交换机工作原理（1分钟简单掌握交换机工作原理）

随着企业网络的发展，越来越多的用户需要接入网络，交换机提供的大量接入端口可以很好地满足这一需求。

同时，该交换机也彻底解决了困扰早期以太网的冲突问题，大大提高了以太网的性能，也提高了以太网的安全性。

交换机工作在数据链路层，对数据帧进行操作。交换机收到数据帧后，根据数据帧的报头信息转发数据帧。

接下来，我们以小规模交换网络为例，说明交换机的基本工作原理。

交换机中有一个MAC地址表，存储了MAC地址和交换机端口的映射关系。媒体访问控制地址表也被称为内容可寻址存储器表。

如图所示，交换机对帧有三种转发动作:泛洪、转发和丢弃。

1.泛洪:交换机通过所有其他端口转发来自某个端口的帧(请注意，“所有其他端口”是指除此帧进入交换机的端口之外的所有端口)。

2.转发:交换机将帧从一个端口转发到另一个端口(注意“另一个端口”不能是该帧进入交换机的端口)。

3.丢弃:交换机直接丢弃来自某个端口的帧。

该开关的基本工作原理可以总结如下:

1.如果单播帧进入交换机，交换机将在媒体访问控制地址表中查找该帧的目的媒体访问控制地址。

1)如果没有找到媒体访问控制地址，交换机将执行泛洪操作。

2)如果找到MAC地址，比较MAC地址表中MAC地址对应的端口是否为帧进入交换机的端口。否则，交换机执行转发操作。如果是，交换机执行丢弃操作。

2.如果广播帧进入交换机，交换机将不会查找MAC地址表，而是直接执行泛洪操作。

3.如果多播帧进入交换机，交换机的处理行为相当复杂，这将在后面讨论。

此外，开关还具有学习能力。当帧进入交换机时，交换机会检查帧的源MAC地址，将源MAC地址与帧进入交换机的端口进行映射，然后将映射关系存储在MAC表面。

切换初始状态

最初，交换机不知道所连接主机的MAC地址，因此MAC地址表为空。如图所示，SWA处于初始状态，在收到主机a发送的数据帧之前，MAC地址表中没有条目。

学习MAC地址

主机A向主机C发送数据时，通常会先发送一个ARP请求，获取主机C的MAC地址，这个ARP请求帧中的目的MAC地址是广播地址，源MAC地址是自己的MAC地址。

SWA收到帧后会将源MAC地址和接收端口之间的映射关系添加到MAC地址表中。

默认情况下，X7系列交换机获知的MAC地址条目老化时间为300秒。如果在老化时间内再次收到主机A发送的数据帧，将刷新主机A的MAC地址与SWA中存储的G0/0/1映射的老化时间。

此后，如果交换机收到目的MAC地址为00-01-02-03-04-AA的数据帧，将通过G0/0/1端口转发。

正向数据帧

主机A发送的数据帧的目的MAC地址为广播地址，因此交换机将通过G0/0/2和G0/0/3端口向主机B和主机C广播该数据帧。

目标主机回复

收到这个数据帧后，主机B和主机C都会查看ARP数据帧。但是，主机B不会回复该帧，但主机C会处理该帧并发送一个ARP响应。这个回复数据帧的目的MAC地址是主机A的MAC地址，源MAC地址是主机c的MAC地址。

SWA收到回复数据帧后，会将帧的源MAC地址与接口的映射关系添加到MAC地址表中。如果此映射关系已经存在于媒体访问控制地址表中，它将被刷新。然后SWA查询MAC地址表，根据帧的目的MAC地址找到对应的转发端口，从G0/0/1转发数据帧。