以太网交换机工作原理(精选)

一、交换机的工作原理1.交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。

2.交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。

3.如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。

这一过程称为泛洪（flood）。

4.广播帧和组播帧向所有的端口转发。

二、交换机的三个主要功能学习：以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。

转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。

消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。

三、交换机的工作特性1.交换机的每一个端口所连接的网段都是一个独立的冲突域。

2.交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内，也就是说，交换机不隔绝广播（惟一的例外是在配有VLAN的环境中）。

3.交换机依据帧头的信息进行转发，因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备（此处所述交换机仅指传统的二层交换设备）。

四、交换机的分类依照交换机处理帧时不同的操作模式，主要可分为两类：存储转发：交换机在转发之前必须接收整个帧，并进行错误校检，如无错误再将这一帧发往目的地址。

帧通过交换机的转发时延随帧长度的不同而变化。

直通式：交换机只要检查到帧头中所包含的目的地址就立即转发该帧，而无需等待帧全部的被接收，也不进行错误校验。

由于以太网帧头的长度总是固定的，因此帧通过交换机的转发时延也保持不变。

五、二、三、四层交换机？多种理解的说法：1.二层交换（也称为桥接）是基于硬件的桥接。

基于每个末端站点的唯一MAC地址转发数据包。

二层交换的高性能可以产生增加各子网主机数量的网络设计。

其仍然有桥接所具有的特性和限制。

以太网交换机的工作原理
以太网交换机的工作原理主要分为三个步骤，即学习MAC地址、建立转发表和数据转发。

首先，交换机会通过学习MAC地址来建立转发表。

当一个数
据帧到达交换机时，交换机会查看数据帧首部中的源MAC地址，并将其与一个特定的端口关联。

如果该地址之前没有在转发表中出现过，交换机会将该地址与到达的端口关联起来，并在转发表中添加一条新的记录。

如果该地址已经存在于转发表中，交换机会更新该地址的关联端口。

接下来，交换机会根据转发表中的信息建立转发表。

转发表记录了到达交换机不同端口的MAC地址。

当交换机收到数据帧时，它会查看该数据帧首部中的目的MAC地址，并在转发表
中查找该地址的关联端口。

如果找到了目的MAC地址的关联
端口，交换机会直接将数据帧转发到该端口，而不会在其他端口上进行广播。

如果找不到目的MAC地址的关联端口，则交
换机会在所有端口上进行广播，以确保所有端口都能接收到数据帧。

最后，交换机会进行数据转发。

当交换机接收到一个数据帧时，它会根据转发表中的信息将该数据帧转发到目的MAC地址的
关联端口上。

交换机会利用硬件的转发表进行快速的转发，以确保数据帧能够以最快的速度到达目的地。

通过以上的学习MAC地址、建立转发表和数据转发的过程，
以太网交换机可以实现对数据帧的快速、准确的转发，提高了局域网的传输效率和带宽利用率。

简述交换机的工作原理
交换机是计算机网络中重要的网络设备，它用于实现对网络数据的转发和路由功能。

其工作原理如下：
1. 网络数据的接收：交换机通过端口接收到来自主机或其他交换机的网络数据包。

2. 数据包解析：交换机通过解析数据包的首部信息，获取目的地址等必要信息。

3. 数据包交换：交换机根据目的地址信息，将数据包转发到相应的端口。

如果交换机已经学习到了发送主机或其他交换机的位置，就直接将数据包转发到相应的端口。

