交换机与路由器技术-02-以太网交换机工作原理

目录

一、以太网交换机

1.1 集线器概念

1.2 早期的共享式以太网

1.3 交换式网络（不会共享带宽）

1.4 以太网交换机工作模式

1.5 以太网交换机接口速率

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一、以太网交换机

1.1 集线器概念

集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。集线器（hub）属于纯硬件网络底层设备，工作在物理层，基本上不具有类似于交换机的"智能记忆"能力和"学习"能力。它也不具备交换机所具有的MAC地址表，所以它发送数据时都是没有针对性的，而是采用广播方式发送。也就是说当它要向某节点发送数据时，不是直接把数据发送到目的节点，而是把数据包发送到与集线器相连的所有节点。

1.2 早期的共享式以太网

它是由集线器（HUB）相连，一个冲突域/广播域的网络。

以集线器连接的几个设备，有一个发送数据到达集线器通过广播的方式从其他接口转发，形成广播域，当有两个及以上设备同时发数据，就会形成冲突域

1.3 交换式网络（不会共享带宽）

以太网交换机（广播域的方式）

广播：一种信息的传播方式，指网络中某一设备同时向所有其他设备发送数据，这个数据能广播到的范围就是广播域。一对多

用一个交换机所连接起来的网络，交换机下所有交换接口，称为在一个广播域中。

交换机工作原理（数据链路层）

1. 初始状态下交换机对外界一无所知，MAC地址表为空

2. 当交换机接收到一个来自主机的数据帧时，拆除数据帧后，会根据数据帧中的源MAC地址和目的MAC地址来进行接下来的工作。如果源MAC地址没有在自己的MAC表中就自动学习，将源MAC地址和接到该数据帧的接口记录到对应的MAC表中

3. 接着根据目标MAC，查看目的MAC在MAC表是否有记录，如果没有就将数据从其他接口广播出去，如果有记录就找到对应端口，从对应的端口单播转发出去。

4. 下一次该主机再次发送数据给目的主机，交换机已经有MAC记录，就直接单播转发。

MAC表中维护的是发送方的MAC地址和接口的对应关系

交换机的工作原理：学习（源MAC）、广播、回应、单播

1.4 以太网交换机工作模式

单工：两个数据站之间只能沿着一个单一方向传输数据

半双工：两个数据站之间可以双向传输数据，但是不能同时进行

全双工：两个数据站之间可以双向传输数据，可以同时进行

1.5 以太网交换机接口速率

每个接口都有对应带宽：10Mbps、100Mbps、1000Mbps

接口连接时进行协商，协商失败无法正常通信，目前常见交换机都支持自适应