什么是网络交换机？它有什么用？
当你需要在家里、办公室或任何地方，将多台电脑、打印机、智能电视、游戏机等设备连接到同一个网络中，让它们可以相互通信或者共享互联网连接时，网络交换机就是实现这一目标的核心设备之一。
它是什么？
简单来说，网络交换机（Switch）是一种用于计算机网络的设备。它的主要功能是将连接到它的所有网络设备（如电脑、服务器、打印机等）连接起来，形成一个局域网（LAN），并负责在这些设备之间传输数据。你可以把它想象成网络世界里的一个智能集线器，但比传统的集线器（Hub）要聪明得多。
为什么要用它？
为什么不直接用网线把所有设备串起来？那显然不行。为什么不用以前的集线器？这里就是交换机的价值所在：
- 高效传输：交换机知道每个连接到它的设备在哪里（通过学习设备的MAC地址）。当它接收到发送给特定设备的数据时，它可以直接将数据发送到那个设备的端口，而不是像集线器那样广播给所有设备。这大大减少了网络中的冲突，提高了数据传输效率。
- 独享带宽：交换机的每个端口都可以提供独立的带宽。这意味着连接到不同端口的设备可以同时以最高速度进行通信，而不会相互影响（在总带宽允许的情况下）。比如，两台电脑同时向服务器传输数据，它们可以充分利用各自端口的速度。
- 构建更大网络：通过交换机，你可以轻松地扩展你的局域网，连接更多的设备。如果你的设备数量超过了路由器的LAN口数量，或者你需要更复杂的网络结构，交换机是必不可少的。
交换机可以用在哪里？需要多少个端口？
交换机的应用场景非常广泛，从家庭到大型企业数据中心都能看到它的身影。
家庭网络
在家庭中，路由器通常自带几个LAN口，但当设备增多时（电脑、智能电视、游戏机、网络摄像头、NAS存储等），路由器的端口可能就不够用了。这时，一个小型桌面交换机就能轻松解决问题。它连接到路由器的LAN口，然后你可以将其他设备连接到交换机上，瞬间扩展了有线连接能力。
办公室网络
办公室是交换机的主要应用场所。你需要连接大量的电脑、打印机、复印机、IP电话等。交换机在这里扮演着连接所有终端设备以及连接不同网络区域（比如不同部门、不同楼层）的核心角色。办公室通常会使用端口更多的交换机，甚至会使用具有管理功能的智能或网管交换机来实现更精细的网络控制。
其他场景
除了常见的办公和家庭环境，交换机还广泛应用于：
- 监控系统：连接大量的网络摄像头。
- 工业自动化：连接各种工业控制设备。
- 数据中心：连接大量的服务器和存储设备，通常是高速、高密度的模块化交换机。
- 学校/酒店：提供有线网络接入。
端口数量怎么选？
选择交换机时，最重要的规格之一就是端口数量。
计算你的需求：首先，清点一下你需要通过有线方式连接的所有设备数量。
考虑未来扩展：不要只看眼前的设备数，最好留出几个备用端口，以便将来增加新设备时无需更换交换机。例如，如果你现在有5台设备需要连接，选择一个8口的交换机通常比5口的更明智（虽然5口交换机并不常见，通常是5、8、16、24、48口等规格）。
连接上级设备：请记住，至少需要一个端口用来连接到你的路由器（或者上一个交换机），所以实际可用的终端设备端口数是总端口数减一。
常见的家用或小型办公室交换机通常是5口、8口、16口或24口。更大的网络则可能使用48口或更多的模块化交换机。
【核心】交换机怎么安装和连接设备？
安装和连接一个基本的非网管（即插即用型）交换机通常非常简单，不需要任何配置。网管型交换机可能需要一些初始设置，但物理连接步骤是类似的。
步骤一：准备工作
- 选择位置：选择一个靠近需要连接的设备、电源插座和路由器（如果需要连接互联网）的位置。确保该位置通风良好，避免阳光直射和潮湿。
- 准备网线：准备足够数量和长度的网线（通常是超五类、六类或更高规格的网线），用来连接交换机、路由器和终端设备。
