交換機(jī)工作原理

交換機(jī)工作于OSI參考模型的第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層。交換機(jī)內(nèi)部的CPU會在每個端口成功連接時，通過將MAC地址和端口對應(yīng)，形成一張MAC表。在今后的通訊中，發(fā)往該MAC地址的數(shù)據(jù)包將僅送往其對應(yīng)的端口，而不是所有的端口。因此，華為路由交換機(jī)硬件設(shè)備，交換機(jī)可用于劃分?jǐn)?shù)據(jù)鏈路層廣播，即沖突域；但它不能劃分網(wǎng)絡(luò)層廣播，即廣播域。

交換機(jī)擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機(jī)的所有的端口都掛接在這條背部總線上，控制電路收到數(shù)據(jù)包以后，處理端口會查找內(nèi)存中的地址對照表以確定目的MAC（網(wǎng)卡的硬件地址）的NIC（網(wǎng)卡）掛接在哪個端口上，通過內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口，目的MAC若不存在，廣播到所有的端口，接收端口回應(yīng)后交換機(jī)會“學(xué)習(xí)”新的MAC地址，并把它添加入內(nèi)部MAC地址表中。使用交換機(jī)也可以把網(wǎng)絡(luò)“分段”，通過對照IP地址表，交換機(jī)只允許必要的網(wǎng)絡(luò)流量通過交換機(jī)。通過交換機(jī)的過濾和轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效的減少沖突域。

交換機(jī)的的工作原理

交換機(jī)在接收到數(shù)據(jù)時，會先檢查數(shù)據(jù)中包含的MAC地址，再將數(shù)據(jù)從目的主機(jī)所在的端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。交換機(jī)之所以能實現(xiàn)這一功能，是因為交換機(jī)內(nèi)存有一張MAC地址表，該表記錄了網(wǎng)絡(luò)中所有MAC地址與該交換機(jī)各端口的對應(yīng)信息。當(dāng)有數(shù)據(jù)幀需要通過該交換機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)時，交換機(jī)根據(jù)內(nèi)部存儲的MAC地址表獲取目的設(shè)備所對應(yīng)的端口，通過找到的端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，如下圖所示。

交換機(jī)的MAC地址

交換機(jī)中的MAC地址表初始為空，交換機(jī)自投入使用后，會通過一定的措施構(gòu)建并完善MAC地址表，海南路由交換機(jī)硬件設(shè)備，這一過程主要包含4個重要概念:學(xué)習(xí)、轉(zhuǎn)發(fā)、泛洪和更新。

①學(xué)習(xí)。當(dāng)端口E0/1連接的設(shè)備pc1要發(fā)送數(shù)據(jù)幀給另外一臺設(shè)備時，交換機(jī)會先檢查數(shù)據(jù)幀中的源MAC地址(00-0B-2F-4B-60-26)，判斷MAC地址表中是否存在相關(guān)記錄，若有則更新記錄(00-0B-2F-4B-60-26，E0/1)，華三H3C路由交換機(jī)硬件設(shè)備，否則新增記錄。

②轉(zhuǎn)發(fā)。交換機(jī)檢查數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址，查詢MAC地址表中與目的MAC地址相關(guān)的記錄，若找到相應(yīng)記錄，則將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到記錄對應(yīng)的端口。

③泛洪。若MAC地址表中不存在與目的MAC地址相關(guān)的記錄，交換機(jī)一時無法獲取目的主機(jī)所連接的端口，此時交換機(jī)將發(fā)送數(shù)據(jù)幀給除源端口外所有的端口(此即泛洪)，等到相應(yīng)的目的端口回復(fù)后，交換機(jī)記下回應(yīng)數(shù)據(jù)幀的源MAC地址和對應(yīng)端口，以方便后續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)。

④更新。為保證MAC地址表的正確，交換機(jī)內(nèi)部每隔一定時間會將表進(jìn)行一次更新。