如果交换机不知道目的地址的位置，则会广播数据包到所有端口，以此来查找目的地址的位置。

4. 数据包过滤：交换机还可以根据特定的规则对数据包进行过滤，如根据端口号、IP地址等来进行过滤，以控制网络访问。

5. 数据包转发表更新：交换机会根据收到的数据包来更新自己的转发表，以便下次转发时更高效地选择端口。

总结：交换机通过接收、解析、转发、过滤和更新转发表等一系列操作，实现了高效的数据包转发和路由功能，从而提高了网络的传输效率和安全性。

交换机的工作原理交换机是计算机网络中常用的网络设备，用于连接多台计算机和其他网络设备，实现数据的传输和通信。

交换机的工作原理是通过学习和转发数据帧来实现网络设备之间的通信。

1. 数据帧的传输交换机通过物理端口接收和发送数据帧。

当一台计算机发送数据时，数据被封装成数据帧，并通过网络电缆传输到交换机的端口。

交换机接收到数据帧后，会检查帧的目的MAC地址，并将帧转发到目标端口，从而将数据传输到目标计算机。

2. MAC地址学习交换机通过学习源MAC地址和对应的端口，建立一个MAC地址表。

当交换机接收到数据帧时，会检查帧中的源MAC地址，并将其与接收到帧的端口关联起来，更新MAC地址表。

这样，交换机就能够知道每一个MAC地址所对应的端口，从而在转发数据时可以准确地找到目标端口。

3. 数据帧的转发当交换机接收到数据帧时，会检查帧的目的MAC地址，并查询MAC地址表，找到目标MAC地址对应的端口。

如果目的MAC地址在MAC地址表中存在，则交换机将数据帧转发到目标端口；如果目的MAC地址在MAC地址表中不存在，则交换机会将数据帧广播到所有其他端口，以便寻觅目标设备。

4. VLAN的划分交换机支持虚拟局域网（VLAN）的划分，将一个物理交换机划分成多个逻辑上独立的虚拟网络。

不同的VLAN可以实现隔离和安全性。

交换机通过将不同VLAN的端口隔离开来，实现不同VLAN之间的数据隔离和通信。

5. 网络流量控制交换机可以实现网络流量控制，通过设置端口速率限制、流量优先级和队列管理等方式，对网络流量进行管理和调度。

这样可以避免网络拥塞和冲突，提高网络的性能和可靠性。

6. 网络安全交换机可以通过MAC地址过滤、端口安全、VLAN隔离等方式，提供网络安全保护。

交换机可以限制某些MAC地址的访问，防止未经授权的设备接入网络；可以限制某些端口的访问权限，防止未经授权的用户访问网络；可以将不同VLAN隔离开来，提高网络的安全性。

总结：交换机是计算机网络中重要的网络设备，通过学习和转发数据帧来实现网络设备之间的通信。

交换机工作原理交换机是计算机网络中的重要设备，它可以实现网络中不同设备之间的数据传输和通信。

了解交换机的工作原理对于网络工程师和管理员来说至关重要。

本文将详细介绍交换机的工作原理，包括其基本功能、数据转发过程、网络拓扑结构和流量控制等方面。

一、交换机的基本功能交换机作为局域网（LAN）中的核心设备，主要有以下几个基本功能：1. 数据帧的转发：交换机可以根据源MAC地址和目的MAC地址来转发数据帧，将数据从一个端口转发到另一个端口，实现设备之间的直接通信。

2. 广播和组播：交换机可以将广播和组播数据帧转发到所有的端口，以实现网络中的广播和组播通信。

3. VLAN划分：交换机可以将局域网划分为多个虚拟局域网（VLAN），实现不同VLAN之间的隔离和通信。

4. 链路聚合：交换机可以将多个物理链路聚合成一个逻辑链路，提高链路的带宽和可靠性。

二、数据转发过程交换机的数据转发过程通常包括以下几个步骤：1. 学习MAC地址：当交换机接收到一个数据帧时，它会提取数据帧中的源MAC地址，并将该地址与接收到该数据帧的端口进行绑定，建立MAC地址表。

如果该地址已存在于MAC地址表中，则更新对应的端口信息；如果该地址不存在，则将该地址和端口信息添加到MAC地址表中。

2. 判断目的MAC地址：交换机会检查数据帧中的目的MAC地址，如果目的MAC地址在MAC地址表中存在，则将数据帧转发到对应的端口；如果目的MAC 地址在MAC地址表中不存在，则将数据帧广播到所有的端口（除了接收到该数据帧的端口）。