- 检查电源：确认有可用的电源插座为交换机供电。
步骤二：物理连接
这是最关键的一步：
- 连接电源：将交换机的电源适配器插入墙上插座，然后将另一端插入交换机的电源接口。交换机通常会自动开机。
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连接上级网络（如果需要联网）：如果你想让连接到交换机的所有设备都能访问互联网，或者连接到现有的局域网，你需要将交换机连接到你的路由器或主交换机。
- 找到一根网线，一端插入你路由器或主交换机的一个LAN端口。
- 将这根网线的另一端插入你的新交换机上的任意一个普通端口（对于大多数非网管交换机来说，所有端口功能相同，都可以用作普通设备连接或上联口。有些交换机可能标有“Uplink”或提供一个独立的上联口，但现在大多数现代交换机支持MDI/MDIX自动翻转，哪个口都行）。
- 连接终端设备：使用网线将你的电脑、打印机、电视、游戏机等需要连接网络的设备，分别连接到交换机上剩余的任意普通端口。
步骤三：检查指示灯
大多数交换机的每个端口旁边都有指示灯，以及一个整体的电源指示灯。
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电源指示灯：确认电源指示灯亮起，表示交换机已通电。
fungicide - 端口指示灯：当你将设备正确连接到某个端口并设备开机后，该端口对应的指示灯通常会亮起，可能显示连接速度（如绿色表示千兆，黄色表示百兆）或闪烁表示有数据活动。如果端口指示灯不亮，请检查网线两端是否插紧，或尝试更换网线和端口。
即插即用：简单交换机的连接
对于非网管交换机，完成上述物理连接步骤后，基本上就已经可以使用了。连接到交换机的设备通常会自动从路由器（如果连接了路由器并开启了DHCP服务）获取IP地址，然后就可以相互通信或访问互联网了。无需登录交换机进行任何软件设置。
注意：不要将两根网线连接到同一个交换机的两个普通端口上，这会形成网络环路（Loop），可能导致广播风暴，使整个网络瘫痪。连接两个交换机时，要确保是通过正常的端口连接，并且如果支持，高级交换机会运行生成树协议(STP)来防止环路。但对于家用非网管交换机，避免环路是基本原则。
交换机需要配置吗？简单 vs. 智能/网管交换机
是否需要配置交换机，取决于你购买的交换机类型和你的网络需求。
简单（非网管）交换机：基本不需要配置
这类交换机是最常见、最便宜的类型，尤其适合家庭和小型办公室使用。它们的设计宗旨就是“即插即用”。你只需要连接好电源和网线，它就能自动学习连接设备的MAC地址，并进行数据转发。它们没有复杂的设置界面，也无需任何软件配置。
- 优点：简单易用，价格便宜。
- 缺点：无法进行高级网络管理和控制，无法划分VLAN，无法监控流量等。
智能/网管交换机：可以进行高级配置
这类交换机通常用于规模较大、结构复杂的网络环境，如企业网络。它们提供了丰富的管理功能，可以通过Web界面、命令行接口(CLI)或SNMP等方式进行配置和监控。
你可以通过配置网管交换机来实现以下功能：
- VLAN划分：将一个物理交换机划分成多个逻辑上的独立网络，增强安全性，优化广播域。
- QoS (Quality of Service)：优先级设置，确保重要数据（如语音、视频）优先传输，保证服务质量。
- 端口安全：限制特定端口只能连接特定设备，防止非法接入。
- 链路聚合 (Link Aggregation)：将多个物理网线捆绑成一个逻辑链路，提高带宽和冗余性。
- 流量监控和故障诊断：查看端口流量、错误信息等，方便网络管理和维护。
如何访问网管交换机？
通常，你需要将电脑连接到网管交换机的一个端口，然后在浏览器中输入交换机的默认IP地址（查阅产品手册获取），或者使用特定的管理软件来登录其管理界面进行配置。初次使用可能需要设置管理IP地址、用户名和密码。
