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2023-11-14 18:26  浏览:26
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交换机工作原理

交换机工作于OSI参考模型的第二层,即数据链路层。交换机内部的CPU会在每个端口成功连接时,通过将MAC地址和端口对应,形成一张MAC表。在今后的通讯中,发往该MAC地址的数据包将仅送往其对应的端口,而不是所有的端口。因此,交换机可用于划分数据链路层广播,即冲突域;但它不能划分网络层广播,即广播域。

交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上,控制电路收到数据包以后,处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC(网卡的硬件地址)的NIC(网卡)挂接在哪个端口上,通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口,目的MAC若不存在,广播到所有的端口,接收端口回应后交换机会“学习”新的MAC地址,并把它添加入内部MAC地址表中。使用交换机也可以把网络“分段”,通过对照IP地址表,交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发,可以有效的减少冲突域。

交换机数据传送方式

通过交换的方式进行的数据传输,其实就是交换机的数据传送的方式。之前的集线器,更多是利用共享的方式,来对数据进行传输,没有办法从通讯的速度上进行要求。集线器的共享方式,也就是常说的共享式网络,以集线器作为连接设备并且只 有一个方向的数据流,因而网络共享的效率非常低。相对而言,交换机能够对连接到自身的各台电脑进行相应的识别,通过每台电脑网卡的物理地址也就是常说的MAC地址,来进行记忆和识别。在这样的前提之下,就不用再进行广播寻找,而能够直接将记忆的MAC地址找到相应的地点并且通过一个临时性专门的数据传输通道,来完成两个节点之间不受外来干扰的数据传输的通信。由于交换机还具有全双工传输的方式,所以也可以对于多对节点间通过同时建立临时的专门通道,来形成一个立体且交叉的数据传输通道结构。

交换机的MAC地址

交换机中的MAC地址表初始为空,交换机自投入使用后,会通过一定的措施构建并完善MAC地址表,这一过程主要包含4个重要概念:学习、转发、泛洪和更新。

①学习。当端口E0/1连接的设备pc1要发送数据帧给另外一台设备时,交换机会先检查数据帧中的源MAC地址(00-0B-2F-4B-60-26),判断MAC地址表中是否存在相关记录,若有则更新记录(00-0B-2F-4B-60-26,E0/1),否则新增记录。

②转发。交换机检查数据帧中的目的MAC地址,查询MAC地址表中与目的MAC地址相关的记录,若找到相应记录,则将数据帧转发到记录对应的端口。

③泛洪。若MAC地址表中不存在与目的MAC地址相关的记录,交换机一时无法获取目的主机所连接的端口,此时交换机将发送数据帧给除源端口外所有的端口(此即泛洪),等到相应的目的端口回复后,交换机记下回应数据帧的源MAC地址和对应端口,以方便后续转发。

④更新。为保证MAC地址表的正确,交换机内部每隔一定时间会将表进行一次更新。

交换机,是一个扩大网络的器材,能为子网络中提供更多的连接端

交换机,是一个扩大网络的器材,能为子网络中提供更多的连接端口,以便连接更多的计算机。举个例子:你住在一个小区一栋楼内,楼上、楼下有什么事儿喊一嗓子就知道了。但是住的人多了之后就会出现噪音的困扰,你听到的大部分内容都与你无关。于是大家就一起约定,小区内有什么事都以书信的形式通过门卫负责转达,小区外的通信,由门卫与邮递员进行交接。这样就不解决噪音的问题,传达室打野负责小区内的通信,邮递员负责小区外的通信。没有门卫行不行?可以,小区人不多的话,完全是不需要门卫这个角色。但如果小区人很多,没有门卫这个角色,邮递员的负担就大大增加,本来他只要一到小区门口把成捆成捆的信件丢给门卫就走人了,现在要挨家挨户的敲门。

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