以太网交换机工作原理
以太网交换机原理动画演示
以太网交换机原理动画演示以太网交换机是计算机网络中非常重要的设备，它起到了连接各种网络设备的关键作用。
为了更好地理解以太网交换机的工作原理，下面我将通过动画演示的方式来详细介绍。
1. 动画开始进入动画演示，我们首先看到一个以太网交换机的示意图。
交换机由多个端口组成，每个端口都可以连接一个网络设备，如计算机、服务器等。
2. 帧的传输在动画中，我们可以看到有多个设备同时向交换机发送数据帧。
数据帧是网络通信中最基本的单位，它包含了源MAC地址、目的MAC 地址、数据等信息。
3. MAC地址和端口的映射交换机接收到一个数据帧后，会先读取其中的目的MAC地址。
它会查找自己的转发表，判断目的MAC地址所对应的端口。
如果表中有对应的记录，交换机会将数据帧直接转发到目标端口；如果表中没有对应的记录，交换机则会进行广播操作。
4. 广播和学习过程在动画中，当交换机发现没有对应的记录时，它会将数据帧广播到所有的端口上，这样所有连接在交换机上的设备都能收到该数据帧。
同时，交换机还会将源MAC地址和接收到该帧的端口记录在转发表中，这样下次如果有数据要发送给该MAC地址，交换机就能够根据表中的记录直接转发，而无需进行广播操作。
5. 学习和转发表的更新在动画的演示中，我们可以看到转发表会不断地更新。
当交换机接收到一个数据帧时，它会查找源MAC地址在转发表中的记录。
如果有对应的记录，则更新记录中的端口信息；如果没有对应的记录，则添加一条新的记录。
这样，交换机能够根据最新的转发表信息来决定如何转发数据帧。
6. 数据的转发根据转发表的信息，交换机会将数据帧直接转发到目标端口，而无需广播到所有的端口上。
这样，交换机提供了高效的数据转发，避免了数据在网络中的冲突和碰撞。
7. 动画结束通过动画演示，我们对以太网交换机的工作原理有了更深入的了解。
交换机的核心功能是通过学习和转发表的维护，实现了有效的数据转发。
它使得网络通信更加高效可靠，成为了现代计算机网络中不可或缺的设备。
以太网交换机的工作原理
以太网交换机的工作原理
以太网交换机是一种用于局域网的网络设备，它可以实现局域网内部计算机之
间的数据交换和通信。
它的工作原理主要包括数据帧转发、地址学习、流量控制和碰撞域隔离等方面。
下面我们将详细介绍以太网交换机的工作原理。
首先，以太网交换机通过端口连接各个计算机，当一台计算机发送数据帧时，
交换机会接收到这个数据帧，并通过目的地址来确定应该将数据帧转发到哪个端口。
这样，交换机可以实现数据帧的精确转发，避免了广播风暴和网络拥堵的问题。
其次，以太网交换机还具有地址学习的功能。
当交换机接收到一个数据帧时，
它会学习源地址和端口的对应关系，并将这个信息存储在转发表中。
这样，在下次需要发送数据帧时，交换机就可以根据目的地址在转发表中查找对应的端口，从而实现数据帧的快速转发。
此外，以太网交换机还可以实现流量控制。
当交换机接收到大量的数据帧时，
它可以通过缓存和队列管理来控制数据的流量，避免网络拥堵和数据丢失的问题。
这样可以保证网络的稳定性和可靠性。
最后，以太网交换机还可以实现碰撞域隔离。
在以太网中，如果多台计算机同
时发送数据帧，就会产生碰撞，从而影响网络的正常运行。
而交换机可以通过端口隔离的方式，将不同的计算机划分到不同的碰撞域中，从而避免了碰撞的发生，提高了网络的传输效率。
综上所述，以太网交换机通过数据帧转发、地址学习、流量控制和碰撞域隔离
等功能，实现了局域网内部计算机之间的快速、稳定和可靠的数据交换和通信。
它在现代网络中起着非常重要的作用，是局域网中不可或缺的网络设备之一。
交换式以太网工作原理
交换式以太网工作原理
交换式以太网是一种广泛应用于计算机网络中的局域网技术。
它的工作原理是基于数据包交换和MAC地址的。
下面是交换
式以太网的工作过程：
