TCPIP路由交換技術(shù)（第二版）課件 3.2 交換機(jī)的工作原理

下課，謝謝！授課教師：管秀君吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院CLASSOVER,THANKYOU!學(xué)習(xí)任務(wù)3.2交換機(jī)的工作原理3.2.1交換機(jī)的地址學(xué)習(xí)功能以太網(wǎng)交換機(jī)與終端設(shè)備相連，交換機(jī)的端口收到幀后，會(huì)讀取幀的源MAC地址字段后與接收端口關(guān)聯(lián)并記錄到MAC地址表中。由于MAC地址表是保存在交換機(jī)的內(nèi)存之中的，所以當(dāng)交換機(jī)啟動(dòng)時(shí)MAC地址表是空的?？誐AC地址表以太網(wǎng)交換機(jī)收到數(shù)據(jù)流的第一個(gè)數(shù)據(jù)幀，讀取源MAC地址，建立MAC地址表，即MAC地址學(xué)習(xí)，此時(shí)工作站A給工作站C發(fā)送了一個(gè)單播數(shù)據(jù)幀，交換機(jī)通過E0口收到了這個(gè)數(shù)據(jù)幀，讀取出幀的源MAC地址后將工作站A的MAC地址與端口E0關(guān)聯(lián)，記錄到MAC地址表中，由于此時(shí)這個(gè)幀的目的MAC地址對(duì)交換機(jī)來說是未知的，為了讓這個(gè)幀能夠到達(dá)目的地，交換機(jī)執(zhí)行洪泛的操作，即從除了進(jìn)入端口外所有其他端口轉(zhuǎn)發(fā)。MAC地址表的學(xué)習(xí)當(dāng)所有的工作站都發(fā)送過數(shù)據(jù)幀后，交換機(jī)學(xué)習(xí)到了所有的工作站的MAC地址與端口的對(duì)應(yīng)關(guān)系并記錄到MAC地址表中，最終建立起完整的MAC地址表。MAC地址表的建立3.2.2交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)和過濾功能交換機(jī)的第二項(xiàng)功能是數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)和過濾功能，當(dāng)工作站A給工作站C發(fā)送了一個(gè)單播數(shù)據(jù)幀，交換機(jī)檢查到了此幀的目的MAC地址已經(jīng)存在在MAC地址表中，并和E2端口相關(guān)聯(lián)，交換機(jī)將此幀直接向E2端口轉(zhuǎn)發(fā)，即做轉(zhuǎn)發(fā)決定。對(duì)其他的端口并不轉(zhuǎn)發(fā)此數(shù)據(jù)幀，即做所謂的過濾操作。當(dāng)A工作站發(fā)出數(shù)據(jù)幀，交換機(jī)檢測到目的MAC地址為廣播、組播或目的MAC地址未知時(shí)，交換機(jī)將對(duì)此幀做洪泛的操作，即從除了進(jìn)入端口外其他所有端口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。3.2.3交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)和過濾功能在二層交換機(jī)上有三種轉(zhuǎn)發(fā)方式，直通轉(zhuǎn)發(fā)、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和無碎片直通轉(zhuǎn)發(fā)。交換機(jī)無論采取哪種轉(zhuǎn)發(fā)方式，它們的轉(zhuǎn)發(fā)策略都是基于交換機(jī)的MAC地址表進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)。三種轉(zhuǎn)發(fā)方式直通轉(zhuǎn)發(fā)就是交換機(jī)收到幀頭（通常只檢查14個(gè)字節(jié)）后立刻察看目的MAC地址并進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，它的優(yōu)點(diǎn)是由于數(shù)據(jù)幀不需要存儲(chǔ)，延遲非常小，所以交換速度非?？?。缺點(diǎn)是由于數(shù)據(jù)包內(nèi)容并沒有被交換機(jī)保存下來，所以無法檢查所傳送的數(shù)據(jù)包是否有誤，不能提供錯(cuò)誤檢測能力。因?yàn)闆]有緩存，不能將具有不同速率的輸入/輸出端口直接接通并容易丟幀。直通轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)方式是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的方式。交換機(jī)接收完整的幀，執(zhí)行完校驗(yàn)后，轉(zhuǎn)發(fā)正確的幀而丟棄錯(cuò)誤的幀。存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)方式的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)處理時(shí)延時(shí)大，優(yōu)點(diǎn)是它可以對(duì)進(jìn)入交換機(jī)的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行錯(cuò)誤檢測，有效地改善網(wǎng)絡(luò)性能。尤其重要的是它可以支持不同速度的端口間的轉(zhuǎn)換，保持高速端口與低速端口間的協(xié)同工作。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)無碎片直通轉(zhuǎn)發(fā)是介于前兩者之間的一種解決方案。它檢查數(shù)據(jù)幀的長度是否夠64個(gè)字節(jié)，如果小于64個(gè)字節(jié)，則丟棄該幀；如果大于64個(gè)字節(jié)，則依據(jù)目的MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)該幀。這種方式不提供數(shù)據(jù)幀的