计算机网络 自顶向下 第6章 链路层和局域网 读书笔记（3）以太网交换机

更多《计算机网络 自顶向下》读书笔记

6.4.3 链路层交换机

交换机自身对主机和路由器是透明的：主机/路由器向另一个主机/路由器寻址，而不是向交换机寻址。

帧到达交换机的输出接口的速率可能暂时超过接口的链路容量，因此交换机输出接口设有缓存。

1.交换机转发和过滤

过滤：决定转发还是丢弃；转发：决定转发到哪个接口。

过滤和转发借助于交换机表完成：包含局域网上某些（不必是全部）的主机和路由器表项。

MAC 地址	通向该MAC的交换机接口	放置在表中的时间
62-FE-F7-11-89-A3	1	9:32
...	...	...

❓可以有多个MAC地址对应同一个接口？如果该接口连接的是另一台交换机？

⚠️ 许多现代分组交换机能够被配置基于第二层目的 MAC 地址或者第三层目的 IP 地址进行转发。

假定目的地址 DD-DD-DD-DD-DD-DD 帧从交换机接口x到达，用该MAC索引交换机表，有3种可能：

• 表中无该MAC：向所有其他接口输出缓存转发该帧（广播）
• 该MAC在表中关联接口x：说明该帧来自DD-DD-DD-DD-DD-DD 所在的局域网（如局域网A、B两台交换机相连，局域网B内一台主机向DD-DD-DD-DD-DD-DD 寻址，交换机B广播该帧被交换机A接收到），无需转发，直接丢弃
• 该MAC在表中关联接口y：将该帧放到接口y输出缓存

2.自学习

交换机是自学习的：交换机表是自动、动态和自治地建立的：

1. 初始为空
2. 对于每个接口收到的入帧，在表中存储：
   • 源地址MAC
   • 该帧到达接口
   • 当前时间
3. 一段时间（老化期，aging time）后，如果没有收到该源地址的帧，则删除该条目

交换机是即插即用、无需配置的，不需要用户、网络管理员干预。

交换机也是双工的，任何接口能同时发送和接收。

3.链路层交换机性质

交换机不同于总线或给予集线器的星形拓扑那样的广播链路：

• 消除碰撞。不浪费带宽。缓存帧，不会同时传输多帧。最大聚合带宽是所有接口速率之和。
• 异质的链路。局域网中不同链路能够以不同速率运行在不同媒体上。
• 管理。强化的安全性，能够检测并断开异常适配器的连接。还可以统计碰撞率❓、和流量类型等。

🦠 交换机毒化

主机和交换机连接时，通常只能收到明确发给它的帧。即A给B发送数据，C无法嗅探到。但如果目的地址不在交换机表中，则广播该帧，C可以嗅探到。

交换机毒化：发送大量伪造源MAC的分组，填满交换机表，没有空间记录合法主机MAC地址，迫使交换机广播大量分组。

4.交换机和路由器比较

交换机时第二层分组交换机，路由器时第三层分组交换机。

现代交换机可以使用“匹配加动作”转发基于目的MAC的第二层帧，也能转发使用数据报目的IP地址的第三层数据报。使用OpenFLow标准的交换机能够基于11个不同的帧、数据报和运输层首部字段，执行通用的分组转发。

交换机

• 交换机即插即用
• 为了防止广播帧循环，交换网络的活跃拓扑限制为一棵生成树
• 大型交换网络要求主机和路由器中有大量ARP表，可观的ARP流量
• 交换机无法提供对广播风暴的保护

路由器

• 不是即插即用，需要配置
• 网络寻找分层次，通过IP首部TTL限制循环，分组不限制到一棵生成树❓拓扑丰富可以构建因特网之间多条活跃链路
• 更健壮的流量隔离，对第二层广播风暴提供防火墙保护
• 对每个分组处理时间比交换机长（处理到第三层）

	集线器	路由器	交换机
流量隔离	❌	⭕️	⭕️
即插即用	⭕️	❌	⭕️
优化路由	❌	⭕️	❌

结论：几百台小局域网，几个局域网段——交换机；大于几千台大局域网——（更智能的）路由器。

更多《计算机网络 自顶向下》读书笔记