1. 数据包传输：当一台计算机发送数据时，数据被分成较小的数据包，并添加上目的MAC地址和源MAC地址信息。
2. 交换机的接收：交换机接收到数据包后，会检查数据包的目的MAC地址。
3. 寻址表：交换机维护一个寻址表，记录着网络中各个设备的MAC地址和对应的接口。
4. 学习过程：当交换机接收到一个数据包时，它会查找寻址表，以确定目的MAC地址所对应的接口。
如果目的MAC地址不
在寻址表中，交换机会将数据包发送到所有的接口（广播）。
5. 数据包转发：交换机根据目的MAC地址将数据包转发到正
确的接口上，并学习到数据包的源MAC地址和对应的接口。
6. 冲突域分割：由于交换式以太网采用全双工通信，交换机将每个接口分割成一个独立的冲突域，因此可以同时进行数据的发送和接收，避免了数据冲突。
7. 数据包交换：交换机根据接收到的数据包的目的MAC地址，将数据包转发到目标设备，而不会广播到整个网络。
总的来说，交换式以太网通过学习MAC地址和使用交换机进行数据包转发，实现了高效的数据传输和冲突域分割，提高了网络性能和可靠性。
工业以太网交换机原理与应用
工业以太网交换机原理与应用一、工业以太网交换机原理1.MAC地址学习：每个连接到交换机上的设备都有一个唯一的MAC地址。
交换机通过监控传入和传出的数据包，学习每个设备的MAC地址和其所在的端口。
这样交换机就能够在接收到数据包时快速找到目标设备的地址并将数据包发送至对应端口，从而实现数据的快速交换。
2.交换/转发机制：工业以太网交换机一般支持两种交换/转发机制：存储转发和直接转发。
存储转发会在接收到一个数据包后，先对其进行检查，然后将其存储在内存中，然后再判断目标设备的MAC地址，最后将数据包转发至对应端口。
直接转发则是在接收到数据包后立即进行判断，然后将其转发至目标端口，没有存储的过程。
存储转发相对于直接转发具有更好的稳定性和可靠性，但是速度上稍慢一些。
3.路由/交换表：交换机内部有一个路由/交换表，用于记录每个设备的MAC地址以及与之相对应的端口。
当交换机接收到一个数据包时，需要通过查询路由/交换表找到目标设备的MAC地址，并将数据包发送至相应的端口。
4.广播和多播：交换机能够将广播和多播数据包同时发送至所有连接的设备。
广播数据包的目标设备为所有设备，而多播数据包的目标设备是选择性的一组设备。
广播和多播在工业网络中常用于设备配置和组网等应用。
二、工业以太网交换机应用1.工业自动化：工业以太网交换机广泛应用于各类工业自动化系统中，如工业控制系统、机器人控制系统等。
它们通过连接各类工业设备，实现了数据的实时交互和控制。
2.物联网：随着物联网的兴起，工业以太网交换机越来越多地应用于物联网相关的设备和系统中。
例如，智能家居和智能建筑中的各类设备和传感器可以通过工业以太网交换机进行数据交互和控制。
3.视频监控：工业以太网交换机也广泛应用于视频监控系统中。
通过连接各类摄像机和监控设备，交换机可以实现视频流的传输和监控信号的分发。
4.机房建设：在大型机房中，工业以太网交换机是实现设备之间连接和数据交换的重要设备。
以太网交换机工作原理
以太网交换机工作原理交换机是用来连接局域网的主要设备，交换机能够根据以太网帧中目标地址智能的转发数据，因此交换机工作在数据链路层。
交换机分割冲突域，实现全双工通信。
交换机数据转发原理1：交换机A在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机A查找MAC地址表,查看是否有此MAC地址若没有，学习主机11的MAC地址交换机A向其他所有端口发送广播交换机数据转发原理2：换机B在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机B查看MAC地址表，查看是否有此MAC地址若没有，学习源MAC地址和端口号交换机B向所有端口广播数据包主机22，查看数据包的目标MAC地址不是自己，