交换机的3种交换方式，你真的了解吗？

很多人都知道，交换机的工作原理是根据 MAC 地址表来转发数据包。但更深入地去看，其实交换机在“交换”的过程中，还存在 三种不同的交换方式： 👉 直通式（Cut-Through）👉 存储转发（Store-and-Forward）👉 碎片隔离（Fragment-Free）

这三种方式既是交换机的“性格标签”，也是工程师在选型部署时必须要考虑的性能指标。那么，它们到底有什么区别？各自的优缺点又在哪里？今天我们就来深入聊聊。

直通式交换（Cut-Through）

直通式交换机的逻辑非常直接：

• • 当输入端口接收到一个数据帧时，它只需要 检查前 6 个字节（目的 MAC 地址），就能立刻决定转发方向。
• • 随后，交换机会在输入端口和输出端口之间建立一条“直通通道”，将数据帧直接转发出去。

这种方式几乎没有缓存，类似于“高速公路直行”，效率极高。

优点

• • 延迟极低：只需读取少量帧头信息即可转发，几乎是“线速”。
• • 实时性强：非常适合对时延要求极高的场景，比如金融高频交易网络、部分工业控制网络。

缺点

• • 无法检测错误：交换机没有完整存储帧，因此无法进行 CRC 校验。如果帧本身有误，也会直接转发出去。
• • 容易丢包：由于没有缓存机制，不同速率端口之间的对接很容易造成数据丢失。
• • 不适合复杂网络：在存在较多错误包或速率不一致的网络中，稳定性差。

直通式多见于早期低延迟交换机，在现在高可靠要求的企业环境中已经较少单独使用，但在 对延迟极度敏感的专用网络 中，仍有一席之地。

存储转发交换（Store-and-Forward）

存储转发方式是目前最普遍、最主流的交换方式。

• • 当数据帧进入交换机时，交换机会先 完整存储该帧。
• • 然后对其进行 CRC 校验，丢弃错误帧。
• • 之后再根据 MAC 地址表查找目的端口，将帧转发出去。

整个过程就像是“快递中转站”：所有包裹（数据帧）必须先到达仓库（缓存），经过检验没问题之后，才会被送往目的地。

优点

• • 高可靠性：能检测并丢弃错误帧，保证网络质量。
• • 支持异速端口：缓存机制允许千兆端口和百兆端口正常通信。
• • 兼容性强：适合复杂的网络环境。

缺点

• • 延迟较大：必须等待整个帧到达后才能转发，尤其是大帧，会带来额外延迟。
• • 对缓存依赖高：交换机需要更大内存，成本也更高。

目前绝大多数企业级、运营商级交换机，都采用存储转发方式。特别是在 数据中心、监控系统、无线覆盖 等场景中，它是默认且稳定的选择。

碎片隔离交换（Fragment-Free）

碎片隔离方式，也称“无碎片转发”。

• • 它会等待 数据帧的前 64 字节 进入后再进行转发。
• • 为什么是 64 字节？因为以太网标准中，64 字节以下的帧多为冲突或错误帧（俗称“碎片帧”）。
• • 只要帧超过 64 字节，就基本可以认为是合法数据，于是交换机直接转发，不进行 CRC 校验。

优点

• • 延迟较低：比存储转发方式快，因为不必存储完整帧。
• • 过滤掉大部分错误帧：比直通式更可靠。
• • 资源占用少：缓存需求小，硬件实现相对简单。

缺点

• • 仍无法进行完整错误校验：虽然能丢掉小于 64 字节的碎片帧，但对大帧中的错误无能为力。
• • 性能折中：既没有直通式的极低延迟，也没有存储转发的高可靠性。

碎片隔离方式常见于 低成本交换机或特定的中低端设备，作为一种折中方案使用。但随着硬件发展，它的应用正逐渐减少。

三种交换方式对比

交换机的三种交换方式，分别代表了 速度优先（直通式）、稳定优先（存储转发）、折中方案（碎片隔离） 的不同思路。

一句话总结：

• • 直通式：快，但不稳。
• • 存储转发：稳，但稍慢。
• • 碎片隔离：介于两者之间。

选择哪一种，并没有绝对好坏，而是要看 网络环境、业务需求和预算。

你在实际项目中更倾向于哪种交换方式？是否遇到过因为交换方式不同导致的“坑”？欢迎留言分享你的经历！