交换机

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**一、**作用

  • 连接多个以太网网段,隔离冲突域

  • 对数据帧进行转发

  • 通过自学习的方法维护MAC地址表

 交换机工作在物理层和数据链路层。

二、转发过程

1、单播和广播

一个交换机:

  • PCA发送一个数据帧,从接口1进入交换机,该数据帧中包含源MAC地址和目标MAC地址,交换机解析出之后,将源MAC地址和接口1的对应信息记录到MAC地址表中,然后在交换机的MAC地址表中查找源MAC地址。

  • 找到了会直接将该数据帧从对应的接口转发出去。(单播)

  • 如果没找到, 会对交换机的所有其他接口进行转发,排除接口1。(广播)

  • 其他接口连接的是主机PCB、PCC、PCD,那么这些主机就会接收到该数据帧,判断是不是自己的MAC地址,假如PCD主机的MAC地址是源地址,那么它就会发送一个响应数据帧给交换机。

  • 交换机在接收到这个响应之后,将目标MAC地址和接口4的关系存在MAC地址表中。

  • PCA和PCD之间传输就是单播了。

多个交换机:

  • PCA发送一个数据帧,从接口1进入交换机,该数据帧中包含源MAC地址和目标MAC地址,交换机解析出之后,将源MAC地址和接口1的对应信息记录到MAC地址表中,然后在交换机的MAC地址表中查找源MAC地址。

  • 找到了会直接将该数据帧从对应的接口转发出去。(单播)

  • 如果没找到, 会对交换机的所有其他接口进行转发,排除接口1。(广播)

  • 有接口连接的是交换机2,数据帧是从交换机2的接口2进来的,那么交换机2会将源MAC地址和接口2的关系加在交换机2的MAC地址表中,并查找该MAC地址,找了了进行单播转发。

  • 没有找到,对交换机2上的其他接口进行广播,PCE发现和自己的MAC地址相同,给交换机2一个响应,交换机2收到响应之后,存一下映射关系,并响应给交换1,交换机1存一下目标MAC地址,和自己的接收接口,之后PCA和PCE之间就是单播了。

注意:交换机动态学习的MAC地址默认只有300s的有效期,300s内MAC地址没有通信,就会被删除记录。

单播适用于用户较少的网络中,广播适合与用户稠密的网络中,但是当网络中要接收某信息的用户数量不确定时,单播和广播的效率就很低,这时就可以使用组播了。

2、组播

                                     组播数据包

组播的转发过程:

交换机在接收到组播数据包时,在目标MAC地址在组播地址表中进行查找,如果找到,返回的应该是一组端口,如果没有找到就进行广播。

注意:组播数据不能跨局域网。

优点:

  • 服务对象不确定,通常是一对多的情况。
  • 发送端只需要发送一个数据帧。
  • 实时性要求不较高,允许丢帧情况。