丢弃数据包交换机数据转发原理3：主机33，接收到数据帧主机44，丢弃数据帧交换机数据转发原理4：交换机B在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机B学习源MAC地址和端口号交换机B查看MAC地址表，根据MAC地址表中的条目，单播转发数据到端口3交换机数据转发原理6：学习通过学习数据帧的源MAC地址来形成的MAC地址表广播若目标地址在MAC地址表中没有，交换机则向除接收到该数据帧的端口外的其他所有端口广播该数据帧转发若目标地址在MAC地址表中存在，交换机根据MAC地址表单播转发数据帧更新交换机MAC地址表的老化时间是300秒，即MAC地址在MAC地址表中存在的时间。
交换机若发现一个帧的入端口和MAC地址表中源MAC地址的所在端口不同，交换机将MAC 地址重新学习到新的端口交换机的工作模式单工只有一个信道，传输方向只能是单向的半双工只有一个信道，在同一时刻，只能是单向传输全双工双信道，同时可以有双向数据传输交换机的三种交换方式：1.直通转发（Cut-through）2.存储转发（Store-and-forward ）3.碎片隔离（FragmentFree ）7字节 1字节 6字节 6字节 2字节 多达1500字节 4字节碎片隔离：检查前64字节的数据，没有增加显著的延迟7字节 1字节 6字节 6字节 2字节 多达1500字节 4字节存储转发：对所有的错误进行检查，延迟高。
ethernet switch工作原理
ethernet switch工作原理一、引言Ethernet switch（以太网交换机）是现代网络中常见的设备，它在局域网中起到连接多个设备的作用。
本文将介绍以太网交换机的工作原理，包括其基本功能、数据转发机制和工作模式。
二、基本功能以太网交换机是用来构建局域网（LAN）的关键设备之一。
它主要有两个基本功能：数据帧的转发和广播域的隔离。
1. 数据帧的转发当一个数据帧进入以太网交换机的端口时，交换机会读取帧中的目标MAC地址。
根据交换机的转发表，交换机会将该帧转发到相应的端口，以便达到目标设备。
这种转发方式被称为无碰撞、无冲突和无广播的点对点通信。
2. 广播域的隔离以太网交换机能够将局域网分割成多个互相隔离的广播域。
当一个设备发送广播帧时，交换机会将该广播帧发送到所有其他端口，以确保它能够被局域网中的所有设备接收到。
然而，交换机会阻止广播帧跨越不同的广播域，以避免广播风暴和网络拥塞。
三、数据转发机制以太网交换机的数据转发机制是其工作原理的核心。
它通过学习和转发机制来实现数据的高效转发。
1. 学习机制当一个数据帧进入交换机的端口时，交换机会将源MAC地址和其所在端口的映射关系记录在转发表中。
这个过程称为学习机制。
通过学习机制，交换机能够了解到哪个MAC地址位于哪个端口，从而在转发数据时能够快速定位目标端口。
2. 转发机制当交换机接收到一个数据帧时，它会通过目标MAC地址查找转发表，找到目标地址对应的端口。
如果转发表中存在该目标地址的记录，交换机会将数据帧转发到相应的端口。
如果转发表中不存在该目标地址的记录，交换机会将该数据帧广播到所有其他端口，以便学习到新的MAC地址。
四、工作模式以太网交换机有两种常见的工作模式：存储转发和剪辑转发。
1. 存储转发存储转发是一种保证数据帧完整性的转发模式。
当交换机接收到一个数据帧时，它会先将整个数据帧存储在缓冲区中，然后再进行校验和处理。
只有当数据帧没有错误时，交换机才会将该帧转发出去。
以太网交换机的工作原理
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。
以太网交换机的工作原理及功能
以太网交换机是数据链路层的机器，是基于以太网传输数据的交换机，使用物理地址（MAC地址），48位，6字节。
其工作原理为：当接受到一个广播帧时，它会向除接受端口之外的所有端口转发。