3. 数据转发：根据MAC地址表中的信息，交换机将数据帧转发到目的端口。

如果目的MAC地址在MAC地址表中存在，则只转发到对应的端口；如果目的MAC地址在MAC地址表中不存在，则转发到所有的端口（除了接收到该数据帧的端口）。

三、网络拓扑结构交换机可以根据网络的规模和需求，采用不同的拓扑结构。

常见的网络拓扑结构包括：1. 星型拓扑：所有的设备都直接连接到一个中央交换机，中央交换机负责转发数据。

版权所有1.以太网交换机原理以太网交换机，作为今天我们广为使用的局域网硬件设备，一直为大家所熟悉。

它的普及程度其实是由于以太网的广泛使用，作为今天以太网的主流设备，几乎所有的局域网中都会有这种设备的存在。

看看以下的拓扑，大家会发现，在使用星型拓扑的情况下，以太网中必然会有交换机的存在，因为所有的主机都是使用电缆集中连接到交换机上从而能够互相连接的：其实在最早的星型拓扑中，标准的线缆集中连接设备是“HUB（集线器）”，但是集线器存在着：共享带宽、端口间冲突等问题，因为大家都知道，标准的以太网是一个“冲突的网络”，也就是说在一个所谓“冲突域”里面，最多只有两个节点可以互相通讯。

而且，虽然集线器有很多端口，但是其内部结构完全是以太网所谓的“总线结构”，也就是说其内部只有一条“线路”来进行通信。

如果上图中的设备是集线器的话，举个例子来说，假如端口1 和2 之间的节点正在通信，其它端口是需要等待的。

直接造成的现象也就是，比如端口1和 2 所连接节点之间传送数据需要10 分钟，端口 3 和 4 所在的节点在此同时也开始通过此集线器传输数据，互相间冲突，造成大家所需的时间都会变久，时间可能会达到20 分钟才能传送完毕。

也就是说集线器上互相通讯的端口越多，冲突越严重，传送数据所需的时间越久。

这种问题在小型以太网中并不会造成很大问题，并且可以很好的工作，但是如果网络上的通讯量有增加，或者连接的节点数目很多的时候，“冲突”会严重影响网络的性能，比如我们在第一章中讲解以太网原理的时候就解释过优化“冲突域”的问题，这时候我们需要能够隔离“冲突”的设备，交换机就可以完成这个功能了。

交换机在连接的时候，各个端口之间都可以同时通讯，也就是说端口间是不冲突的，也可以用来隔离冲突。

那么，什么样的原理造成交换机可以达成这个能力呢？我们来看看下图：高骞biteedu@ 版权所有翻录必纠 版权所有我们可以发现，交换机内部存在着桥接的环境，理论上每个端口之间都有独立的通路，而不是像集线器一样共享带宽。

