ネットワークスイッチが機器間の通信を可能にするのは、スイッチ自体も含めて、接続されたすべてのシステムが、標準的な通信プロトコルに従っているからです。これらの規格は、IEEE(電気電子技術者協会)やIETF (internet engineering task force)などの国際規格によって定義され、維持されています。

デバイスがネットワークに接続される方法は主に3つあります:無線(例えばwi-fi)、電気(例えばrj-45 ethernet)、そして光に基づく光学系。それぞれの接続方法は、物理的なネットワーク相互接続方式(無線周波数スペクトル、銅ケーブル、光ファイバ)を使用しており、IT機器はこれらの方式で互いにバイナリストリームを送信して通信します。

ネットワーク標準は、これらのバイナリストリームをデータパケットとして理解することを可能にします。パケットはヘッダとペイロードを含みます。パケットヘッダは、この通信に関与しているデバイスの送信元アドレスおよび送信先アドレスなどの情報を含んでいる。ペイロードには、ネットワークに接続された機器が実際に交換を試みたデータが含まれています。ネットワーク上の各デバイスは1つ以上のアドレスを持っており、パケットはそれらのアドレスにアドレッシングすることができます。

2つ以上のアドレスが交換されるパケット群を「データストリーム」と呼びます。データフローは、インターネットに接続された機器同士の個別の会話に相当します。スイッチはパケットヘッダからアドレスを読み取り、パケットを宛先に転送します。

スイッチはルックアップテーブル(LUT)と呼ばれる記録を維持します。LUTは、特定のスイッチポートを使用してアクセスできるアドレスのリストを含んでいます。スイッチやルーターの中には、ルーティングを設定できるものもあります。ルーティングはLUTでもあり、中間のスイッチまたはルータに特定の宛先を持つすべてのパケットを送信するようスイッチに指示します。ルーティングを使用して、スイッチがアドレス情報を持っていないデバイスにパケットを送信することができます。

たとえば、スマートフォンが家庭のwi-fiネットワークを使ってどのようにウェブページにアクセスするかを見てみます。スマートフォンはwi-fiでAPに接続します。APにはrj-45 / ethernetスイッチが内蔵されており、インターネットルーターに接続できます。

パケットはスマートフォンの無線を離れてAPで受信します。APはパケットを読み取り、パケットヘッダの送信先アドレスがどこにあるかを知らないことを決定します。APのスイッチは、宛先を知らないすべてのパケットをインターネットルータに送信するように構成されているので、内蔵のスイッチを介してパケットのコピーをルータに送信します。

パケットはここからインターネットの旅を始めますルータからルータへ、そしてその間に未知の数のスイッチを通って、パケットは最終的にWebサーバに到達します。Webサーバはそれに応じて、オリジナルのインターネットルータ、AP埋め込み式スイッチ、そしてスマートフォンに、インターネット経由でパケットを送ります。

このパケット交換は、スマートフォンとウェブサーバーの間で、一つのデータストリームを作り出します。通信が可能なのは、ソースとターゲットの間にある数十(場合によっては数百)の異なるハードウェアデバイスと関連するソフトウェアが、何十年も定義され維持されてきた標準に従っているからです。