当接受到一个单播帧时，检查其目的地址并对应自己的MAC地址表，如果存在目的地址，那么转发，如果不存在那么泛洪（广播），广播后如果没有主机的MAC地址与帧的目的MAC地址相同，那么丢弃，假设有主机相同，那么会将主机的MAC自动添加到其MAC地址表中。
交换机分割冲突域，每个端口独立成一个冲突域。
每个端口如果有大量数据发送, 那么端口会先将收到的等待发送的数据存储到寄存器中,在轮到发送时再发送出去。
以太网交换机的应用非常广泛，在大大小小的局域网中都可以见到它们的身影。
例如丰润达系列以太网交换机，性能稳定，档次齐全，价格优势，应用最为普遍。
另外以太网交换机端口速率可以不同，工作方式也可以不同，如可以提供10M、100M、1000M的带宽、提供半双工、全双工、自适应的工作方式等。
以太网交换机的主要功能：
1、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。
2、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/组播帧那么转发至所有端口）。
3、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防止回路的产生，同时允许存在后备路径。
以太网交换机技术原理
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。
以太网交换机工作原理
以太网交换机工作原理端口是交换机与其他网络设备连接的接口，可以是电缆插口或者无线信号接收器。
每个端口有一个唯一的物理地址，称为MAC地址。
交换矩阵是连接交换机各个端口的核心部件，它负责将数据包从一个端口转发到另一个端口。
交换矩阵可以通过多种技术实现，常见的有Shared Memory（共享内存）和Crossbar（交叉开关）。
MAC地址学习表是交换机用来记录端口与MAC地址之间的对应关系的表格。
当交换机接收到一份数据包时，会查看数据包中的源MAC地址，并将其与接收到数据包的端口对应起来，记录在学习表中。
这样在转发数据包时，交换机只需要查找目的MAC地址对应的端口即可。
转发表是交换机用来存储转发规则的表格。
转发表中记录了不同的目的MAC地址与相应的输出端口之间的对应关系。
当交换机接收到一份数据包时，会查询转发表，并根据目的MAC地址找到相应的输出端口，然后将数据包转发出去。
1.学习阶段：当交换机接收到一份数据包时，会查看数据包中的源MAC地址，并将其与接收到数据包的端口对应起来，记录在MAC地址学习表中。
如果学习表中已存在该MAC地址，则更新相应端口的记录。
2.转发阶段：当交换机接收到一份数据包时，会查询转发表，并根据目的MAC地址找到相应的输出端口，然后将数据包转发出去。
如果转发表中不存在目的MAC地址的记录，则进行广播操作，将数据包发送到所有其他端口上。
3.过滤阶段：交换机还可以对接收到的数据包进行过滤操作，根据设置的规则过滤掉无效的、不安全的或超出容量的数据包。
这可以提高网络的安全性和性能。
4.路由器连接：以太网交换机通常用于构建局域网，但如果需要连接到其他局域网或广域网，则需要通过路由器进行连接。
交换机和路由器之间的连接通常是通过一个特定的端口来实现的。
总结起来，以太网交换机通过学习和转发表格，实现数据包的转发和广播。
它可以提供高速、安全的网络连接，提高网络传输的可靠性和稳定性。
通过连接多个交换机和路由器，可以构建复杂的网络拓扑，满足不同规模和需求的网络通信。
以太网交换机工作原理
以太网交换机工作原理
以太网交换机是一种用于局域网中的网络设备，它通过将网络数据包从源地址转发到目标地址，实现了网络中各个设备之间的通信。
以太网交换机的工作原理可以简述为帧转发、自学习和广播控制。
首先，以太网交换机实现帧转发。