以太网交换机技术原理一、流控制：以太网交换机通过处理数据帧的速率来实现流控制，以防止网络拥塞。

当交换机接收到一个数据帧时，会首先检查目标MAC地址，并将其与一个流控制位进行匹配。

如果该位为控制帧，则会将该帧存储在内部的缓冲区中，等待转发。

二、地址学习：交换机会学习每个设备的MAC地址，并将其存储在一个转发表中。

当交换机接收到数据帧时，会从帧头中提取源MAC地址，并检查转发表中是否已经包含了该地址。

如果没有，则会将该地址添加到表中，并将其对应的端口更新为接收到数据帧的端口。

三、转发表：转发表用于指导交换机将数据帧转发到正确的目标设备。

其中，每一项由源MAC地址、VLAN号和对应的端口组成。

当交换机接收到一个数据帧时，会首先检查帧头中的目标MAC地址，并在转发表中查找是否有该地址的匹配项。

如果找到，则交换机会将数据帧转发到该地址对应的端口；如果没有找到，则交换机会将数据帧广播到所有端口（除了该数据帧的入端口）。

四、冲突处理：以太网采用了一种CSMA/CD的冲突检测机制来处理传输媒介上的冲突。

当多个设备同时尝试传输数据时，可能会发生冲突。

交换机会通过监测传输媒介上的信号来检测是否有冲突发生。

如果交换机检测到冲突，则会发送一个信号来通知其他设备停止当前的传输，并且会采用随机退避算法来决定何时重新尝试发送数据。

除了以上基本原理外，以太网交换机还可以支持一些高级功能，如虚拟局域网（VLAN）和链路聚合。

VLAN可以将一个局域网划分为多个虚拟局域网，从而实现更好的网络管理和安全性；链路聚合可以将多个物理链路绑定在一起，提供更大的带宽和冗余备份。

总而言之，以太网交换机可以实现局域网内设备之间的快速、准确的数据包转发和交换，提高网络的性能和可靠性。

网络交换机的工作原理网络交换机是现代计算机网络中至关重要的设备，它起到了连接和转发数据的重要作用。

本文将详细介绍网络交换机的工作原理，包括数据交换的核心算法、数据转发的过程以及交换机的工作模式等。

工作原理大致分为以下几点：1. 数据交换的核心算法网络交换机的核心算法是根据目的MAC地址（Media Access Control）将数据包从一个端口转发到另一个端口。

当一个数据包到达交换机时，交换机会读取数据包中的MAC地址，并通过查询自己的转发表来决定将数据包发送到哪一个端口。

如果转发表中没有目的MAC地址的条目，交换机将广播数据包到所有的端口上。

2. 数据转发的过程首先，当数据包进入交换机的一个端口时，交换机会读取数据包的源MAC地址，并将该地址与转发表中的已知地址进行匹配。

如果转发表中已经有了该地址的条目，交换机会更新该条目的时间戳，同时维护一个定时器来定时清理过期的条目。

如果转发表中没有源MAC地址的条目，交换机会将该地址作为一个新的条目添加到转发表中，并将该地址与数据包所在的端口关联起来。

接着，交换机会读取数据包的目的MAC地址，并与转发表中的已知地址进行匹配。

如果转发表中有了该地址的条目，交换机会将数据包转发到与该地址关联的端口上。

如果转发表中没有目的MAC地址的条目，则交换机会将数据包广播到所有的端口上。

3. 交换机的工作模式交换机有两种基本的工作模式：存储转发和透明转发。

存储转发是指当交换机接收到一个完整的数据包后，会先将该数据包存储在缓存中，进行差错校验，并进行转发决策之后再将数据包发送出去。

这种模式保证了数据的完整性和可靠性，但转发的时延相对较长。

透明转发是指当交换机接收到一个数据包的时候，只读取数据包中的目的MAC地址，并通过查找转发表来决定将数据包发送到哪一个端口，而不进行完整性校验。

这种模式转发的时延较短，但无法保证数据的完整性和可靠性。

4. 网络交换机的分类根据工作层次的不同，网络交换机可以分为三种：网桥交换机、以太网交换机和路由交换机。

交换机的工作原理交换机是一种网络设备，用于在局域网中传输数据。

它的主要功能是根据目标MAC地址将数据包从一个端口转发到另一个端口，实现局域网内各个设备之间的通信。

交换机的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 学习过程：当交换机收到一个数据包时，它会检查数据包中的源MAC地址，并将该地址与接收到数据包的端口进行绑定。

