眾所周知，交換機有很多種類型。比如電話語言交換機、光纖交換機、以太網交換機等等，其中，以太網交換機是最為常見的。關於以太網交換機大家有多少了解呢？今天，我們就來詳細瞭解下以太網交換機的工作原理。
共享式以太網與交換以太網的區別
在早期的共享式的以太網中，各個主機之間用的是同軸電纜進行通信，並且是共用一條同軸電纜，共用一條同軸電纜也就意味著這些主機都處在同一個衝突域中，何為衝突域？現在把同軸電纜比作一條車道，把終端比作車輛，但這條車道同時只能允許一臺車輛通過，兩臺車輛同時上路是不是會撞車？是不是隻能等這臺車輛通過了才讓下一輛車輛通過，上路的車輛越多通行的速度越慢，這就是為什麼在衝突域網絡中接入的主機越多速度也就越慢，因為局域網中所有的接入終端都共享總線的帶寬，接入的終端越多每臺終端的帶寬也就越少，比如一條總線帶寬的速率是100Mbps，這一條線路接入了兩臺主機，那麼每臺主機的速率是50Mbps，如果接入10臺呢？那麼每臺主機能用的帶寬是不是隻有10Mbps了，是不是接入的主機越多速度越來越慢，局域網中的所有主機共享總線的帶寬，這個時候的接入設備一般是HUB和集線器之類的物理層設備
到了後來的交換式以太網中的，交換機的各個端口隔離了衝突域保證了各個端口的獨立帶寬，就好比單車道升級多車道，各走各的互不影響，接入再多的終端也不會導致速率變慢，這個時候的接入設備一般是二層交換機和三層交換機
交換機的MAC地址學習過程
前面我們知道了交換機可以隔離衝突域，保證了各個終端的帶寬互不影響，也就是說交換機進行了一個邏輯的轉發過程，轉發數據幀進行了有選擇性的轉發，而轉發的依據就是MAC地址，何為MAC地址？MAC地址就是一臺設備的物理地址，並且是固化在網卡的ROM芯片中不易修改的，並且每臺設備的物理地址是該網絡中獨一無二的地址；然後在交換機中都有一個表，叫MAC地址表，這個表記錄了MAC地址對應的出接口，就好像我可以查地圖知道去你家的路怎麼走；但是在交換機剛啟動的時候這個表是空的，是空的怎麼辦？是不是得學？就好比人剛出生什麼東西都不會，是不是得後天進行學習？交換機也是，在交換機啟動後會有一個MAC地址學習的過程
圖中的PCA發出一個數據幀，交換機收到這個數據幀的時候，會把PCA發出的數據幀中的源MAC地址與收到這個幀的端口關聯起來記錄到MAC地址表裡面去，然後交換機把該數據幀從除了收到該數據幀的其它所有接口發送出去；同理，當PCB發送一個數據幀的時候，交換機會把接收到的數據幀中的源MAC地址與收到該數據幀的接口綁定起來，然後記錄到MAC地址表裡面去，形成了一個MAC地址表。
交換機對數據的轉發與過濾
單播幀的數據轉發過程
圖中的PCA向PCD發送一個單播數據幀，當交換機收到該數據幀的時候，交換機會根據數據幀中的目的MAC地址進行一個查表過程，當查到該MAC地址對應的是端口是E1/0/4的時候只會從E1/0/4這個端口發送出去，不會再從其他端口發送出去
廣播幀與未知單播幀的轉發過程
PCA發出一個目的地址為FF:FF:FF:FF:FF:FF的廣播幀，交換機收到該廣播幀後會進行一個洪泛的處理，何為洪泛？洪泛就是當交換機收到一個目的地址為全F的數據幀時，交換機會把該數據幀從除了收到該數據幀的端口的其他端口都進行發送
未知單播幀也一樣，PCA發送一個目的為該交換機中沒有的地址，交換機收到該數據幀時，會根據目的地址進行查表，但是MAC地址表中沒有，這個時候交換機也會進行洪泛的處理，交換機會把該數據幀從除了收到該數據幀的端口的其他端口都進行發送
華三交換機的MAC地址表的默認老化時間是300S（5分鐘）可以修改，MAC地址表沒有確定數目，視交換機的MAC地址表容量而定，有8K的有16K的還有32K的
廣播域
廣播域就是說如果一臺終端發出一個廣播信號後能接收到這個信號的範圍，通常來說一個局域網就是一個廣播域。路由器或三層交換機的三層接口處於獨立的廣播域中，終端主機發出的廣播幀在三層接口被終止。二層交換機和HUB物理層設備默認所有接口處於同一廣播域下
總結
綜上所述，我們知道了共享式以太網和交換式以太網的區別，我們知道共享式以太網中的所有終端共享總線帶寬，並且處於同一衝突域和廣播域中；交換式以太網各個終端帶寬獨立，並且各個終端處於獨立的衝突域，但是交換式網絡中各個端口默認處於同於=一廣播域中；還有交換機收到一個數據幀的時候會把該數據幀中的源MAC地址與收到該數據幀的端口進行綁定，然後會根據目的MAC地址進行一個查表的過程，如果該數據幀中的目的MAC地址能在交換機的MAC地址表中找到，那麼會從該目的MAC地址對應的端口發送出去，如果目的地址是廣播地址或者是未知單播地址，那麼交換機會進行一個洪泛的過程，也就是交換機會把該數據幀從除開收到該數據幀的端口以外所有的端口發送出去，這就是一個洪泛的過程；路由器或者三層交換機的三層接口屬於獨立的廣播域，會終結這種洪泛的傳播。
閱讀更多 炫億時代99 的文章