对于普通家庭用户，非网管交换机通常已经足够。如果你没有特殊的网络管理需求，选择非网管交换机能省去配置的麻烦。
如何根据需求选择合适的交换机？
在了解了交换机的基本用法后，如何根据自己的实际情况选择一款合适的交换机呢？
考虑端口数量
如前所述，根据当前和未来一段时间内的设备数量来决定所需的端口数。总是建议留有余地。
考虑网络速度
交换机支持的速度等级：
- 百兆交换机 (10/100Mbps)：较旧或用于速度要求不高的场景（如部分IP摄像头）。现在不推荐作为主要网络设备。
- 千兆交换机 (10/100/1000Mbps)：目前最主流的选择，能满足绝大多数家庭和办公室的设备连接需求，提供高达1Gbps的理论传输速度。确保你的网线也是千兆兼容的（如超五类或六类）。
- 万兆交换机 (10Gbps 或更高)：用于对速度要求极高的场景，如连接高性能服务器、核心骨干网络等。价格相对昂贵。
选择交换机时，应与你的网络整体速度匹配。如果你的宽带是千兆，路由器是千兆，那么连接电脑的交换机也应该是千兆的，否则会成为瓶颈。
考虑是否需要网管功能
如果你只需要扩展端口，让设备能上网或局域网通信，非网管交换机就足够了。如果你是网络管理员，需要划分VLAN、设置QoS、进行网络监控等，则需要选择智能或全网管交换机。
考虑其他特性
- PoE (Power over Ethernet)：PoE交换机可以通过网线同时传输数据和电力。这对于部署网络摄像头、无线接入点(AP)、VoIP电话等设备非常方便，因为它们无需单独连接电源插座。如果你的设备支持PoE供电，并且你希望简化布线，可以选择PoE交换机。
- 安装方式：桌面式、壁挂式、机架式等。根据你的安装环境选择。
- 品牌和价格：根据预算和对稳定性的要求选择知名品牌的产品。
使用交换机的一些常见问题和注意事项
在使用交换机过程中，可能会遇到一些小问题，或者需要注意一些细节。
连接后无法上网？
如果通过交换机连接的设备无法上网，请按以下步骤排查：
- 检查物理连接：确认所有网线都插紧，交换机电源正常，路由器连接交换机的网线也插好。
- 检查指示灯：看交换机端口指示灯是否正常亮起。
- 检查路由器：确认路由器本身工作正常，其他直接连接路由器的设备能否上网。
- 检查IP地址：确认连接到交换机的设备是否正确获取到了IP地址（通常是路由器分配的，处于同一网段）。
- 重启设备：尝试重启交换机、路由器以及连接的终端设备。
速度变慢？
如果感觉连接交换机后网络速度不如预期：
- 检查网线：确保使用的是支持所需速度的网线（如千兆网络使用超五类或六类线）。质量差或损坏的网线会影响速度。
- 检查交换机规格：确认你购买的是千兆交换机（如果需要千兆速度），而不是百兆交换机。查看端口指示灯的颜色是否表明是千兆连接。
- 检查其他设备：网络速度受整个链路中最慢的设备影响，包括你的电脑网卡、路由器、宽带线路等。
- 网络拥堵：如果连接了大量设备且有大量数据传输，可能会导致拥堵，尤其是在使用非网管交换机时。
不要连接两个交换机的普通端口
如前所述，避免在非网管交换机上形成环路。如果需要连接两个交换机，确保它们之间只有一根连接线。
交换机不是路由器
交换机只负责在局域网内转发数据，它不具备拨号、NAT（网络地址转换）、DHCP服务器（分配IP地址）等功能。要连接互联网，你仍然需要一个路由器来处理广域网(WAN)连接和内网IP分配。交换机通常是连接到路由器的LAN端口，用来扩展内网的有线连接能力。
掌握了这些基本知识，你就能轻松应对大多数交换机的使用场景了。无论是简单的扩展家用网络端口，还是理解办公网络的基础连接方式，了解“交换机怎么用”都能让你更好地管理和利用你的有线网络。
