交换机基本原理与配置

数据链路层的功能：数据链路的建立，维护与拆除

帧包装，帧传输，帧同步

帧的差错恢复

流量控制

MAC地址

     通信中，用来标识主机身 份的地址就是制作在网卡上的一个硬件地址。每块网卡在生产出来后，除了具有基本的功能 外，都有一个全球唯一的编号来标识自己，这个地址就是 MAC 地址，即网卡的物理地址。MAC 地址由 48 位二进制数组成，通常分成六段，用十六进制表示，如 00-D0-09-A1-D7-B7。其 中前 24 位是生产厂商向 IEEE 申请的厂商编号，后 24 位是网络接口卡序列号。MAC 地址的 第 8 位为 0 时，表示该 MAC 地址为单播地址；为 1 时，表示该 MAC 地址为组播 MAC 地址。一 块物理网卡的地址一定是一个单播地址，也就是第 8 位一定为 0；组播地址是一个逻辑地址， 用来表示一组接收者，而不是一个接收者

以太网帧格式

1，前导码（Preamble）包含 8 字节。前 7 字节的值为 0xAA，而最后 1 字节的值为 0xAB。 在 DIX 以太网中，前导码被认为是物理层封装的一部分，而不是数据链路层的封装。

2，目的地址（DA）包含 6 字节。DA 标识了帧的目的站点的 MAC 地址。DA 可以是单播 地址（单个目的地）、组播地址（组目的地）或广播地址。  

3，源地址（SA）包含 6 字节。SA 标识了发送帧的站点的 MAC 地址。SA 一定是单播地 址（即第 8 位是 0）。

4，类型域包含 2 字节，用来标识上层协议的类型，如 0800H 表示 IP 协议。

5，数据域包含 46～1500 字节。数据域封装了通过以太网传输的高层协议信息。由于 CSMA/CD 算法的限制，以太网帧不能小于某个最小长度。高层协议要确保这个域至 少包含 46 字节。如果实际数据不足 46 字节，则高层协议必须执行某些（未指定） 填充算法。数据域长度的上限是任意的，但已经被设置为 1500 字节。

6，帧校验序列（FCS）包含 4 字节。FCS 是从 DA 开始到数据域结束这部分的校验和。 校验和的算法是 32 位的 CRC（Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验法）。

交换机的设备简介

交换机以太网接口的工作模式

1，单工：只能沿单一的方向传输数据，例如广播只能单一方向

2，半双工：数据站之间可以双向数据传输，但是不能同时进行，例如对讲机可以双向，但是不能同时进行

3，全双工：数据站之间可以双向且同时进行数据传输，例如手机可以同时进行收听和讲话

以太网的接口速率：接口连接时进行协商，协商失败则不能通信

交换机的工作原理

交换机并不会把收到的每个数据信息都以广播的方式发给客户端，是由于交换机可以根 据 MAC 地址智能地转发数据帧。交换机存储的 MAC 地址表将 MAC 地址和交换机的接口编号对 应在一起，每当交换机收到客户端发送的数据帧时，它就会根据 MAC 地址表的信息判断该如 何转发。

1，MAC地址的学习

假设 A 主机发送数据帧（源 MAC 地址为 00-00-00-11-11-11，目标 MAC 地址为 00-00-00-22-22-22）到交换机的 1 号接口，交换机首先查询 MAC 地址表中 1 号接口 对应的源 MAC 地址条目。如果条目中没有数据帧的源 MAC 地址，交换机就会将这个帧的源地 址和收到该数据帧的接口编号（1 号口）对应起来，添加到 MAC 地址表（老化时间：300s删除未通信的MAC地址）中。

2．广播未知数据帧 如果交换机没有在 MAC 地址表中找到数据帧目的地址所对应的条目，交换机就无法确定 该从哪个接口将数据帧转发出去，于是它被迫选用广播的方式，即除了 1 号口之外的所有接 口都将转发这个数据帧，如图 3.5 所示。于是，网络中的主机 B 和主机 C 都会收到该数据帧。

 3．接收方回应信息 主机 B 会响应这个广播，并回应一个数据帧（源 MAC 地址为 00-00-00-22-22-22，目标 MAC 地址为 00-00-00-11-11-11），交换机也会将此帧的源 MAC 地址和接口标号（2 号口）对 应起来，添加到 MAC 地址表中，如图 3.6 所示。

现在，主机 A 和主机 B 之间的通信不用借助广播了，因为 MAC 地址表中已经有它们的条 目，主机 A 发送数据帧的目标地址为 00-00-00-22-22-22，交换机会发现这 个地址对应的接口标号为 2，于是交换机将只向 2 号口转发数据帧。

交换机命令行的四种模式

交换机命令行帮助

交换机的基本配置

1，查看MAC地址表

sw1#show mac-address-table [dynamic]

2，配置接口的双工模式及速率（在接口模式下配置）

switch(config-if)#duplex {full | half | auto}

duplex：配置双工模式的关键字。

full：将接口的双工模式指定为全双工。

half：将接口的双工模式指定为半双工。

auto：将接口的双工模式指定为自动协商。

switch(config-if)#speed {10 | 100 | 1000 | auto}

speed：配置接口速率的关键字。

10/100/1000：为接口配置具体速率值。

auto：接口与对端自动协商通信速率。