以太网交换机基础（三）

概述

以太网交换机工作于OSI网络参考模型的第二层（即数据链路层），是一种基于MAC（Media Access Control，介质访问控制）地址识别、完成以太网数据帧转发的网络设备，工作模型如图 1所示。

图 1 交换机工作模型

HUB和以太网交换机的区别：

a) HUB工作在物理层，以太网交换机工作在数据链路层。

b) HUB－半双工通信，数据在所有端口的广播，效率低。以太网交换机－全双工通信，数据通过MAC地址的学习和转发，限制了冲突域，却扩大了广播域。

c) 交换机让用户通过虚拟线路并行通信，并使网络段处于无冲突的环境，也使网络脱离CSMA/CD，只有在端口配置为半双工时才采用CSMA/CD协议；

1.2　 工作过程

以太网交换机是基于MAC地址来进行数据转发的，MAC地址有48bit组成，采用点分为三个部分（如00e0.fcab.0001），每个部分4字节，前面24bit为供应商代码，由IEEE管理和分配，剩下的24位由厂商自己分配。

华为的供应商代码为00e0.fc。也有一些小厂家没有到IEEE进行申请，自己定义MAC地址，这时就会有一定的偶然性造成MAC地址重复，如果网络中造成MAC地址重复则会造成网络通信故障。

图 2 MAC地址构成

以太网交换机通过基于源端口的学习来建立MAC地址表，然后根据MAC地址表来进行数据转发。

图 3 数据转发过程

图 4 MAC地址表

交换机学习/转发数据帧的基本规则以图 3网络为例：

1) 交换机从端口1收到PCA发送的一个数据帧，它先读取帧头中的源MAC地址，这样它就知道具有该源MAC地址的机器PCA是连接在端口1上的，这样一组对应信息将被存放在地址表（L2 Table）中；

2) 随后将读取PCA发送的数据帧帧头中的目的MAC地址，并在地址表中查找与该MAC地址对应的端口；

3) 如果在地址表中查到有与这个目的MAC地址对应的端口号，则将数据包直接复制到这个端口上；

4) 如果在地址表中找不到相应的MAC地址以及对应的端口号，则将数据包广播到所有端口上；当目的机器收到这个数据包以后，如果对源主机进行回应时，交换机又可以按照1）中所描述的方式，又学习到这个MAC地址与端口的对应关系，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了；

5) 最终通过这些步骤，交换机可建立成图 4所示的MAC地址表，把所有接口所接的设备MAC地址记录在表中，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表的；

在我们实际应用中，有时候会有两台甚至多台交换机进行级联，两台交换机对接的网口则会对应多个MAC地址。

图 5 级联网络

如图 5，两台交换机通过端口4级联一起，端口4会对应多个MAC地址。