在交换机出现以前，搭建一个小型局域网的方法是通过 集线器 完成的。
集线器（Hub）：有多个端口，可以连接多台电脑，但是并没有交换机智能，完全在物理层上工作，它将自己收到的每一个字节都复制到其他端口上去（也就是 广播发送 ），是第一层物理层的联通设备。
然而，通过集线器来连接各个电脑就出现了三个问题：
- 这个包是发送给谁的？谁应该接收？
- 大家都在发送，会不会产生混乱？怎么避免混乱的情况？
- 如果发送的时候出现了错误，怎么解决？
这几个问题，都是在第二层，数据链路层，也即 MAC 层 要解决的问题。MAC（Medium Access Control），媒体访问控制。它就是控制在往媒体上发送数据的时候，谁先发，谁后发的问题。防止发送数据产生混乱，这就是解决了第二个问题。学名是多路访问。我们把信道看成一条马路，要发的数据看成马路上的车，研究多路访问的问题就形象很多了。
多路访问三种方式：
- 信道划分。划分多个车道，每个车一条车道，你走你的，我走我的。
- 轮流协议。相当于单双号限行，今天双号，明天单号。
- 随机接入协议。不管三七二十一，有事就直接出门，发现路上比较堵就退回来，随机等一定时间再出门。这方法也就是我们的 以太网 使用的方式。
现在，我们已经解决了第二个问题。
接下来要解决第一个问题：发给谁，谁接收？这里就要使用到我们常说的物理地址，叫做 数据链路层地址。但是因为第二层主要解决媒体接入控制的我呢提，所以它也常常被称为 MAC 地址。
由此，我们就需要引入第二层的网络包的格式。
对于以太网，第二层的最开始就是目的 MAC 地址和源 MAC 地址。
有了这个目标 MAC 地址，数据包在链路上广播，MAC 的网卡才能发现，这个包是自己的，于是把这个包收进来。拆开 IP 包后发现 IP 地址也是也自己，再打开 TCP 包，传给相应的端口。
对于以太网，第二层的最后面是 CRC（循环冗余检验）。通过 XOR 异或的算法，来计算整个包在传输过程中是否出现了错误，主要解决第三个问题。
这时候肯定又有人会问了：“如果源机器不知道目标机器的 MAC 地址怎么办呢？”一个网络里有 N 台机器，我怎么知道每个 MAC 地址是谁的呢？这就是 ARP 协议！ARP 协议可以通过已知的 IP 地址来求出对应的 MAC 地址。操作方法就是靠“吼”。广而告之，发送一个广播包，谁是这个 IP 谁来回答。为了避免每次都是用 ARP 来查找目标机器的 MAC 地址，在本地会有一个 ARP 缓存。当然，我们也知道 IP 是经常动态改变的，因此 ARP 缓存每过一段时间也会更新。
这时候看起来三个问题都解决了，是不是可以愉快的进行通信了呢？
当机器间数据传输量小的时候确实没有问题，但一旦数据量过高，那么“堵车”的概率就会大大增加。而且 集线器 只是简单的复制，很多没有意义的包也在局域网上跑来跑去，纯属浪费！这时候我们就希望，要是能避免这种广播的形式就好了，要是有一个机器能够记住每台电脑的 MAC 地址不就可以避免广播的情况了嘛，直接收到源主机的包后直接转发到目的主机上，不会出现无意义的复制了。
于是，交换机 诞生了！
交换机：工作在第二层（数据链路层），因为他要拆开看看 MAC 地址。
交换机是怎么知道每台电脑的 MAC 地址 呢？这需要交换机会学习。
一台 MAC1 电脑将一个包发送给另一台 MAC2 电脑，当这个包到达交换机的时候，一开始交换机也不知道 MAC2 的电脑在哪个口，所以没办法，它只能将包转发给除了来的那个口之外的其他所有的口。但是，这个时候，交换机会干一件非常聪明的事情，就是 交换机会记住，MAC1 是来自一个明确的口。以后有包的目的地址是 MAC1 的，直接发送到这个口就可以了。
有本事你别说话，你只要一说话我就知道你在哪了！
当交换机作为一个关卡一样，过了一段时间之后，就有了整个网络的一个结构了，这个时候，基本上不用广播了，全部可以准确转发。当然，每个机器的 IP 地址会变，所在的口也会变，因而交换机上的学习的结果，我们称为 转发表，是有一个过期时间的。
总结一下：
- MAC 是用来解决多路访问堵车问题的。
- ARP 是通过靠“吼”的方式来寻找目标 MAC 地址的。吼完后会记录下来，有缓存。
- 交换机比集线器要聪明，有学习的功能，能记住对应 MAC 的机器在哪。
- 交换机工作在第二层（数据链路层），集线器工作在第一层（物理层）。
