《交换机工作原理》PPT课件

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1、第4章数据链路层设备第8讲交换机概述二、交换机结构1、交换机的结构交换机的内部结构交换机是一个多端口的网桥，每个端口都有桥接功能，它能够在任意一对端口间转发帧。其内部是依靠专用集成电路（ApplicationSpecificIC，ASIC）连接起来的，ASIC可以把任意端口的网段与别的端口的网段在数据链路层上相联。交换机允许多组端口同时交换帧，相当于多个网桥同时工作，可以实现帧转发的并行操作。例：网桥和交换机的端口速率都是10MbpS，网桥有两个端口，网桥的容量仅10MbpS，交换机有n个端口，可以同时有n/2对端口同时转发帧，交换机的容

2、量可以到达5nMbPs。交换机的工作原理及内部构造交换机内部有一个“端口／MAC地址映射表”，表中存放着每个端口所连接的计算机网卡的MAC地址。当交换机从某个端口接收到一个MAC帧时，从MAC帧中读取目的MAC地址，并在交换机内的“端口／MAC地址映射表”中进行检索。当检索到一个匹配的表项时，就将这个MAC帧发送到所匹配表项指定的端口中。这一点与集线器不同，集线器会将收到的数据发向集线器的所有端口。所以，连接到交换机上的计算机，不会因为某两台计算机传送数据而影响其他计算机之间的通信，多个端口上连接的计算机可以同时交换信息2、端口／MAC地

3、址映射表举例当节点A需要向节点D发送信息时，节点A首先将目的MAC地址指向节点D的帧发往交换机端口l。交换机接收该帧，并在检测到其目的MAC地址后，在交换机的“端口／MAC地址映射表”中查找节点D所连接的端口号。一旦查到节点D所连接的端口号5，交换机将在端口1与端口5之间建立连接，将信息转发到端口5。与此同时，节点E需要向节点B发送信息。于是，交换机的端口6与端口4也建立一条连接，并将端口6接收到的信息转发至端口4。这样，交换机在端口1至端口5和端口6至端口4之间建立了两条并发的连接。节点A和节点E可以同时发送信息，节点D和接入交换机端口

4、4的以太网可以同时接收信息。根据需要，交换机的各端口之间可以建立多条并发连接。交换机利用这些并发连接，对通过交换机的数据信息进行转发和交换。3、地址学习交换机中的地址映射表是怎样建立和维护的呢？一是交换机如何知道哪台计算机连接到哪个端口；二是当计算机在交换机的端口之间移动时，交换机如何维护地址映射表。以太网交换机的地址学习是通过读取帧的源地址并记录帧进入交换机的端口进行的。当得到MAC地址与端口的对应关系后，交换机将检查地址映射表中是否已经存在该对应关系。如果不存在，交换机就将该对应关系添加到地址映射表；如果已经存在，交换机将更新该表项。

5、因此，在以太网交换机中，地址是动态学习的。只要这个节点发送信息，交换机就能捕获到它的MAC地址与其所在端口的对应关系。提示：在计算机上发出PING命令交换机就能捕获到它。4、转发/过滤交换机建立起端口／MAC地址映射表之后，它就可以对通过的信息进行过滤了。以太网交换机在地址学习的同时还检查每个帧，并基于帧中的目的地址做出是否转发或转发到何处的决定。假设站点A需要向站点F发送数据，因为站点A通过集线器连接到交换机的端口1，所以，交换机从端口1读入数据，并通过地址映射表决定将该数据转发到哪个端口。在图所示的地址映射表中，站点F与端口4相连。于

6、是，交换机将信息转发到端口4，不再向端口1、端口2和端口3转发。假设站点A需要向站点C发送数据，交换机同样在端口1接收该数据。通过搜索地址映射表，交换机发现站点C与端口1相连，与发送的源站点处于同一端口。遇到这种情况，交换机不再转发，简单地将数据抛弃，数据信息被限制在本地流动。所以，以太网交换机隔离了本地信息，从而避免了网络上不必要的数据流动，达到了交换机通信过滤的目的。5工作过程示例端口MAC地址100d0.f838.0001200d0.f838.0002交换机PC1PC2PC300d0.f838.0001接交换机1号口00d0.f83

7、8.0002接交换机2号口00d0.f838.0003接交换机3号口PC1发送的数据包封装了源主机和目的主机的MAC地址信息1、PC1发送的数据包信息到达交换机12、交换机根据数据包中分装的目的主机的MAC地址信息查找MAC地址表，同时根据源主机MAC地址信息更新自己的MAC地址表2.1如果表中存在该目的主机的MAC地址，则从其对应的端口将数据包发送出去。2.2如果表中不存在该目的主机的MAC地址，则将该数据包通过广播方式发送到所有端口。22.12.22.23、目的主机PC2接收到数据包后，回复响应数据包给PC1，该过程与PC1发送数据包

8、给PC2类似，但此时，PC2是源主机，PC1是目的主机。端口MAC地址100d0.f838.0001300d0.f838.0003当PC2发送的响应数据包到达交换机时，交换机在转发数据包的同时