这个过程被称为学习过程。

交换机会将源MAC地址和对应的端口信息存储在一个地址表中，以便后续的转发过程中使用。

2. 转发过程：当交换机接收到一个数据包时，它会检查数据包中的目标MAC地址，并在地址表中查找对应的端口信息。

如果地址表中存在目标MAC地址的条目，交换机会将数据包转发到相应的端口。

如果地址表中不存在目标MAC地址的条目，交换机会将数据包广播到所有的端口，以便让目标设备接收到数据包。

3. 碰撞域隔离：交换机可以将局域网划分为多个碰撞域。

碰撞域是指在以太网中，多个设备同时发送数据导致的冲突区域。

通过将每个端口连接的设备隔离在不同的碰撞域中，交换机可以避免碰撞的发生，提高网络的传输效率。

4. VLAN划分：交换机还支持虚拟局域网（VLAN）的划分。

VLAN是一种逻辑上的划分，可以将一个物理局域网划分为多个逻辑上独立的局域网。

不同的VLAN之间的通信需要通过路由器进行转发。

VLAN的划分可以提高网络的安全性和管理灵活性。

5. 数据包过滤：交换机可以根据数据包的源MAC地址、目标MAC地址、源IP地址、目标IP地址等信息进行过滤。

通过设置访问控制列表（ACL），交换机可以限制特定的数据包通过特定的端口或进入特定的VLAN。

6. QoS支持：交换机可以支持服务质量（QoS）功能，用于对不同类型的数据流进行优先级处理。

通过设置QoS规则，交换机可以保证对关键数据的传输具有较高的优先级，提高网络的性能和响应速度。

总结起来，交换机的工作原理是通过学习过程和转发过程来实现局域网内设备之间的通信。

它可以根据数据包中的MAC地址进行转发，支持碰撞域隔离、VLAN划分、数据包过滤和QoS等功能，提高网络的性能和安全性。

交换机的自学原理交换机是一种计算机网络设备，主要用于实现局域网(LAN)中不同设备之间的数据交换。

它通过将数据包从一个端口转发到另一个端口，使得不同设备能够相互通信。

交换机的原理主要包括工作原理、数据转发原理和学习原理。

一、交换机的工作原理交换机的工作原理基于传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)和以太网技术。

