交换机的自学习和转发过程

1、交换机自学习和转发帧的过程

  交换机是一种网络设备，用于在局域网内连接多个网络设备，接收其发送的数据帧。交换机收到帧后，在帧交换表中查找帧的目的MAC地址所对应的接口号，然后决定转发或丢弃数据帧。交换机有多个端口，每个端口都被隔离成自己的碰撞域，即连接某个端口的网络设备独占整个带宽。交换机以一种即插即用的方式，实现了网络设备之间的高效数据传输。

  在交换机刚启动时，其内部的帧交换表CAM表（或者说是MAC表）是空的。随着网络中各设备之间的通信，交换机通过自学习算法逐渐建立起CAM表。

  ①交换机接收某个端口的数据帧，会对其进行登记工作。将该帧的源MAC地址记录到自己的帧交换表中，将该帧进入自己的接口的接口号，相应地也记录到帧交换表中。上述登记工作就称为交换机的自学习。

  登记完成后，交换机会对该帧进行转发或丢弃。

  ②盲目转发。交换机完成登记工作后，对该帧进行转发。交换机在帧交换表中查找目的MAC地址对应的接口号，找不到，于是对该帧进行盲目地转发，称为泛洪。也就是向除该帧进入交换机接口外的其他所有接口转发该帧。

  ③明确转发。交换机完成登记工作后，对该帧进行转发。交换机在帧交换表中查找目的MAC地址对应的接口号，可以找到，于是从目的MAC地址所对应的接口转发该帧。

  如图所示，此时交换机的帧交换表是空的。

  主机A给主机B发送帧，该帧从交换机1的接口1进入到交换机1。交换机1首先进行登记的工作，将该帧的源MAC地址A，记录到自己的帧交换表中，将该帧进入自己的接口的接口号1，相应地也记录到帧交换表中。上述登记工作就称为交换机的自学习。

  之后，交换机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，称为泛洪。也就是向除该帧进入交换机接口外的其他所有接口转发该帧。

  主机B的网卡收到该帧后，根据帧的目的MAC地址B，知道这是发送给自己的帧，于是就接受该帧。主机C的网卡收到该帧后，根据帧的目的MAC地址B，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2的接口2进入交换机2，交换机2首先进行登记的工作，将该帧的源MAC地址A，记录到自己的帧交换表中，将该帧进入自己的接口的接口号2，相应地也记录到帧交换表中。之后，交换机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。主机D，E，F都会收到该帧，根据帧的目的MAC地址B，知道这不是发送给自己的帧，于是丢弃该帧。

  接下来，主机B给主机A发送帧，该帧从交换机1的接口3进入到交换机1。交换机1首先进行登记的工作，将该帧的源MAC地址B，记录到自己的帧交换表中，将该帧进入自己的接口的接口号3，相应地也记录到帧交换表中。

  之后，交换机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，从接口1转发该帧。这是明确的转发。主机A的网卡收到该帧后，根据帧的目的MAC地址A，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不会收到该帧。

参考链接（链接里的UP主对这个知识点讲解得很好）：

【计算机网络微课堂第037讲 以太网交换机自学习和转发帧的流程（有字幕有背景音乐版）】