交换机的工作原理

2023-04-06 06:54:19 文档大全网 [ 字体：小中大 ] [ 阅读： ]

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交换机的工作原理

1.交换机的工作原理

当交换机收到数据时，它会检查它的目的MAC地址，然后把数据从目的主机所在的接口转发出去。交换机之所以能实现这一功能，是因为交换机内部有一个MAC地址表，MAC地址表记录了网络中所有MAC地址与该交换机各端口的对应信息。某一数据帧需要转发时，交换机根据该数据帧的目的MAC地址来查找MAC地址表，从而得到该地址对应的端口，即知道具有该MAC地址的设备是连接在交换机的哪个端口上，然后交换机把数据帧从该端口转发出去。

例：某网络如图4-7所示。

00-10-B5-4B-30-85 00-10-B5-4B-30-90

PC1

E0/1 E0/2 E0/ 3 … E0/23 E0/24

PC2 PC3

PC6

00-10-B5-4B-30-65

PC7

图4-7交换机地址表

表4.1端口/MAC地址映射表

MAC地址

00-10-B5-4B-30-85 00-10-B5-4B-30-90 00-10-B5-4B-30-65

端口

E0/1 E0/2 E0/24

假设主机pc1向主机pc7发送一个数据帧，该数据帧被送到交换机后，交换机首先查MAC地址表，发现主机pc7连接在E0/24接口上，就将数据帧从E0/24接口转发出去。 2、MAC地址表的构建过程

为快速转发报文，以太网交换机需要建立和维护MAC地址表。交换机采用源MAC地址学习的方法建立MAC地址表。以图4-7为例说明交换机的地址学习过程。

(1)交换机初始状态

交换机的初始状态MAC地址表为空，如图4-8所示。 (2)地址表源MAC地址学习

当计算机PC1要发送数据帧给计算机PC6时，因此时地址表是空的，交换机将向除PC1连接端口E0/1以外的其他所有端口转发数据帧。在转发之前，首先检查该数据帧的源MAC地址（00-10-B5-4B-30-85），并在交换机的MAC地址表中添加一条记录（00-10-B5-4B-30-85，E0/1）使之和端口E0/1相对应。

(3)计算机PC6接收数据帧

计算机PC6收到发送的数据帧后，用该数据帧的目的MAC地址和本机的MAC地址比较，发现PC1找的正是它，则接收该数据帧，其他计算机丢弃数据帧。

计算机PC6回复PC1时，交换机直接从端口E0/1转发，并学习到（00-10-B5-4B-30-65）为PC6连接的端口，将其添加到地址表中，如图4-9所示。

PC1

E0/1 E0/2 E0/ 3 … E0/23 E0/24

PC2

MAC地址端口

PC3

PC6

PC7

图4-8 交换机地址表初始状态

PC1

E0/1 E0/2 E0/ 3 … E0/23 E0/24

PC2 PC3

PC6

PC7

MAC地址 00-10-B5-4B-30-85 00-10-B5-4B-30-65

端口 E0/1 E0/23

图4-8 地址表源MAC地址学习

交换机的其他端口利用源MAC地址学习的方法在MAC地址表中不断添加新的MAC地址与端口号的对应信息。直到MAC地址表添加完整为止。

为了保证MAC地址表中的信息能够实时地反映网络情况，每个学习到的记录都有一个老化时间，如果在老化时间内收到地址信息则刷新记录。对没有收到相应的地址信息的则删除该记录。例如，计算机PC6停止了和交换机通信，达到老化时间后，交换机会将其对应的记录从MAC地址表中删除。

也可以手工添加交换机的MAC地址表的静态记录，手工配置的静态记录没有老化时间的限制。由于MAC地址表中对于同一个MAC地址只能有一条记录，所以如果手工配置了MAC地址和端口号对应关系后，交换机就不再动态学习这台计算机的MAC地址了。