POST：交换机工作原理与基本配置

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最常见的交换机是以太网交换机，工作在OSI参考模型的第二层。

OSI参考模型（Open System Interconnect）

  • 应用层：为应用程序提供服务
  • 表示层：数据格式转化、数据加密
  • 会话层：建立、管理、维护会话
  • 传输层：建立、管理、维护端到端的连接
  • 网络层：IP选址、路由选择
  • 数据链路层：介质访问、链路管理
  • 物理层

以太网交换机

工作原理

  1. 工作层次：数据链路层

  2. 重要构成：高带宽的背部总线，内部交换矩阵

  3. 工作内容

    • 进行端口对之间的数据传输/转发数据报文

    • 维护MAC地址表（端口地址表）

      该表记录了每个端口下所包含的主机的MAC地址，在交换机上电后自动建立，保存在RAM中，自动维护。

    RAM即随机访问存储器，相当于电脑的内存条，运行内存，具有易失性，断电后，数据就会清空。

    • 隔离冲突域

      需要转发数据帧时，交换机会查看MAC地址表，根据数据帧的目的MAC转发到指定的端口，不会转发到其它端口，这样每一台主机都只会收到跟自己有关的数据，不会相互影响。

      因此，交换机之所以能够隔离冲突域，是因为交换机有地址学习（生成MAC地址表）的能力，并且按照MAC地址表转发数据。

主要功能

自学习

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。

通过一个实例来说明：假设有一台以太网交换机（其交换表一开始为空），它包括4个接口，各连接一台计算机，其MAC地址分别是A，B，C和D。

  1. A先向B发送一帧，从接口1进入到交换机。
  2. 交换机收到帧后，先查找交换表，没有查到应从哪个接口转发这个帧。
  3. 交换机把这个帧的源地址A和接口1写入交换表中，并向除接口1以外的所有接口广播这个帧。
  4. C 和 D 将丢弃这个帧，因为目的地址不对。只B才收下这个目的地址正确的帧（也称过滤）。

从新写入交换表的项目（A，1）可以看出，以后不管从哪一个接口收到帧，只要其目的地址是A，就应当把收到的帧从接口1转发出去。

  1. 接下来B通过接口3向A发送一帧。
  2. 交换机查找交换表，发现交换表中的MAC地址有A.表明要发送给A的帧（即目的地址为A的帧）应从接口1转发。
  3. 交换机把这个帧的源地址B和接口3写入交换表中，把这个帧传送到接口1转发给A。

转发/过滤

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

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（STP）避免回路的产生，同时允许存在后备路径。

STP(Spanning Tree Protocol)

通过阻断冗余链路，使一个有回路的桥接网络修剪成一个无回路的树形拓扑结构。