计算机网络湖科大微课堂笔记 p36-37 集线器与交换机的区别以太网交换机自学习和转发帧的流程

Posted 2022-04-27 karshey

集线器与交换机的区别

集线器：共享型以太网
交换机：交换式以太网

早期与集线器

使用集线器HUB在物理层拓展以太网
下面是三个独立的以太网，可以用集线器把它们互联形成更大的以太网。

若一系中的某主机向二系中某主机发送数据帧，则此信号会传遍整个以太网的各主机。

简单对比：集线器HUB VS 交换机SWITCH

ps：忽略ARP过程；假设交换机的帧交换表已经“学习好了”。

以太网交换机

举例对比集线器和交换机

单播帧：
集线器：发送给所有主机，只有目的主机会接收帧。
交换机：发送给目的主机。

广播帧：
从效果上看没什么区别。

多台主机发送单播帧的情况：
使用集线器的以太网：产生碰撞。
使用交换机的以太网：交换机会将要传输的帧存储转发，不会产生碰撞。

使用集线器拓展以太网 和 使用交换机拓展以太网 的区别：
发送单播帧：

广播帧：
从效果上看是一样的。

对于使用集线器拓展以太网：从逻辑上来说它是一个共享信道，参与竞争的主机变多了，碰撞域也变大了，如：

同样的传输任务，在使用交换机拓展以太网上就不会产生碰撞：

集线器：扩大广播域和碰撞域
交换机：扩大广播域、隔离碰撞域

小结

以太网交换机自学习和转发帧的流程

举例说明其自学习流程：
假设这里有两个以太网通过交换机连接起来。

假设：
A->B:A要给B发送帧。
该帧通过交换机1的接口1进入交换机，交换机1 登记 主机A所对应的接口1.
上述登记工作就是 交换机的自学习。
接下来，交换机1对帧进行转发：先查帧交换表看B在哪里，找不到，就盲目地转发，也成为泛洪：即把帧转发给交换机1的除了发送口之外的所有接口。

主机B会接收该帧，主机C会丢弃该帧。
该帧进入交换机2，交换机2会登记主机A的接口为2（交换机2的接口2）.
之后，交换机2会对该帧进行转发：先查表找B，找不到，就盲目地转发，然后主机DEF都会将其丢弃。

接下来，B->A:

1. 交换机1会登记B的接口号3.
2. 交换机1要转发帧，先查表找A
3. 找到A的接口为1，就转发。
4. 交换机2不会收到该帧（因为交换机1没有泛洪）
   

接下来：E->A

1. 该帧从交换机2的接口3进入交换机，则交换机2把E在接口3登记在帧交换表中
2. 交换机2要转发帧，查表找A，找到接口为2，即把帧转发到接口2
3. 交换机1收到该帧，先把E登记在接口4登记在帧交换表中
4. 查表找A，找到接口为1，既把帧转发到接口1

接下来，为了演示以太网交换机丢弃帧的情况，我们给交换机1的接口1增加一个主机G：

G->A:

1. 主机A、G和交换机1都在同一条总线上，主机G想给A发送帧，则A和交换机1都能收到
2. A会接收帧
3. 交换机1收到该帧后，对G登记其接口为1
4. 交换机1要转发该帧，查表找A，发现A的接口与G的接口一样，即目的接口和发送接口一样，则交换机1会丢弃该帧
5. 交换机2不会收到该帧

交换机自学习一段时间后，帧交换表中就有了各主机的MAC地址和接口的对应记录。
每条记录都有自己的有效时间。
MAC地址与交换机接口的对应关系不是永久性的：　主机可能更换网络，也可能更换网卡（MAC地址）。

之前提到过的ARP高速缓存表，表中的IP地址与MAC地址的对应关系记录也是会定期自动删除的，原因也如上。

例题

例1：

解：

例2：

解：
A。

例3：

解：
B。
如果错了那就把上面的自学习流程再看一次。

小结