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  交換機工作於OSI參考模型的第二層,即資料鏈路層。交換機內部的CPU會在每個埠成功連線時,通過將MAC地址和埠對應,形成一張MAC表。在今後的通訊中,發往該MAC地址的資料包將僅送往其對應的埠,而不是所有的埠。因此交換機可用於劃分資料鏈路層廣播,即衝突域;但它不能劃分網路層廣播,即廣播域。  交換機對資料包的轉發是建立在MAC地址——實體地址基礎之上的,對於IP網路協議來說,它是透明的,即交換機在轉發資料包時,不知道也無須知道信源機和信宿機的IP地址,只需知其實體地址。  交換機在操作過程當中會不斷的收集資料去建立它本身的一個地址表,這個表相當簡單,它說明了某個MAC地址是在哪個埠上被發現的,所以當交換機收到一個TCP/IP 封包時,它便會檢視該資料包的目的MAC地址,核對自己的地址表以確認應該從哪個埠把資料包發出去。由於這個過程比較簡單,加上這功能由一嶄新硬體進行——ASIC,因此速度相當快。一般只需幾十微秒,交換機便可決定一個IP封包該往哪裡送。  如果目的地MAC地址不能在地址表中找到時,交換機會把IP 封包「擴散」出去,即把它從每一個埠中送出去,就如交換機在處理一個收到的廣播封包時一樣。二層交換機的弱點正是它處理廣播封包的手法不太有效,比方說,當一個交換機收到一個從TCP/IP工作站上發出來的廣播封包時,他便會把該封包傳到所有其他埠去,哪怕有些埠上連的是IPX或DECnet工作站。這樣一來,非TCP/IP節點的頻寬便會受到負面的影響,就算同樣的TCP/IP節點,如果他們的子網跟傳送那個廣播封包的工作站的子網相同,那麼他們也會無緣無故地收到一些與他們毫不相干的網路廣播,整個網路的效率因此會大打折扣。

  當一臺交換機安裝配置好之後,其工作過程如下:  對於全交換(full-switch)區域網,交換機每個埠只連線一臺裝置,因此不會發生碰撞。交換機也不需要做過濾。

  現代商業交換機主要使用乙太網介面。提供多埠的二層橋接是乙太網交換機的核心功能,而很多交換機也提供其他層級的服務,這種不僅僅提供了橋接功能的交換機也被稱為多層交換機。多層交換機可以在許多層級上學習拓撲結構,也可以在一層或多層上進行轉發。

  一層網路裝置傳輸資料而不控制任何流量,比如集線器。任何進入埠資料包會被轉發到除進入埠之外的其他所有埠。具體而言,即每個位元或碼元被轉發時是原封不動的。由於每個資料包被分發到所有埠,其衝突會影響到整個網路,進而限制了它的整體的能力。 到21世紀初,集線器和低端交換機的價格差異很小。對於特定應用,集線器在一段時間內還是能夠發揮作用的,比如給資料包分析器提供網路流量的副本。網路分流器還有交換機的埠映象也可以實現同樣功能。

  二層交換機依據硬體地址(MAC 地址)在資料鏈路層(第二層)傳送網路幀。 二層交換機對於路由器和主機是“透明的”,主要遵從802.1d 標準。該標準規定交換機通過觀察每個埠的資料幀獲得源MAC 地址,交換機在內部的快取記憶體中建立MAC 地址與埠的對映表。當交換機接受的資料幀的目的地址在該對映表中被查到,交換機便將該資料幀送往對應的埠。如果它查不到,便將該資料幀廣播到該埠所屬虛擬區域網(VLAN)的所有埠,如果有迴應資料包,交換機便將在對映表中增加新的對應關係。當交換機初次加入網路中時,由於對映表是空的,所以,所有的資料幀將發往虛擬區域網內的全部埠直到交換機“學習”到各個MAC 地址為止。這樣看來,交換機剛剛啟動時與傳統的共享式集線器作用相似的,直到對映表建立起來後,才能真正發揮它的效能。這種方式改變了共享式乙太網搶行的方式,如同在不同的行駛方向上鋪架了立交橋,去往不同方向的車可以同時通行,因此大大提高了流量。從VLAN的角度來看,由於只有子網內部的節點競爭頻寬,所以效能得到提高。主機1 訪問主機2 同時,主機3 可以訪問主機4 。當各個部門具有自己獨立的伺服器時,這一優勢更加明顯。但是這種環境正發生巨大的變化,因為伺服器趨向於集中管理,另外,這一模式也不適合Internet的應用。不同VLAN之間的通訊需要通過路由器來完成,另外為了實現不同的網段之間通訊也需要路由器進行互連。

  三層交換機則可以處理第三層網路層協議,用於連線不同網段,通過對預設閘道器的查詢學習來建立兩個網段之間的直接連線。  三層交換機可以實現路由器的全部或部分功能,但只能用於同一型別的區域網子網之間的互連。這樣,三層交換機可以像二層交換機那樣通過MAC地址標識資料包,也可以像傳統路由器那樣在兩個區域網子網之間進行功能較弱的路由轉發,它的路由轉發不是通過軟體來維護的路由表,而是通過專用的ASIC晶片處理這些轉發;

  四層交換機可以處理第四層傳輸層協議,可以將會話與一個具體的IP地址繫結,以實現虛擬IP ;

  更加智慧的交換器,可以充分利用頻寬資源來過濾,識別和處理應用層資料轉換的交換裝置。

  網路交換機頻寬分為:10Mb/s、100Mb/s、1Gb/s、10Gb/s、40Gb/s、100Gb/s。  Mbps換算MB/s:1Mbps=0.128MB/s。
網路交換器(英語:Network switch)是一種網路硬體,通過報文交換接收和轉發資料到目標裝置,它能夠在計算機網路上連線不同的裝置。一般也簡稱為交換機。