以太网交换机的基本原理

1.

    补充：
        在这里简单对交换机和集线器来进行比对：
            1.  交换机采用全双工的工作模式，而集线器只能为半双工。
            2.  交换机具有自学习机制，在没有学习到目标主机的信息时，采用广播方式。当学习到目标主机的信息时，采用单播方式。而集线器只能采用广播方式，不具备自学习机制。
            3.  交换机可以分割冲突域（交换机的每一个端口都是冲突域），但是不能分割广播域。集线器不能分割冲突域。
            4.  交换机分为二层交换机和三层交换机。二者分别是：数据链路层设备和网络层设备。但是，集线器是物理层设备。
            5.  由于集线器不能分割冲突域，因此当多台主机通过集线器连接时，如果同时发送了数据，就会产生冲突。因此，集线器采用CSMA/CD协议。这也决定了集线器只能工作在半双工模式下。
            6.  由于交换机可以分割冲突域，因此当多台主机连接到交换机的不同端口时，如果同时发送了数据，那么不会产生冲突。这也决定了交换机可以工作在全双工模式下。
            7.  如果多台主机连接到了集线器下，那么这些主机是共享带宽的。如果多台主机连接到了交换机下（不同端口），那么这些主机是独占带宽的。

2.

    补充：
        我们来简单阐述一下交换机的工作原理。假设，A、B、C三台主机分别连接到交换机的不同端口。初始状态下，交换机的MAC表为空。假设，主机A给主机B发送数据帧。该帧的源MAC地址：主机A，该帧的目的MAC地址：主机B。
            1.  主机A先把帧发送给交换机。
            2.  交换机首先查看帧的源MAC地址，发现MAC表中没有。此时，交换机采用自学习机制，将信息记录下来。格式：主机A的MAC地址 --- 1号端口。
            3.  之后，交换机查看帧的目的MAC地址，发现MAC表中没有。此时，交换机采用广播方式，将帧发送给除了发送端口之外的其余所有端口。
            4.  主机B接收到帧，查看目的MAC地址，发现跟自己的MAC对应，因此接收。
            5.  主机C接收到帧，查看目的MAC地址，发现跟自己的MAC不对应，因此丢弃。
            6.  主机B给主机A发送帧，进行回复。此时帧的源MAC：主机B，目的MAC：主机A。
            7.  交换机接收到该帧后，首先进行自学习。查看帧的源MAC，发现表中没有。此时，记录信息。格式：主机B的MAC地址 --- 2号端口。
            8.  随后，交换机查看目的MAC地址，发现跟MAC表中的信息对应。此时，交换机就会把帧单播发送给1号端口（主机A）。

    作者：gao79138
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