交换机的概念最早可以追溯到电话通讯系统中的PSTN。在早期电影中，我们常看到话务员手动连接电话线路的场景，这就是最原始的交换机形式。虽然那时的交换机依赖于人工操作，但它为现代自动交换机的发展奠定了基础。
现代交换机具备多种功能，包括物理编址、网络拓扑结构管理、错误校验、帧序列控制以及流量控制等。高端交换机还支持VLAN（虚拟局域网）、链路汇聚，甚至具备路由和防火墙功能。
交换机的核心是其高带宽的背部总线和内部交换矩阵。所有端口都连接在这条总线上。当控制电路接收到数据包时，会查找内存中的MAC地址对照表，确定目标网卡的端口位置，然后通过内部交换矩阵将数据迅速传输到目标节点。这种定向传输方式不仅提高了效率，避免了网络资源的浪费，还增强了数据传输的安全性。
与集线器相比，交换机在多个方面表现出显著优势。首先，在OSI参考模型中，集线器主要工作在物理层和数据链路层，而交换机至少工作在数据链路层，高端交换机甚至可以覆盖网络层和传输层。其次，集线器采用广播方式传输数据，而交换机则通过目的地址定向传输，减少了广播风暴和安全隐患。再者，集线器的带宽是所有端口共享的，而交换机的每个端口拥有独立带宽，大大提升了传输速度。最后，集线器只能半双工传输，而交换机支持全双工，可以同时进行数据的接收和发送，显著提高了系统吞吐量。
总之，交换机作为一种基于MAC地址识别的智能网络设备，能够高效、安全地完成数据包的封装和转发。目前，市场上主流的交换机厂商包括国外的Cisco（思科）、3COM、安奈特等，国内则以华为、D-LINK等为代表。随着网络技术的不断发展，交换机的功能和性能也在不断提升，为构建高效、稳定的网络环境提供了有力保障。
交换机的英文名称之为“Switch”，它是集线器的升级换代产品，从外观上来看，它与集线器基本上没有多大区别，都是带有多个端口的长方体。交换机是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。
“交换”和“交换机”最早起源于电话通讯系统PSTN。我们以前经常在电影或电视中看到一些老的影片时常看到有人在电话机旁狂摇几下（注意不是拨号），然后就说：给我接XXX，话务员接到要求后就会把相应端线头插在要接的端子上，即可通话。其实这就是最原始的电话交换机系统，只不过它是一种人工电话交换系统，不是自动的，也不是我们所指的计算机交换机，但是今天的交换机也就是在这个电话交换机技术上发展而来的。
交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流量控制。目前一些高档交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN（虚拟局域网）的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具有路由和防火墙的功能。
交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上。控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的MAC地址（网卡的硬件地址）对照表以确定目的MAC的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵直接将数据迅速包传送到目的节点，而不是所有节点，目的MAC若不存在才广播到所有的端口。这种方式我们可以明显地看出一方面效率高，不会浪费网络资源，只是对目的地址发送数据，一般来说不易产生网络堵塞；另一个方面数据传输安全，因为它不是对所有节点都同时发送，发送数据时其它节点很难侦听到所发送的信息。这也是交换机为什么会很快取代集线器的重要原因之一。
交换机与集线器的区别主要体现在如下几个方面：
（1）在OSI/RM（OSI参考模型）中的工作层次不同
交换机和集线器在OSI／RM开放体系模型中对应的层次就不一样，集线器是同时工作在第一层（物理层）和第二层（数据链路层），而交换机至少是工作在第二层，更高级的交换机可以工作在第三层（网络层）和第四层（传输层）。
（2）交换机的数据传输方式不同
集线器的数据传输方式是广播（broadcast）方式，而交换机的数据传输是有目的的，数据只对目的节点发送，只是在自己的MAC地址表中找不到的情况下第一次使用广播方式发送，然后因为交换机具有MAC地址学习功能，第二次以后就不再是广播发送了，又是有目的的发送。这样的好处是数据传输效率提高，不会出现广播风暴，在安全性方面也不会出现其它节点侦听的现象。
（3）带宽占用方式不同
在带宽占用方面，集线器所有端口是共享集线器的总带宽，而交换机的每个端口都具有自己的带宽，这样就交换机实际上每个端口的带宽比集线器端口可用带宽要高许多，也就决定了交换机的传输速度比集线器要快许多。
（4）传输模式不同
集线器只能采用半双工方式进行传输的，因为集线器是共享传输介质的，这样在上行通道上集线器一次只能传输一个任务，要么是接收数据，要么是发送数据。而交换机则不一样，它是采用全双工方式来传输数据的，因此在同一时刻可以同时进行数据的接收和发送，这不但令数据的传输速度大大加快，而且在整个系统的吞吐量方面交换机比集线器至少要快一倍以上，因为它可以接收和发送同时进行，实际上还远不止一倍，因为端口带宽一般来说交换机比集线器也要宽许多倍。
总之，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。目前，主流的交换机厂商以国外的CISCO(思科)、3COM、安奈特为代表，国内主要有华为、D-LINK等。