当一个数据包到达以太网交换机的某个端口时，交换机会检查这个数据包的目标MAC地址。
如果该目标地址已存在于交换机的MAC地址表中，交换机将会通过对应的端口转发该数据包。
如果目标地址不存在于MAC地址表中，交换机会通过广播方式将数据包发送到所有其他端口，然后继续观察数据包的源MAC地址，并将该地址与接收到的数据包绑定到MAC 地址表中。
其次，以太网交换机通过自学习机制来完善MAC地址表。
当数据包从某个端口经过交换机时，交换机会观察源MAC地址和端口的对应关系，并将这个关系记录到MAC地址表中。
当再次接收到目标MAC地址与已知源MAC地址的数据帧时，交换机会快速找到目标MAC地址对应的端口，并只将该数据包转发到该端口，这样可以减少网络中不必要的数据发送，提高了网络的传输效率。
最后，以太网交换机通过广播控制机制来实现网络中广播数据的控制和管理。
即当一个数据包传输到以太网交换机的端口时，交换机会判断该数据包是否为广播数据包。
如果是广播数据包，交换机会将该数据包广播到所有其他端口上。
这样确保了局域网中广播数据的传播，同时也保证了网络中的广播数据的控制和管理。
总的来说，以太网交换机工作原理是基于三个关键机制：帧转发、自学习和广播控制。
通过这些机制，以太网交换机实现了对数据的高效转发和管理，提高了网络中设备之间的通信效率，同时也保证了网络的安全性和稳定性。
以太网交换机技术原理
以太网交换机技术原理以太网交换机的基本原理是通过多个以太网端口来接收和转发数据帧。
每个端口相当于一条通道，可以连接一个或多个计算机。
当一台计算机要发送数据时，它会将数据封装成数据帧，并将数据帧发送给交换机的一些端口。
交换机收到数据帧后，会读取其中的目标MAC地址，然后通过学习和转发的方式将数据帧发送给目标计算机。
交换机学习和转发数据帧的过程主要包括三个步骤：学习、过滤和转发。
学习：交换机收到数据帧后，会提取出数据帧中的源MAC地址，并将这个地址和收到这个数据帧的端口绑定在一起，形成一个表项。
这样，交换机就学会了源MAC地址所对应的端口。
如果收到的数据帧中的源MAC地址已经存在于之前的表项中，交换机会更新这个表项的时间戳。
学习的过程可以通过交换机的学习模块完成，该模块通常是一个CAM（Content-Addressable Memory）表。
过滤：交换机会检查数据帧的目标MAC地址，并与之前学习到的表项进行匹配。
如果目标MAC地址在表项中存在，则说明目标计算机直接连接在与该表项对应的端口上，交换机会直接转发数据帧到这个端口上。
如果目标MAC地址在表项中不存在，交换机会将数据帧广播到除了收到数据帧的端口之外的所有端口，这样可以确保数据帧能够传输到目标计算机。
转发：在进行广播之后，交换机会等待所有连接的计算机响应。
如果有计算机回应，交换机会将这个计算机的MAC地址和所在端口加入到学习表中，下一次发送该计算机的数据帧时可以直接转发到这个端口。
如果没有计算机回应，交换机会丢弃数据帧，避免网络拥堵。
除了学习和转发功能，以太网交换机还有一些其他的功能。
例如：虚拟局域网（VLAN）的实现，可以将交换机的端口划分为不同的虚拟局域网，实现隔离和安全性；链路聚合（Link Aggregation）的实现，可以将多个端口绑定在一起，提高带宽和冗余性；流控和管理功能，可以对流量进行限速和精细的管理等。
总结起来，以太网交换机的技术原理是通过学习和转发方式来实现计算机之间的数据交换，同时可以提供很多其他的功能来满足网络的需求。
以太网交换机结构和原理
以太网交换机结构和原理1.物理结构:交换机的内部由多个交换模块组成，通常包括端口管理模块、转发引擎和交换矩阵。
端口管理模块负责管理每个端口的状态，包括连接状态、速度和双工模式等。
转发引擎用来处理数据包的转发和接收，以及生成和更新MAC地址表。
交换矩阵是交换机的核心部分，负责实现快速、准确的数据包转发。
