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交换机可以隔离碰撞域，因此收到了广泛的使用，隔离碰撞域的实现是基于帧交换表，而帧交换表是通过自学习算法自动建立起来的，因此着重考虑自学习算法的实现。

交换机的简单认识

交换机本质上是一个多接口的网桥，自身可以进行碰撞检测并进行转发目的主机，当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的MAC 地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口，或把它丢弃。

使用交换机互连而成的交换式以太网上的某个主机，要给另一个主机发送单播帧，该单播帧进入交换机后，交换机会将该单播帧转发给目的主机，而不是网络中的其他各个主机。

说明：

• 内部使用帧交换表来实现目的Mac地址和接口的查询
• 一个交换机可以有多个接口连接多个主机或另一个交换机
• 交换机工作以全双工方式工作。因为可以进行存储转发，所以就不不需要半双工方式
• 帧交换表使用自学习算法自动建立起来的
• 转发帧有两种方式
  • 存储转发，先缓存再转发
  • 直通交换，接收数据的同时立刻按MAC地址进行转发，不检查差错就转发，可能会转发无效帧

自学习算法

以太网交换机是一种即插即用设备，刚上电启动时其内部的帧交换表是空的，随着网络中各主机间的通信，以太网交换机通过自学习算法自动逐渐建立起帧交换表。

比如A主机和B主机的自学习为例说明

A主机向B主机发送帧

说明： 1、A发送一个帧到交换机1，交换机1的接口1接收到帧 2、在交换表中查找B的MAC地址，没有找到，就向接口1以外的其他接口转发帧（就是盲目泛洪） 3、同时要将MAC地址A和接口1写入到交换表中，这样下次获取到A的MAC的时候就可以直接查找到A接口了，称作叫登记。 4、接口2连接的是一个主机C，发现并不是该目的地址，直接丢弃 5、接口3连接的是主机B，接收成功 6、接口4连接的是另一台交换机2，发送到接口2 7、帧在交换2的表中查找B的MAC地址，没有找到，就向接口2以外的其他接口盲目泛洪 8、同时将MAC地址A和接口2写入到交换表中（登记） 9、所有的接口都查找失败，不作处理

B主机向A主机发送帧

说明 1、B发送帧到交换机1，在交换表中查找到A的MAC地址，发现是接口1,就直接从接口1发送出去 2、同时在交换表中将B主机的MAC地址和接口3写入 3、A主机接收到帧，发现MAC地址是A主机的MAC地址，接收

E主机发送帧到A主机

• 对于E主机发送帧到A主机时，因帧交换表中查找到A地址为接口2，边从接口2发送出去，并记录E-3
• 接口1、4均没有查找到，不作处理，从接口2进入到交换机1，
• 此时在帧交换表中查找到A主机是接口1，就直接发送到接口1中，此时在交换机1中登记E-4

注：每条记录都有自己的有效时间，到期会自动删除，这是因为MAC地址与交换机接口的对应关系并不是永久性的

生成树协议

在实际中需要增加冗余链路来提高以太网的可靠性，不至于一条链路故障，主机间就无法通讯，但是冗余链路会导致网络环路，所以需要使用生成树来协议来避免网络环路，又可以在其中一条链路故障时启动其他链路。

冗余链路

使用冗余链路可以提高以太网的可靠性，不至于一条链路故障，主机间就无法通讯

冗余链路会形成网络环路会造成严重的问题：

• 会导致广播风暴，两个主机间的通讯会经过多种网络链路，浪费网络资源，也造成广播风暴
• 主机收到重复的广播帧
• 交换机上的帧交换表震荡，总是需要不停的修改帧交换表

使用生成树协议可以解决冗余链路造成的问题

交换机能够自动计算并构建一个逻辑上没有环路的网络，而且最终生成的树形逻辑拓扑结构要确保连通整个网络，当物理拓扑发生改变，交换机都将进行生成树的重新计算

总结：

• 交换机可以通过帧交换表查找目的主机，可以隔离碰撞域
• 帧交换表的实现是通过自学习算法，自学习算法是在网络中主机间不断的通信中逐渐建立起来的。
• 自学习算法最重要的两点1）主机发送出帧后交换机便将该MAC地址以及接口登记；2）一个接口成功接收到帧，变将该接口和MAC地址登记
• 冗余环路可以提高以太网的可靠性，但是会造成网络环路，可以通过创建最小生成树的创建来避免网络环路