计网第三章（数据链路层）（五）

目录

一、以太网交换机自学习和转发帧的过程

1.两层交换机和三层交换机

2.以太网交换机的基本原理

3.具体实现过程

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一、以太网交换机自学习和转发帧的过程

1.两层交换机和三层交换机

大家可能注意到平常做题时有叫两层交换机，或者三层交换机的。

两层交换机就是第四节（计网第三章（数据链路层）（四）_永无魇足的博客-CSDN博客）所讲的交换机，即工作在数据链路层（包括物理层）的交换机。

实际上，也有包含网络层部分功能的交换机，叫做三层交换机。

2.以太网交换机的基本原理

以太网交换机收到帧后，在帧交换表中查找帧的目的MAC地址所对应的接口号，然后通过该接口转发帧。

以太网交换机是一种即插即用设备，刚上电启动时，内部的帧交换表是空的。随着网络主机之间的通信，以太网交换机通过自学习算法自动逐渐建立起帧交换表。

以太网交换机的帧交换表主要记录对应目的地址的MAC地址和对应的接口。

这里要注意：第四节所说的ARP高速缓存表是主机的，而交换机的是帧交换表。两者不一样，不能搞混。

ARP高速缓存表的类型有两种，即静态和动态。交换机的帧交换表也同样有静态和动态两种，可以由管理员手动配置或者通过自学习完成。

3.具体实现过程

如图：

假设各主机知道网络上其他主机的MAC地址（无需进行ARP）。各主机的MAC地址用字母代替。 

 

 现在，主机A想给主机D发送帧，

A的帧从交换机1的接口1进入，交换机1会先进行登记，将主机A的MAC地址和所在接口记录到帧转换表中（这个过程就是以太网交换机的自学习过程）。随后在帧转换表中查找主机D的记录，发现没有后，向除源接口外的所有接口发送（即盲目转发，称为泛洪）。

帧从交换机1的接口4转发给交换机2的接口3，随后交换机2继续和前述一样的操作，登记（注意对于交换机2来说，主机A对应的是它的接口3）然后查找主机D的记录，发现没有（因为现在交换机2还没学习到D的记录），随后也进行泛洪。

除了主机D之外，其余的主机在检查该帧的目的地址后知道不是发送给自己的，将其丢弃。

而主机D知道这是给自己的帧，随即接受。

 

 注意：这不是ARP协议，所以也不会有主机D收到后，又给主机A一个响应报文这种操作。

因为A已经在帧交换表中有记录了，所以下一次发送帧，只要主机A是目的主机，就不会有泛洪这种情况出现。

假设现在主机F给主机A发送帧。同样地，交换机2先进行登记，随后在帧交换表里面查找，找到A的记录，随即从接口3转发出去；交换机1收到后，登记F的记录，随后在帧交换表里面查找，找到A的记录，随即从接口1转发出去，最终传给主机A。

 如果现在主机C想给主机B发送帧呢？

其实和主机A给主机D发送帧的过程是一样的，但是博主想要强调的是虽然B和C在同一个交换机连着，但是因为帧转换表里没有C的记录，所以仍然会泛洪，所以交换机2也会收到该帧。希望大家能注意到里面的小细节。

还有需要注意的是：帧交换表中的记录并不是永久性的，有效时间过后就会自动删除。原因是因为MAC地址和交换机的接口对应的关系不是永久的，比如某个交换机的某个接口所连接的主机换成另外一个等等。

最后就是交换机的一个特点，这点实际已经在第四节有提到过，就是如果发送接口和源接口一样的话，交换机就会丢弃该帧。

如图：假设主机G要向主机A发送帧，帧通过总线传送给主机A和交换机1，交换机1进行登记，并在帧交换表中进行查找，发现发送该帧的接口也是接口1，随机对其进行丢弃。

 注意：实际上主机A接收到该帧了，因为是在总线上进行传输的，所以不要以为主机A没有接收到该帧。