3.9、以太网交换机自学习和转发帧的流程

3.9、以太网交换机自学习和转发帧的流程

1.以太网交换机工作在数据链路层(也包括物理层

  • 说明:目前市场上也有包含网络层部分功能的交换机,称为三层交换机

2.以太网交换机收到帧后,在帧交换表中查找 的 目 的 M A C 地 址 所 对 应 的 接 口 号 \color{red}的目的MAC地址所对应的接口号 MAC,然后通过该接口转发帧。

3.以太网交换机是一种即插即用设备,刚上电启动时其内部的帧交换表是空的。

  • 随着网络中各主机间的通信,以太网交换机通过 自 学 习 算 法 \color{red}自学习算法 自动逐渐建立起 交 换 表 \color{red}交换表

3.9.1、接收帧

相互连接的两台以太网交换机各自连接了三台主机,构成了一个交换式以太网

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  • 这里用一个大写字母表示 MAC 地址(简单起见)

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假设主机 A 给主机 B 发送帧

该帧从交换机接口 1 1 1 进入交换机 1 1 1

  • 交换机 1 1 1 首先进行登记的工作。(自学习

    • 将该帧的源 MAC 地址 A 记录到自己的交换表中
    • 将该帧进入自己的接口号 1 1 1 也记录到自己的交换表中

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之后交换机 1 1 1对该帧进行转发。该帧的目的 MAC 地址是 B ,在帧交换表中查找 MAC 地址 B,找不到于是对该帧进行盲目地转发(泛洪

  • 也就是除该帧进入交换机接口外的其他所有接口转发该帧

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主机 B 的网卡收到帧后,根据帧的 MAC 地址 B 就知道这是发送给自己的帧,于是就接受该帧

主机 C 的网卡收到帧后,根据帧的 MAC 地址 B 就知道这不是发送给自己的帧,于是就丢弃该帧

该帧从交换机接口 2 2 2 进入交换机 2 2 2

交换机 2 2 2 首先进行登记工作

  • 将该帧的源 MAC 地址 A 记录到自己的交换表中
  • 将该帧进入自己的接口号 2 2 2 也记录到自己的交换表中

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之后交换机 2 2 2 对该帧进行转发。该帧的目的 MAC 地址是 B ,在帧交换表中查找 MAC 地址 B,找不到于是对该帧进行盲目地转发(泛洪

主机 DEF 都会收到该帧,根据帧的 MAC 地址 B 就知道这不是发送给自己的帧,于是就丢弃该帧

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接下来,主机 B 给主机 A 发送帧

该帧从交换机 1 1 1 的接口 3 3 3进入交换机 1 1 1

交换机 1 1 1 首先进行登记的工作。(自学习

  • 将该帧的源 MAC 地址 B 记录到自己的交换表中
  • 将该帧进入自己的接口号 3 3 3 也记录到自己的交换表中

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之后交换机 1 1 1 对该帧进行转发。该帧的目的 MAC 地址是 A ,在帧交换表中查找 MAC 地址 A,可以找到,于是按照 MAC 地址 A 所对应的接口号 1 1 1 从接口 1 1 1 转发该帧(这是明确的转发)

主机 A 的网卡收到帧后,根据帧的 MAC 地址 A 就知道这是发送给自己的帧,于是就接受该帧

  • 很显然,交换机 2 2 2 不会受到该帧

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接下来,主机 E 给 主机 A 发送该帧

该帧从交换机 2 2 2 的接口 3 3 3 进入交换机 2 2 2

交换机 2 2 2 首先进行登记的工作。(自学习

  • 将该帧的源 MAC 地址 E 记录到自己的交换表中
  • 将该帧进入自己的接口号 2 2 2 也记录到自己的交换表中

之后交换机 2 2 2 对该帧进行转发。该帧的目的 MAC 地址是 A ,在帧交换表中查找 MAC 地址 A,可以找到,于是按照 MAC 地址 A 所对应的接口号 2 2 2 从接口 2 2 2 转发该帧(这是明确的转发)


该帧从交换机 1 1 1 的接口 4 4 4 进入交换机 1 1 1

交换机 1 1 1 首先进行登记的工作。(自学习

  • 将该帧的源 MAC 地址 E 记录到自己的交换表中
  • 将该帧进入自己的接口号 4 4 4 也记录到自己的交换表中

之后交换机 1 1 1 对该帧进行转发.该帧的目的 MAC 地址是 A ,在帧交换表中查找 MAC 地址 A,可以找到,于是按照 MAC 地址 A 所对应的接口号 1 1 1 从接口 1 1 1 转发该帧(这是明确的转发)

主机 A 的网卡收到帧后,根据帧的 MAC 地址 A 就知道这是发送给自己的帧,于是就接受该帧

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3.9.2、丢弃帧

交互机 1 1 1 的接口 1 1 1 再连接一台主机 G,(为了简单起见,没有画出集线器)

  • 主机 A、主机 G、交换机 1 1 1 的接口 1 1 1 共享同一条总线

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假设主机 G 给主机 A 发送帧。

该帧通过总线进行传输,主机 A 和交换机 1 1 1 的接口 1 1 1 都可以收到

主机 A 的网卡收到该帧后,根据帧的 MAC 地址 A 就知道这是发送给自己的帧,于是就接受该帧

交换机 1 1 1 首先进行登记的工作。(自学习

  • 将该帧的源 MAC 地址 G 记录到自己的交换表中
  • 将该帧进入自己的接口号 1 也记录到自己的交换表中

之后交换机 1 1 1 对该帧进行转发.该帧的目的 MAC 地址是 A ,在帧交换表中查找 MAC 地址 A,可以找到,该 MAC 地址对应的接口号是 1 1 1

  • 但是该帧正是从接口 1 1 1 进入交换机 1 1 1
  • 交换机 1 1 1 不会再从该接口 1 1 1 将该帧转发出去(因为这是没有必要的),于是丢弃该帧

很显然,交换机 2 2 2 不会收到该帧

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3.9.3、注意

随着各主机都发送帧后,网络中的交换机就可以学习到各主机的 MAC 地址,以及它们与自己个接口的对应关系

注意:

  • 帧交换表中的每条记录都有自己的 有 效 时 间 \color{red}有效时间 ,到期自动删除
  • 因为,MAC 地址与交换机接口的关系并不是永久性的
    • 例如:交换机某接口所连接的主机更换成了另一台主机。或者主机中的网卡坏了,更换了新的网卡

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3.9.4、习题

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解析:

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解析:

  • PDU 通常称为帧

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答案 A


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解析:

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