交换机的基本原理

1.数据链路层（二层，位于物理层与网络层之间）————二层网络设备：交换机

功能：通过物理地址实现两个相邻节点的数据链路的建立、维护、拆除，在上层数据外层封装MAC头部，生成数据帧，传输数据帧

2.以太网MAC地址

（1）用来识别一个以太网上的某个单独的设备或一组设备
（2）MAC（网卡的物理地址）地址由48为二进制数组成，通常分成六段，用十六进制表示。

 24比特（供应商标识）；24比特（供应商对网卡的唯一编号）
 对于目的地址：
 0-物理地址（单播地址）
 1-逻辑地址（组播地址）

3.以太网帧格式

物理层封装：前导码（7字节）+帧起始定界符（1字节）+数据链路层封装
数据链路层封装：
MAC头部： 目的MAC地址（6字节） ； 源MAC地址（6字节） ； 上层数据类型（2字节，IP协议0800H、ARP协议0806H） ； 数据（46~1500字节，TCP/UDP头部、IP头部、UDP头部、上层数据） ； 帧校验序列（4字节）

4.交换机的工作原理

交换机通过MAC地址表的记录实现数据帧的转发

1、初始状态：交换机刚开机时MAC地址表没有任何记录
2、MAC地址学习：源主机通过交换机发送数据帧给目标主机，交换机会学习数据帧中的源MAC地址和对应的接口标识，并记录到MAC地址表中
3、广播未知数据帧：如果交换机的MAC地址表没有目标主机的MAC地址所对应的接口记录，则会进行广播泛洪
4、接收方回应：只有拥有对应的目标MAC地址的主机才会进行回复响应
5、交换机实现单播通信：交换机会从目标主机回复的消息中学习到目标主机的MAC地址和对应的接口标识，并记录MAC地址表中，之后两台主机即可通过交换机MAC地址表实现单播通信

源机《———————>交换机《——————————>目标主机

注：交换机所学习到的记录条目并不会永远保存在 MAC 地址表中，默认的老化时间是 300s

5.交换机以太网接口的工作模式

（1）单工：两个数据站之间只能沿单一方向传输数据
（2）半双工：两个数据站之间可以双向数据传输，但不能同时进行
（3）全双工：两个数据站之间可双向且同时进行数据传输
（4）交换机以太网接口速率：接口连接时进行协商；街上失败则无法正常通信

6.交换机配置前的准备

（1）配置前的连接：Console电缆；物理连接（计算机COM口；交换机/路由器Console口）；软件连接（超级终端；其他软件）