交换机的由来及原理

Posted 2020-10-10

交换机的由来，要从以太网说起：

    以太网/LAN(local area network )：

    出现问题：
           信号传输距离有限；
    解决方案：
            中继器 - 放大电信号，延长信息的传输距离；
 
    中继器带来的问题：
        只有2个端口，连接设备少；
    解决方案：
        集线器 - 多端口的中继器，可以连接多个设备；
 
    集线器的问题：
        不同终端设备发送的信号，会产生冲突；

    针对信号冲突的缓解方案：
          CSMA/CD ，带有冲突检测的，载波侦听多路访问机制；
         引入新的设备 : 网桥(bridge) - 隔离冲突域；

    网桥问题：   
        网桥设备端口较少，只能连接2个设备；
     解决方案：
         引入新的设备：交换机 - 多端口的网桥，可以实现冲突域的隔离；

上述就是我们交换机的一个发展史。

交换机的工作原理：
    1、首先查看数据包的“目标 MAC 地址”；
    2、将目标 MAC 地址与“MAC地址表”中的条目进行匹配；
        成功，则从对应的端口转发出去；
        失败，则广播(从除入端口以外的其他所有端口发出去)；    
        
1、MAC地址啥样子？
           长度为48bit；
           通过16进制表示；
           结构：
              厂商代码 - 24bit
              自己的编码 - 24bit        
                      (每个生产厂商给自己生产的网卡的编号)
    数据包结构：                   
    源MAC -- 目标MAC
    源IP  -- 目标IP    
                         
2、MAC地址表啥样子？
          每个条目都是 MAC 地址与 Port的对应关系，
          表示去往该 MAC 地址的数据，从对应的 Port 发送出去；
        MAC表如何形成：
            静态配置；
            动态学习 -  
               1、当交换机在端口上收到数据包以后，首先查看

                源MAC地址，从而形成 源MAC 与 入端口的对应关系
               2、分析数据包的 目标MAC地址，并且查找 MAC地址表
                     -能找到对应的MAC条目，则在对应端口转发；
                     -如果找不到对应的条目，则广播；
    
3、两者如何匹配？
          显示 MAC 地址表  
           SW1# show mac-address-table  
    
4、MAC表的动态条目存活时间：
               300秒；