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交换机原理_交换机工作原理解析

电子常识

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描述

  交换机原理

  数据传输基于OSI七层模型,而交换机就工作于其第二层,即数据链路层。在交换机内部存有一条背部总线和内部交换矩阵,其中,背部总线用于连接交换机的所有端口,内部交换矩阵用于查找数据包所需传送的目的地址所在端口。

  控制电路受到数据包后,首先通过内部交换矩阵对其目的端口进行查询,若查询到则立刻将数据包发往该端口,若没有查询到,则广播至所有端口,接受端口发出回应后,将数据包发往该端口,并将其添加至内部交换矩阵中。

  交换机原理_交换机工作原理解析

  交换机工作原理解析

  交换机并不会把收到每个数据信息都以广播的方式发给客户端,是由于交换机可以根据MAC地址智能的转发数据帧。交换机存储的MAC地址表将MAC地址和交换机的接口编号对应在一起,每当交换机收到客户端发送来的数据帧时,它就会根据MAC地址表的信息判断该如何转发。

  交换机转发数据帧的过程

  1、MAC地址的学习

  如下面图所示,假设A主机发送的数据帧(源MAC地址为00-00-00-11-11-11,目标MAC地址为00-00-00-22-22-22)到交换机的1号接口,交换机首先查询的MAC地址表中1号接口对应的源MAC地址条目,如果条目中没有数据帧的源MAC地址,交换机会就将这个接口对应的源地址和收到该数据帧的接口标号(1号口)对应起来,添加到MAC地址表中

  交换机原理_交换机工作原理解析

  2、广播未知数据帧

  如果交换机没有在MAC地址表中找到数据帧目的地所对应的条目,交换机就无法确定该从那个接口将数据帧转发出去,于是它被迫选用了广播的方式,即除了1号口之外的所有接口都将转发这个数据帧,我下面图所示,于是,网络中的主机B和主机C都会收到

  交换机原理_交换机工作原理解析

  3、接收回应信息

  主机B会响应这个广播,并回应一个数据帧(源MAC地址为00-00-00-22-22-22,目标MAC地址为00-00-00-11-11-11),交换机也会将此帧的源MAC地址和接口标号(2号口)对应起来,添加到MAC地址表中,如下面图所示

  交换机原理_交换机工作原理解析

  4、交换机实现单播方式

  现在,主机A和主机B之间的通讯不用借助广播了。因为MAC地址表中已经有它们的条目了,如下面图所示,主机A发送的数据帧的目标地址为00-00-00-22-22-22,交换机会发现这个地址对应的接口号为2,于是交换机将只向2号口发送数据帧

  交换机原理_交换机工作原理解析

  查看MAC地址表

  1、MAC地址表相当于交换机内部的一个数据库,记录着MAC地址和接口编号的对应关系。查看MAC地址表的命令如下面你图所示。dynamic为可选参数,它可以使交换机只显示交换机动态靴子到的MAC地址

  交换机原理_交换机工作原理解析

  2、如下面如所示,SW1和SW2与PC1、PC2、CP、、PC3、互连在一起,在SW1上使用上述命令查看MAC地址表

  交换机原理_交换机工作原理解析

  3、由于windows系统在接入网络后会自动查询是否有其他主机存在,所以,交换机已经学习到三台主机的MAC地址。

  4、这里值得关注的问题是,虽然PC3与SW1没有直接相连,PC3的MAC地址也存在域SW1的MAC地址表中,且对应着接口Fa0/24。这是由于交换机之间互相学习(同步)

  MAC地址表所致。从MAC地址表中可以看出,SW1通过接口Fa0/24与SW2相连,于是SW1就将从SW2同步过来的MAC地址全部对应到Fa0/24接口上。

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