2.数据转发和交换算法:以太网交换机的关键任务是根据数据包的目的MAC地址转发数据包。
当交换机接收到数据包时，它会通过查找MAC地址表来确定数据包的目的地址所对应的端口。
如果交换机的MAC地址表中没有对应的地址，它会广播数据包到所有连接的端口上。
交换机使用不同的交换算法来确定数据包的转发路径。
其中，最常用的算法是学习算法和转发算法。
学习算法用来学习和记录设备之间的MAC 地址和端口的对应关系，以建立和更新MAC地址表。
转发算法用来确定数据包的转发路径，以保证数据包能够快速、准确地到达目的地。
3.网络流量控制:流量控制的主要方法包括速率限制、拥塞控制和碰撞检测。
速率限制用来限制每个端口进出的数据包速率，以避免网络拥堵。
拥塞控制主要针对网络中的拥塞情况，通过调整转发速率，避免数据包堆积和丢失。
碰撞检测用来检测并解决网络中的碰撞问题，以确保数据的可靠传输。
此外，以太网交换机还支持虚拟局域网（VLAN）的功能。
VLAN可以通过将不同的设备划分到不同的虚拟网络中，以实现安全隔离和更好的网络性能。
总结起来，以太网交换机通过物理结构、数据转发和交换算法以及网络流量控制来实现多个设备之间的数据传输。
它的设计和实现使得局域网中的数据传输更加高效、可靠，并且支持多种功能，如VLAN等。
随着技术的发展，以太网交换机的性能和功能还将不断提升，以适应不断变化和发展的网络需求。
以太网交换机结构和原理
以太网交换机结构和原理以太网交换机是一种基于以太网技术的网络设备，主要用于实现局域网的数据交换。
它的主要作用是根据目的MAC地址和端口的对应关系，将数据包从一个端口复制并转发给目标端口，从而实现数据的快速传输和转发。
下面将从交换机的结构和原理两方面进行详细介绍。
一、交换机的结构1.交换机的外部结构交换机通常具有多个接口，用于连接多台终端设备，如计算机、服务器、打印机等。
每个接口都有一个端口号，用于标识不同的接口。
交换机能够通过不同的端口号将数据发送到相应的接口。
2.交换机的内部结构交换机内部通常包含以下几个主要部分：（1）端口：交换机的每个端口都与一个终端设备相连，可以通过端口来接收和发送数据。
（2）转发引擎：转发引擎是交换机的核心部分，主要负责实现数据包的转发和处理。
转发引擎通常由ASIC芯片（专用集成电路）组成，能够对数据包进行快速处理和转发。
（3）存储器：交换机通常具有一定的存储器容量，用于存储MAC地址表、数据包缓存等。
（4）控制板：控制板通常由CPU、操作系统和管理功能组成，用于控制和管理交换机的运行。
二、交换机的工作原理交换机的工作原理主要有两种模式：存储转发模式和直通模式。
1.存储转发模式（1）数据接收：当交换机接收到一个数据包时，首先会通过物理层和数据链路层的处理将数据包的帧头提取出来，并将源MAC地址记录到MAC地址表中。
（2）MAC地址表：MAC地址表存储了每个端口对应的MAC地址，以及MAC地址和接口的对应关系。
当交换机接收到一个新的数据包时，会根据源MAC地址在MAC地址表中查找对应的接口。
（3）根据MAC地址转发：如果在MAC地址表中找到了源MAC地址对应的接口，则将数据包发送到相应的接口，并更新源MAC地址的端口信息。
如果没有找到源MAC地址对应的接口，则将数据包广播到所有的端口上。
（4）根据目的MAC地址转发：当交换机接收到一个数据包时，会根据目的MAC地址在MAC地址表中查找对应的接口。
以太网交换机工作原理
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。
以太网交换机工作原理
端口1
端口2
侦头 ARP广播
PC1 MAC:1111-1111-1111
PC2
PC3
MAC:2222-2222-2222 MAC:3333-3333-3333
PC4 MAC:4444-4444-4444
一、交换机转发过程分析
场景一：所有设备刚初始化完成，PC1要发送数据给PC4。先发送ARP广播请求报文。
