HCNA第3天学习笔记交换机运行的原理.docxVIP

PAGE 2 一 交换网的运行 1.1 交换机网络基础 1.1.1 ARP表怎么来的 二层 帧格式 交换机 ——》学习源MAC和端口——》ARP表。交换机是根据所接收到的数据帧的源地址和接收端口生成MAC地址表项的。 1.1.2 以太网设备是二层设备 常见的以太网设备包括Hub、交换机等。交换机工作在数据链路层，转发数据帧，它有效地隔离了以太网中的冲突域，极大地提升了以太网的性能。交换机工作在数据链路层，对数据帧进行操作。在收到数据帧后，交换机会根据数据帧的头部信息对数据帧进行转发。帧头里面就三个字段，源MAC和目的MAC还有type标识上层协议（0X0800-IP 0X0806-ARP）。 1.1.3 交换机的转发行为 交换机中有一个MAC地址表，里面存放了MAC地址与交换机端口的映射关系。MAC地址表也称为CAM（Content Addressable Memory）表。 如图1所示，交换机对帧的转发操作行为一共有三种：泛洪（Flooding），转发（Forwarding），丢弃（Discarding）。注意这个丢弃discarding，后来会用到。 泛洪：交换机把从某一端口进来的帧通过所有其它的端口转发出去（注意，“所有其它的端口”是指除了这个帧进入交换机的那个端口以外的所有端口）。简单记忆就是一个端口转发到所有端口，一对多。 转发：交换机把从某一端口进来的帧通过另一个端口转发出去（注意，“另一个端口”不能是这个帧进入交换机的那个端口）。简单记忆就是一个端口转发到另一个端口，一对一。 丢弃：交换机把从某一端口进来的帧直接丢弃。简单记忆就是收到直接丢掉。 交换机的基本工作原理可以概括地描述如下： 如果进入交换机的是一个单播帧，则交换机会去MAC地址表中查找这个帧的目的MAC地址。 1）如果查不到这个MAC地址，则交换机执行泛洪操作。谁的MAC是这个，收到请回答，哈哈。 2）如果查到了这个MAC地址，则比较这个MAC地址在MAC地址表中对应的端口是不是这个帧进入交换机的那个端口。如果不是， 则交换机执行转发操作。如果是，则交换机执行丢弃操作。 如果进入交换机的是一个广播帧，则交换机不会去查MAC地址表，而是直接执行泛洪操作。（因为广播而泛红，因为泛红而广播，广播泛红。） 如果进入交换机的是一个组播帧，则交换机的处理行为比较复杂，超出了这里的学习范围，所以略去不讲。IGMP。 另外，交换机还具有学习能力。当一个帧进入交换机后，交换机会检查这个帧的源MAC地址，并将该源MAC地址与这个帧进入交换机的那个端口进行映射，然后将这个映射关系存放进MAC地址表。 泛洪：找不到这个MAC地址；收到的是一个广播帧。丢弃：查找的MAC和收到的MAC对应的接口是一个。 交换机的转发行为 图1 注意：数据帧包括单播帧，广播帧，组播帧。怎么区分单播和组播/广播帧？ 答：从以太网的Destination MAC地址看得出来。 MAC地址左数第八位如果是1，代表是组播/广播；如果第八位是0，代表是单播。如图2。 单播广播和组播帧 图2 实战经验：电脑不能上网可以到交换机上查ARP表，Mac地址和端口的对应的关系。 Cisco设备 show arp | in 10.0.25.3 show mac address-tables | in MAC后4位 huawie设备 dis mac-address | in MAC后4位 dis arp | in 10.0.25.3 1.1.4 交换机的学习能力 学习MAC地址 图3 初始状态下，交换机并不知道所连接主机的MAC地址，所以MAC地址表为空。 交换机将收到的数据帧的源MAC地址和对应接口记录到MAC地址表中。主机A发送数据给主机C时，一般会首先发送ARP请求来获取主机C的MAC地址，此ARP请求帧中的目的MAC地址是广播地址（全为F），源MAC地址是自己的MAC地址。SWA收到该帧后，会将源MAC地址和接收端口的映射关系添加到MAC地址表中。缺省情况下，X7系列交换机（1700/2700/3700/7706）学习到的MAC地址表项的老化时间为300秒。接在交换口的主机拔掉后接口直接down掉，对应ARP直接消失。如果在老化时间内再次收到主机A发送的数据帧，SWA中保存的主机A的MAC地址和G0/0/1的映射的老化时间会被刷新。此后，如果交换机收到目标MAC地址为00-01-02-03-04-AA的数据帧时，都将通过G0/0/1端口转发。学习Mac地址如图3。 1.1.5 转发数据帧 当数据帧的目的MAC地址不在MAC表中，或者目的MAC地址为广播地址时，交换机会泛洪该帧。主机A发送的数据帧的目的MAC地址为广播地址，所以交换机会将此数据帧通过G0/0/2和G0/0/