当计算机A向计算机B发送数据时，计算机A会将数据分为多个数据包，并将每个数据包添加头部信息，其中包含源地址和目标地址。

然后，数据包通过以太网链路传输到交换机。

交换机的工作原理是根据每个数据包头部信息中的目标地址来决定将数据包发送到哪个端口。

交换机会先查询自己的转发表，如果目标地址已经在表中存在，就会直接将数据包发送到相应端口。

如果目标地址不在表中，交换机会利用广播方式发送数据包到所有端口，以便更新转发表。

二、交换机的数据转发原理数据转发是交换机的核心功能之一，它通过分析数据包头部信息中的目标地址实现。

交换机会在转发表中查找目标地址的对应端口，然后将数据包转发到相应的端口。

这种方式称为单播(Unicast)。

除了单播以外，交换机还支持多播(Multicast)和广播(Broadcast)数据转发。

多播数据转发是将数据包发送到多个目标地址，而广播数据转发是将数据包发送到所有目标地址。

多播和广播通常用于传输组播数据或网络广播。

三、交换机的学习原理学习原理是交换机实现数据转发的基础。

当交换机收到一个数据包时，它会提取数据包头部信息中的源地址和目标地址。

然后，交换机将源地址与接收到数据包的端口关联，并将它们添加到转发表中。

这样，当交换机接收到下一个数据包时，就可以通过查询转发表来确定数据包的目标地址对应的端口，并实现数据转发。

在学习过程中，交换机会不断更新转发表。

当交换机收到一个新的数据包时，如果源地址已经存在于转发表中，则会更新对应的端口信息。

如果源地址不存在于转发表中，则会将源地址和对应端口添加到转发表中。

以太网交换机1. 介绍以太网交换机是一种网络设备，用于在局域网中连接多台计算机和其他网络设备，例如服务器、打印机和路由器等。

它通过分析数据包中的目标MAC地址来转发网络流量，从而实现计算机之间的通信。

2. 工作原理以太网交换机基于以太网技术工作，它的主要功能是将接收到的数据包转发到正确的目标设备。

交换机会维护一个MAC地址表，记录网络中每个设备的MAC地址，以便在接收到数据包时快速找到目标设备并进行转发。

当交换机收到一个数据包时，它会首先查找目标MAC地址是否在MAC地址表中。

如果目标地址在表中，交换机会直接将数据包转发到相应的端口，从而实现快速的点对点通信。

如果目标地址不在表中，交换机会广播数据包到所有连接的端口，以便寻找目标设备，并将目标设备的MAC地址添加到MAC地址表中，以便以后的通信。

3. 网络拓扑以太网交换机常用于局域网中，可以通过连接多台计算机和其他设备来构建一个高效的网络拓扑。

常见的网络拓扑结构包括星形拓扑和树形拓扑。

在星形拓扑中，每个设备都直接连接到交换机的一个端口，所有的通信都通过交换机进行转发。

这种拓扑结构可以减少网络延迟，提高网络性能。

在树形拓扑中，多个交换机通过链路连接起来，形成一个层级结构。

这种拓扑结构可以扩展网络规模，提高网络的可靠性和冗余度。

4. 交换机类型以太网交换机有多种类型，包括传统的非管理交换机、千兆以太网交换机、堆叠交换机和虚拟交换机等。

非管理交换机是最常见的类型，它们通常不需要配置，可以直接使用。

这种交换机适合小型局域网环境，提供简单的数据转发功能。

千兆以太网交换机支持更高的数据传输速率，通常用于需要更大带宽的环境，例如企业网络和数据中心等。

堆叠交换机是一种可以连接多个交换机组成一个逻辑单元的交换机。

堆叠交换机通过高带宽的堆叠链路连接，可以提供更高的带宽和更好的性能。

虚拟交换机是一种逻辑交换机，可以在一台物理交换机上创建多个虚拟网络。

虚拟交换机可以帮助提高网络资源的利用率，实现网络的灵活配置和隔离。

以太网交换机原理培训以太网交换机作为现代网络中不可或缺的设备，其原理和工作方式是学习网络基础知识的重要内容之一、本文将详细介绍以太网交换机的原理，并通过对其工作流程、数据转发方式和冲突处理机制的解释，帮助读者更好地理解它的工作原理。

以太网交换机是一种用于局域网(LAN)的设备，它能够接收、处理和转发以太网帧(Frame)。

以太网是一种常用的局域网技术，也是现代计算机网络中最常用的物理层和数据链路层协议。

它通过在物理介质上传输数据，使用MAC地址来标识不同的设备。

首先，当交换机接收到一个帧时，它会检查帧中的MAC地址，并将该地址与交换机内部的MAC地址表进行比对。

如果交换机在MAC地址表中找到了目标地址，说明目标设备直接连接到交换机的一些端口上，此时交换机会将帧直接发送到相应的端口。

这个过程被称为学习，因为交换机会将源MAC地址和对应的端口映射关系添加到它的MAC地址表中。

如果交换机在MAC地址表中没有找到目标地址，它会将帧发送到除接收端口外的所有端口上。

这是因为交换机没有确定目标设备的位置，所以需要将帧广播到局域网中的所有设备。

这个过程称为广播。

在广播过程中，交换机会将源MAC地址和对应的端口映射关系加入到MAC地址表中。

最后，当目标设备接收到帧之后，它会将帧中的目的MAC地址与自己的MAC地址进行比对。

如果两者一致，说明帧是发送给自己的，目标设备就会处理这个帧。

如果不一致，目标设备会直接丢弃这个帧。

这个过程被称为转发，因为交换机将帧从一个接口转发到另一个接口。

除了基本的学习、广播和转发功能之外，以太网交换机还具有一些其他的功能，比如冲突处理机制。

在早期的以太网中，由于所有设备都可以同时访问物理介质，会导致很多冲突。

为了解决这个问题，以太网交换机引入了冲突域的概念。

冲突域是指一个物理子网中，所有设备共享的物理介质。

通过将每个端口连接的设备划分到独立的冲突域中，以太网交换机可以有效地减少冲突。

当一个帧从一个冲突域发送到另一个冲突域时，交换机会将帧拆分成更小的帧，并为每个帧分配不同的传输时间。

以太网交换机工作原理
以太网交换机是一种网络设备，用于在局域网（LAN）中转
发以太网帧。

它的工作原理如下：
1. MAC地址学习：当交换机收到一个以太网帧时，它会提取
帧中的目标MAC地址，并将该地址与输入端口关联起来，以
此学习哪个MAC地址位于哪个端口。

