交换机工作原理(数据通信原理抓包展示)

实验报告实验拓扑：

实验环境：

Cisco Packet Tracer

实时模式中建立拓扑，仿真模式中进行演示

实验目标：了解交换机的工作原理

了解交换机的工作流程

了解数据链路层的功能

Switch工作原理：转发，根据MAC表转发数据；

学习：查看源目标地址，没有就学习，同时记录端口；

广播：再查目标MAC地址，如果没有查到，就进行广播，查到了就、

进行单播；

更新：MAC老化时间为300秒。

Switch的作用：分割冲突域。

交换方式：存储转发、直接转发和分段转发。

OSI：交换机属于OSI七层模型里的第二层。

仿真ARP：进行仿真之前，先ping一下网络通与否如下，

点击PC，desktop（桌面），run command prompt（运行命令提示）

ping一下各PC的IP地址，看网络是否畅通（网络畅通显示如下）

之后进入仿真模式，在edit filter（编辑筛选器）中选择ARP,ICMP.再次“ping”PC-0,到目标地址192.168.1.5

首先，查看“信封”里的信息，白“信封”：OSI模型3层里包括了源地址、目标地址，和ICMP信息类型。“Outbound PDU Details”中是数据包的详细内容。

如图所示：

之后将数据发出，首先由switch0的端口1接收了这个帧，这时，可以看到OSI中的信息，包括源MAC地址，源IP地址和目标IP地址，接收端口为fastEthernet0/1，数据将要传输的路径端口为fastEthernet0/2和fastEthernet0/24,。在“Inbound PDU Details”中，能看到源MAC，但看不到目标MAC，这说明switch0通过学习功能，学习到了源MAC，但没有学习到目标MAC。在这个过程中，数据链路层也发挥了其作用——封帧。

如图所示：

在没有目标MAC的情况下，switch0将进行广播，同时从fastEthernet0/2和fastEthernet0/24端口发出数据帧。如图所示：

由于PC1的IP地址是192.168.1.3，它不是目标地址从而被拒绝。

Switch1接到数据帧后，同switch0一样，通过学习知道了源MAC，但还不知道目标MAC，所以也要进行广播。如图所示：

广播从switch1的fastEthernet0/1和fastEthernet0/2将数据帧传出，由于PC2的IP地址为192.168.1.4，不是目标地址而被拒绝（与PC1一样）。所以收到数据的只有PC3，IP地址为

192.168.1.5

此时，便可查看目标MAC了，（目标MAC：0010.113C.2451），在“in layers”中，192.168.1.2作为源地址，192.168.1.5作为目标地址，而在“out layers”（传出数据）中，192.168.1.5是作为源地址，192.168.1.2作为目标地址（由于ping是双向的，因此PC0 ping PC3时，PC3收到包后要返回数据进行回应，整个过程才算完整。通常情况下如果在PC0端看到ping包超时是由于发出数据后对方无回应；另一种情况，如果提示目标不可达是PC0端数据无法发出，可能就是配置或链路问题了）。如图所示：

PC3传出数据包，目标地址为192.168.1.2

switch1接到数据，通过学习，也知道了源MAC(之前的目标MAC)：

0010.113C.2451，此时，知道了两个MAC地址，就不再进行广播，只进行单播。如图所示：

进行单播：因为通过学习功能，switch1已经知道了双方的MAC地址，所以在进行单播的过程中数据帧就不经过switch1 fastEthernet0/1端口。如图所示：

Switch0此时开始学习，也知道了MAC地址0010.113C.2451，同时，switch0还知道另外一个MAC地址00D0.583C.B20B（因为之前传输数据帧的时候就已经学习了）。如图所示：

之后数据帧就不经过switch0 fastEthernet0/2端口，如图所示

从图中可以看到MAC0010.113C.2451>>00D0.583C.B20B，是由MAC地址为

C0010.113C.2451的主机将数据传给了MAC地址为00D0.583C.B20B的主机。

此后的传输就只进行单播了（仅限于PC0 to PC3，其他的先广播再单播，与上同理）。如图所示：

广播演示：