交换机工作原理及MAC表（超详细，秒懂）

Posted 2022-01-11 IP-_

 拓朴图

1.交换机的工作原理：

交换机工作在OSI模型的第二层，数据链路层，主要用于终端用户接入网络，对数据帧进行交换。

 交换机对数据帧交换的过程：

①　学习（Learning）：交换机在进行数据转发时，交换机对发送端的MAC地址和端口进行记录，这个过程就叫做学习。

如图所示：PC1 想要传输数据帧到 PC2，交换机从 E0/0/1 口接收到数据帧，查看其源MAC地址并将与其对应的E0/0/1口记录进MAC地址表。

②　泛洪（Flooding）：交换机收到需转发的数据帧，但是MAC地址表中无目标端的MAC地址条目，则会将此数据帧发送给所有端口（除源端口）。

泛洪前提:
(1)当交换机收到一个广播帧或未知的单播帧会泛洪;
(2)接口所处同一wans；
(3)接口是up状态;
(4)除去自身接收接口。

如图所示：交换机路由表内并无 PC2 的路由条目，此时交换机会从PC1 收到的数据帧转发给端口E2、E3、E4。

由于PC1 ping PC2  PC2会向 PC1 回报 所以交换机 MAC地址表会获得 PC2 的MAC地址

③　转发（forwarding）：交换机需转发的数据帧目的地址是已知的（MAC地址表中存在了的），则会将数据帧发送给对应目的地址的端口。

如图所示：当交换机MAC地址表中存在 PC2 的MAC表项时，会直接将数据帧直接转发给特定端口E2。

④　过滤（filtering）：当进行转发时，除特定端口外的其他端口不转发。

如图所示：交换机对端口E3、E4没有进行转发，是因为进行了过滤。

⑤　老化（aging）：当交换机学习到某个源MAC地址时会给这个条目一个时间戳（类似于有效时间，这个时间可自行设置，默认五分钟），每当收到此MAC地址发送的数据帧时，时间戳会被更新，若超过时间仍为收到从此MAC地址的数据帧，交换机则会将此条MAC条目移除。

2. MAC表的解读

MAC地址表主要记录着连接设备的MAC地址与交换机端口的映射关系，在进行数据转发时进行查询。

使用命令以下命令进行查询：

display mac-address

在MAC地址表中：

a. MAC Address项:表示主机MAC地址

b. VLAN项：表示此设备处于哪个VLAN,交换机连接设备默认为VLAN1（VLAN虚拟局域网：一组逻辑上的设备和用户的集合，不受物理位置限制）

c. Port项：交换机端口