有一辆车可以行驶，在一个方向行驶，在生产者和供应者之间，在以太网基础通讯，例如PROFINET中，是一个双向的，报文不仅可以传输在控制器和设备之间，或在IT服务器和客户端之间，这些设备还可以通过交换机来互相通讯，而不必通过控制器，这些交换机就像马路上的交通灯系统一样重要。

现代交换机就宛如一座物流中心，就像包裹在装载站，报文接收和发送通过所谓的端口，8口交换机可以交换8个不同的数据连接，到设备或者其他交换机上，每个端口可以运行在1G、100M或者10M的速度模式下。这既取决于网线的类型，这好比是高速公路还是条乡间小道，也取决于网线的质量，遇到坑洼路段车要减速慢行，这两个因素都会影响端口的传输模式，要想速度更快，全双工模式可以同时发送和接收报文。

然而，如果其中一条链路出现问题，则受影响的端口会自动切换到半双工模式，该模式下仅支持并行发送或接收，这样做会延迟大量数据的处理，一旦链路完全恢复，系统将会自动切换到最快的传输模式，这就是我们常说的自动协商机制。

交换机很重要的一点是它的存储，它被用做输入和输出映射，所谓的输入和输出映射，就好比大家熟知的内存，也就是缓存，我们来看一下报文是如何通过交换机的?

首先，报文到达输入队列，被存储成转发模式，检查错误并校验，如果有必须要立即将其删除，紧接着MAC地址用来读出将其路由到那个端口，现在它进入缓冲区，在这里进行排序并临时存储，最后它被重新定位，根据先入先出的原则，转发到相应的输出队列。

交换机通常运行在存储转发模式，然而，也有一些直通式交换机，将报文直接从输入队列移动到输出队列，无需校验错误，这虽然缩短了处理时间，但是增加了转发错误报文的几率。如果输出队列上负载量明显增大，为避免数据丢失，直通式交换机会自动切换为转发存储模式，同时通过TSN(时间敏感网络)，可以让延时变得更短，并且数据不需要返回到存储区的转移模式，因为在队列中已经预留了容量，在动态模式下，未被充分利用的输出队列的内存，可以用在另一个输出队列来发送报文。

现代交换机有一个优先级别机制，这意味着对时间要求严格的数据包，例如在OT中的Profinet报文，或通过IP和IT的声音，总是能够在网络中获得优先级，非循环的大数据包，需要长时间占据大带宽的。一个好的交换机每个端口都有很多输出队列和大量的内存空间，交换机都可以处理输入和输出的报文，但是只有好的交换机，会自动计算网络负载的百分比，并且显示毫秒级别的负载峰值。

交换机可以承受很高的网络负载，这种能力在PROFINET中，用网络负载等级表示，3级是最高的。在IIT和IT中，交换机的性能取决于交换机的交换容量，即它可以多快地存储和转移交换内存，它有多大的存储空间，切换速度有多快，它工作频率有多快。常常，来自多个输入队列的报文，大部分被路由到一个端口，例如要传输到骨干网络或控制器，这会导致其输出队列爆满，然后所有新传入的报文会丢失，这就是所谓的丢包，是网络不稳定的迹象。

在机械工程和工厂制造中，数据线屏蔽层经常会带电，比如闪电点击，对报文传输影响很大，一个好的交换机可以承受这些EMC干扰的影响，监控它们，并且报告载荷上升的状况。一个管理型的交换机是必不可少的，如果所有这些操作参数不仅被记录下来，还要被用来做外部分析，这是在网络中断发生前及时消除网络极端状况的唯一方法。

一个好的交换机带有SNMP，WEB接口，并且自带网络诊断功能。得益于远程访问，这些数据也构成了交换机诊断和远程维护的数据基础。

交换机带有一个所谓的镜像端口，如果需要做一次报文分析，他的报文镜像可以一个接一个复制到另一个空闲的端口。

一个好的管理型交换机，会源源不断地提供用于网络监控的必要数据，并且更新最新的拓扑结构，并最终将拓扑平面提供给用于此目的的管理软件。

未来的网络安全，是通过高性能的管理交换机来实现的，从而使您的维护计划和您的工厂车间可以长期稳定运行。