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交換機的轉發原理

來源:千鋒教育
發布人:xqq
時間: 2023-12-05 12:10:48 1701749448

以太交換機通過MAC地址表轉發二層以太幀。

那么什么是MAC地址表呢?MAC地址表就像一本通信錄,記錄了所有人的姓名和地址,通過這本通信錄,可以找到想要聯系的人。交換機通過學習數據幀的源MAC地址構建這本通信錄(MAC地址表),在這本通信錄中,不僅要記錄源MAC地址,還需要同時記錄MAC地址來源的端口(以及對應的VLAN),并將MAC地址與來源端口進行綁定。這樣既知道了這個人的姓名(MAC地址)也知道他的家庭住址(端口)。

有了這本通信錄,就可以轉發數據幀了。交換機收到數據幀后,根據目的MAC地址(收件人姓名)查詢通信錄,找到收件人及其家庭住址(端口),將數據幀從端口轉發出去。在該流程中,你一定會覺得交換機就是個快遞員。沒錯,它就是個快遞員,只不過快遞的物品是數據幀。

但是它也有它的苦惱,那就是交換機的通信錄(MAC地址表)能記錄的數量是有限的,如果之前記錄過的地址(MAC地址)不存在了,那么交換機還需要繼續在通信錄中記錄這個無效的地址(MAC地址)嗎?答案是肯定不會的,交換機會為每一條MAC地址都啟動一個定時器,定時器的老化時間為300秒(可以更改),如果在300秒內都沒有收到該MAC地址發送的數據幀,則將該MAC地址從通信錄(MAC地址表)中刪除。

下面我們通過圖1來具體地了解交換機的轉發原理。

圖1 交換機轉發原理

① PC A發送數據幀給PC D[目的MAC地址為PC D 的MAC地址(0260.8c01.4444),源MAC地址為PC A的 MAC地址(0260.8c01.1111)],交換機從E0端口收到數據幀后,根據數據幀的目的MAC地址查找交換機的MAC地址表。

由于交換機的MAC地址表為空,在MAC地址表中找不到目的MAC地址,交換機便將該數據幀從除接收端口(E0)外的其他端口全部轉發出去,這種特性稱被為泛洪。

同時,交換機會學習數據幀的源MAC地址,并將該MAC地址和接收端口記錄到MAC地址表中,這種特性被稱為學習(Learn)(學習源MAC地址)。轉發數據幀后的MAC地址表如圖1(b)所示。

② 由于該數據幀被交換機泛洪出去,所以PC B、PC C和PC D都能收到該數據幀,但是PC B和PC C會丟棄該數據幀,原因是它們接收數據幀后會對比數據幀的目的MAC地址與接收端口的MAC地址是否一致,如果一致則說明數據幀是給自己的便會接收,如果不一致則丟棄。

PC D收到數據幀后同樣會檢查目的MAC地址是否與自己端口的MAC地址一致,發現MAC地址一致,PC D知道數據幀是發給自己的,便拆封二層數據幀交給上層處理。

同時給PC A發送一個回復數據幀(目的MAC地址為PC A的MAC地(0260.8c01.1111),源MAC地址為PC D的MAC地址(0260.8c01.4444))。

③ 交換機從E3端口收到回復數據幀后,根據數據幀的目的MAC地址查找交換機的MAC地址表,交換機在MAC地址表中查找到了目的MAC地址,發現該MAC地址被綁定到了E0端口上。交換機便將該數據幀直接從E0端口轉發出去,而不再進行泛洪。

這種特性被稱為過濾。同時,交換機學習源MAC地址,并將MAC地址記錄到MAC地址表,與E3端口綁定。轉發數據幀后的MAC地址表如圖1(c)所示。

tags: IT培訓
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