一、核心机制：直通交换（Cut-through Switching）

直通交换是以太网交换机采用的一种高速转发技术。其核心特征在于，交换机在接收数据帧时，无需等待整个帧完全进入其内部缓存，而是在读取到能够做出转发决策的关键信息后，便立刻开始将该帧向目标端口转发。

这个关键决策信息，在纯粹的直通交换模式中，就是数据帧头部的目的MAC地址。

二、转发时延的决定因素

直通交换的转发时延，指的是从数据帧的第一个比特到达交换机输入端口，到该帧的第一个比特从目标输出端口离开所经历的时间。这个时延是固定的，其长短主要由以下两个因素决定：

1. 信道的数据传输速率：即网络的带宽，例如100Mbps或1Gbps。速率越高，接收单位数据所需的时间就越短。

2. 交换机转发决策所需的数据量：在直通模式下，这个数据量就是目的MAC地址的长度，即6个字节（48比特）。

因此，在给定的网络速率下，直通交换的转发时延是一个极小且恒定的值。它仅取决于交换机接收并解析完这6字节MAC地址所需的时间。最重要的一点是，该时延与整个数据帧的总长度（无论是64字节的短帧还是1518字节的长帧）无关。

三、关键对比：不同的交换方式

为了更清晰地理解直通交换的特性，可与另外两种方式进行对比：

• 存储转发（Store-and-Forward）

  • 机制：必须接收并存储整个数据帧，完成CRC（循环冗余校验）差错检测后，再进行转发。

  • 时延：时延是可变的，与数据帧的完整长度成正比。帧越长，延迟越高。

  • 优点：可靠性高，能过滤掉传输错误的损坏帧。

• 无碎片交换（Fragment-Free）

  • 机制：这是直通交换的一种改良。交换机在接收完帧的前64个字节后才开始转发。

  • 时延：时延同样是固定的，但高于纯粹的直通模式。

  • 优点：它能有效避免转发由网络冲突产生的、小于64字节的“碎片帧”，在速度和可靠性之间取得了一定的平衡。

四、总结