交换机将这些信息记录
在一个地址表中。

2. MAC地址转发：一旦交换机学习到某个MAC地址位于特
定的端口上，它将只向该端口转发帧，而不是向所有端口广播。

这种方式可以提高网络的效率和安全性。

3. 广播和未知目标处理：当交换机收到一个广播帧时，它会将该帧发送到所有的端口上，以便其他设备能够接收到。

对于目标MAC地址未知的帧，交换机将其发送到除接收端口外的所
有端口上。

4. 数据转发速度：以太网交换机通常具有高速转发能力。

它能够以硬件方式进行帧的交换和转发，这使得数据能够以线速进行传输，减少了网络延迟。

5. VLAN支持：一些以太网交换机支持虚拟局域网（VLAN）
功能。

VLAN可以将一个物理局域网划分为多个逻辑上的局域网，实现隔离和安全性。

总的来说，以太网交换机通过学习和转发MAC地址来提高网
络效率和安全性。

它有效地减少了网络拥塞和冲突，提供了快速而可靠的数据传输。

交换机的⼯作原理交换机的⼯作原理⼀、概述以太⽹交换机（以下简称交换机）是⼯作在OSI参考模型数据链路层的设备，外表和集线器相似。

它通过判断数据帧的⽬的MAC地址，从⽽将帧从合适的端⼝发送出去。

交换机的冲突域仅局限于交换机的⼀个端⼝上。

⽐如，⼀个站点向⽹络发送数据，集线器将会向所有端⼝转发，⽽交换机将通过对帧的识别，只将帧单点转发到⽬的地址对应的端⼝，⽽不是向所有端⼝转发，从⽽有效地提⾼了⽹络的可利⽤带宽。

以太⽹交换机实现数据帧的单点转发是通过MAC地址的学习和维护更新机制来实现的。

以太⽹交换机的主要功能包括MAC地址学习、帧的转发及通信过滤和避免回路。

以太⽹交换机是⽤5个基本操作来完成功能：学习、⽼化、泛洪、选择性转发、过滤。

学习：交换机MAC地址表包含MAC地址和其对应的端⼝。

每⼀个帧进⼊交换机时，交换机审查源MAC地址，进⾏查找，如果MAC 地址表中没包含这个MAC地址，交换机创建⼀个新的条⽬，包括源MAC地址和接收的端⼝。

以后如果有去往这个MAC地址的帧，交换机则往对应的端⼝进⾏转发。

⽼化：交换机中的MAC地址条⽬有⼀个⽣存时间。

每学到⼀个MAC地址条⽬，都附加⼀个时间值。

随着时间的流逝，该数值⼀直减⼩，当数据值减⼩到0的时，清除该MAC 地址条⽬。

如果有包含该MAC地址的新的帧到达，则刷新MAC地址的⽼化时间值。

泛洪：如果交换机收到⼀个数据帧，则可在交换机的MAC地址表中找，若找不到该数据帧的⽬的MAC地址，交换机转发该数据帧到除接收端⼝以外的所有端⼝，即⼴播该数据帧。

如果交换机收到⼀个⼴播的数据帧，即数据帧的⽬的MAC地址是“FFFFFFFFFFFF”，交换机也会转发该数据帧到除接收端⼝外的所有端⼝。

因为没有设备的MAC地址是“FFFFFFFFFFFF”，交换机根据数据帧的源MAC地址进⾏学习，永远也不会学到这个MAC 地址。

选择性转发：交换机根据帧的⽬的MAC地址进⾏转发。

当交换机收到某个数据帧时，交换机在MAC地址表中查找该数据帧的⽬的MAC地址，如果交换机已经学到这个MAC 地址，数据帧将被转发到该MAC地址的对应的端⼝，⽽不⽤泛洪到所有的端⼝。

