交换机原理（1分钟简单掌握交换机工作原理）

　　交换机原理（1分钟简单掌握交换机工作原理）
　　随着企业网络的发展，越来越多的用户需要接入到网络，交换机提供的大量的接入端口能够很好地满足这种需求。
　　同时，交换机也彻底解决了困扰早期以太网的冲突问题，极大地提升了以太网的性能，同时也提高了以太网的安全性。
　　交换机工作在数据链路层，对数据帧进行操作。在收到数据帧后，交换机会根据数据帧的头部信息对数据帧进行转发。
　　接下来我们以小型交换网络为例，讲解交换机的基本工作原理。
　　交换机中有一个MAC地址表，里面存放了MAC地址与交换机端口的映射关系。MAC地址表也称为CAM（ContentAddressableMemory）表。
　　如图所示，交换机对帧的转发操作行为一共有三种：泛洪（Flooding），转发（Forwarding），丢弃（Discarding）。
　　1。泛洪：交换机把从某一端口进来的帧通过所有其它的端口转发出去（注意，所有其它的端口是指除了这个帧进入交换机的那个端口以外的所有端口）。
　　2。转发：交换机把从某一端口进来的帧通过另一个端口转发出去（注意，另一个端口不能是这个帧进入交换机的那个端口）。
　　3。丢弃：交换机把从某一端口进来的帧直接丢弃。
　　交换机的基本工作原理可以概括地描述如下：
　　1。如果进入交换机的是一个单播帧，则交换机会去MAC地址表中查找这个帧的目的MAC地址。
　　1）如果查不到这个MAC地址，则交换机执行泛洪操作。
　　2）如果查到了这个MAC地址，则比较这个MAC地址在MAC地址表中对应的端口是不是这个帧进入交换机的那个端口。如果不是，则交换机执行转发操作。如果是，则交换机执行丢弃操作。
　　2。如果进入交换机的是一个广播帧，则交换机不会去查MAC地址表，而是直接执行泛洪操作。
　　3。如果进入交换机的是一个组播帧，则交换机的处理行为比较杂，以后会在讲。
　　另外，交换机还具有学习能力。当一个帧进入交换机后，交换机会检查这个帧的源MAC地址，并将该源MAC地址与这个帧进入交换机的那个端口进行映射，然后将这个映射关系存放进MAC地表。
　　交换机初始状态
　　初始状态下，交换机并不知道所连接主机的MAC地址，所以MAC地址表为空。如图，SWA为初始状态，在收到主机A发送的数据帧之前，MAC地址表中没有任何表项。
　　学习MAC地址
　　主机A发送数据给主机C时，一般会首先发送ARP请求来获取主机C的MAC地址，此ARP请求帧中的目的MAC地址是广播地址，源MAC地址是自己的MAC地址。
　　SWA收到该帧后，会将源MAC地址和接收端口的映射关系添加到MAC地址表中。
　　缺省情况下，X7系列交换机学习到的MAC地址表项的老化时间为300秒。如果在老化时间内再次收到主机A发送的数据帧，SWA中保存的主机A的MAC地址和G001的映射的老化时间会被刷新。
　　此后，如果交换机收到目标MAC地址为0001020304AA的数据帧时，都将通过G001端口转发。
　　转发数据帧
　　主机A发送的数据帧的目的MAC地址为广播地址，所以交换机会将此数据帧通过G002和G003端口广播到主机B和主机C。
　　目标主机回复
　　主机B和主机C接收到此数据帧后，都会查看该ARP数据帧。但是主机B不会回复该帧，主机C会处理该帧并发送ARP回应，此回复数据帧的目的MAC地址为主机A的MAC地址，源MAC地址为主机C的MAC地址。
　　SWA收到回复数据帧时，会将该帧的源MAC地址和接口的映射关系添加到MAC地址表中。如果此映射关系在MAC地址表已经存在，则会被刷新。然后SWA查询MAC地址表，根据帧的目的MAC地址找到对应的转发端口后，从G001转发此数据帧。