3.2以太网交换机3.2.1 以太网交换机的工作原理图3.7 以太网交换机交换机用以替代集线器将 PC、服务器和外设连接成一个网络。

因为集线器是一个总线共享型的网络设备，在集线器连接组成的网段中，当两台计算机通讯时，其它计算机的通讯就必须等待，这样的通讯效率是很低的。

而交换机区别于集线器的是能够同时提供点对点的多个链路，从而大大提高了网络的带宽。

图3.8 以太网交换机中的交换表交换机的核心是交换表。

交换表是一个交换机端口与MAC地址的映射表。

一帧数据到达交换机后，交换机从其帧报头中取出目标MAC地址，通过查表，得知应该向哪个端口转发，进而将数据帧从正确的端口转发出去。

如图3.13所示，当左上方的计算机希望与右下方的计算机通讯时，左上方主机将数据帧发给交换机。

交换机从e0端口收到数据帧后，从其帧报头中取出目标MAC地址0260.8c01.4444。

通过查交换表，得知应该向e3端口转发，进而将数据帧从e3端口转发出去。

我们可以看到，在e0、e3端口进行通讯的同时，交换机的其它端口仍然可以通讯。

例如e1、e2之间仍然可以同时通讯。

如果交换机在自己的交换表中查不到该向哪个端口转发，则向所有端口转发。

当然，广播数据报（目标MAC地址为FFFF.FFFF.FFFF的数据帧）到达交换机后，交换机将广播报文向所有端口转发。

因此，交换机有两种数据帧将会向所有端口转发：广播帧和用交换表无法确认转发端口的数据帧。

交换机的核心是交换表。

那么交换表是如何得到的呢？交换表是通过自学习得到的。

我们来看看交换机是如何学习生成交换表的。

交换表放置在交换机的内存中。

交换机刚上电的时候，交换表是空的。

当0260.8c01. 1111主机向0260.ec01.2222主机发送报文的时候，交换机无法通过交换表得知应该向哪个端口转发报文。

于是，交换机将向所有端口转发。

虽然交换机不知道目标主机0260.ec01.2222在自己的哪个端口，但是它知道报文是来自e0端口。

交换机工作原理交换机是网络中的重要设备，负责在局域网中实现数据包的转发和交换。

它通过学习目的地址和建立转发表，实现数据包的快速传输。

本文将从交换机的工作原理出发，详细介绍交换机的工作原理及其作用。

一、交换机的基本工作原理1.1 学习目的地址：交换机通过监听网络中的数据包，学习每个设备的MAC地址，并将这些地址存储在转发表中。

1.2 建立转发表：交换机根据学习到的MAC地址，建立转发表，记录每个设备的位置，以便快速转发数据包。

1.3 数据包转发：当交换机接收到数据包时，会查找转发表，确定数据包的目的地址，然后将数据包转发到目的设备。

二、交换机的工作模式2.1 学习模式：交换机在初始状态下处于学习模式，会监听网络中的数据包，并学习设备的MAC地址。

2.2 转发模式：一旦交换机学习到目的设备的MAC地址，就会进入转发模式，根据转发表快速转发数据包。

2.3 广播模式：当交换机无法找到目的设备的MAC地址时，会将数据包广播到所有端口，以寻找目的设备。

三、交换机的优点3.1 提高网络性能：交换机能够实现数据包的快速转发，提高网络的传输效率。

3.2 增强网络安全：交换机能够根据MAC地址过滤数据包，增强网络的安全性。

3.3 支持多种网络协议：交换机能够支持多种网络协议，适用于不同类型的网络环境。

四、交换机的分类4.1 传统交换机：传统交换机采用存储转发方式进行数据包的转发，适用于小型网络环境。

4.2 三层交换机：三层交换机能够实现路由功能，支持不同网络之间的通信。

4.3 可管理交换机：可管理交换机具有远程管理功能，可以对交换机进行监控和配置。

五、交换机的应用领域5.1 企业网络：交换机在企业网络中起到连接各个部门设备的作用，实现内部通信和数据传输。

5.2 数据中心：交换机在数据中心中扮演关键角色，支持大规模数据传输和处理。

5.3 云计算：交换机在云计算环境中能够实现虚拟化网络的搭建，支持大规模的虚拟机通信。

总结：交换机作为网络中的重要设备，通过学习目的地址和建立转发表，实现数据包的快速传输。