一、以太交换机功能特性 二、交换机转发过程分析
一、交换机转发过程分析
场景一：所有设备刚初始化完成，PC1要发送数据给PC4。先发送ARP广播请求报文。
MAC
1111-1111-1111
端口
1
SW A 端口3
侦头 ARP广播
端口1
端口2
端口3
侦头
SW B
ARP广播
MAC
端口
1111-1111-1111 3
答案：√ √ × √
扩展练习
如何利用交换机的基本功能，实现对同一个局域网中其他主机的数据监听？
课堂小结
一、交换机的基本特性 二、交换机五大基本功能（重点） 三、交换机数据转发过程（难点）
构建局 域网
端口密 度高
即插即 用
全全双双工工
端口缓存
定向转 发
二、以太交换机五大基本功能
根据数据帧目的MAC查表转发 转发 MAC条目更新周期300s 更新
学习 学习数据帧源MAC，构建转发表
处理广播数据帧
(目的MAC:FFFF-FFFF-FFFF)
广播
泛洪
处理未知数据帧
(目的MAC不在表中)
目录
随堂练习
判断题 1、以太交换机通过数据帧的源MAC构建MAC转发表，通过数据帧的
以太网交换机
面临问题
面临问题
以太网交换机作为一种数据传输设备，是局域网中重要的设备之一，内部结构端口均为同主机连接，可以在 连接多个端口的同时，实现数据传输，也不会产生冲突。除此之外，以太网交换机成本较低，可以满足不同层次 的实际需求，在大数据时代背景下，以太网交换机技术不断发展，扩展形成了很多复杂的业务。在这个过程中， 以太网交换机也面临着较为严重的安全问题，主要包括以下几个方面：第一，广播恶意攻击；第二，网络攻击； 第三，MAC地址攻击；第四，MAC恶意欺骗；第五，环路攻击。以广播恶意攻击为例，网络是一个开放的平台，交 换机在接受大流量广播数据时，就会通过广播的形式转发这些数据，如果数据的传输控制功能不够完善，那么网 络宽带就会被这些垃圾数据充满，交换机需要具备面对众多数据的传输控制功能。
应用
应用
以太网交换机应用最为普遍，价格也较便宜，档次齐全。因此，应用领域非常广泛，在大大小小的局域网都 可以见到它们的踪影。以太网交换机通常都有几个到几十个端口，实质上就是一个多端口的网桥。另外，它的端 口速率可以不同，工作方式也可以不同，如可以提供10M、100M的带宽、提供半双工、全双工、自适应的工作方 式等。
以太网交换机
交换机
01 概念
03 应用
目录
02 关键技术 04 特点
05 工作原理
07 转发方式
目录
06 面临问题
基本信息
以太网交换机是基于以太网传输数据的交换机，以太网采用共享总线型传输媒体方式的局域网。以太网交换 机的结构是每个端口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式。交换机能同时连通许多对端口，使每一 对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无冲突地传输数据。
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交换机数据转发原理12－12
• 转发 – 交换机根据MAC地址表单播转发数据帧 • 学习 – MAC地址表是交换机通过学习接收的数据帧的源MAC地址来形成 的 • 广播 – 如果目标地址在MAC地址表中没有，交换机就向除接收到该数据 帧的端口外的其他所有端口广播该数据帧 • 更新 – 交换机MAC地址表的老化时间是300秒 – 交换机如果发现一个帧的入端口和MAC地址表中源MAC地址的所 在端口不同，交换机将MAC 地址重新学习到新的端口
11
22
33
44
交换机数据转发原理12－2
A
MAC地址 11
端口号 1
• 交换机A在接收到数据帧后，执行以下操作： – 交换机A查找MAC地址表 – 交换机A学习主机11的MAC地址 – 交换机A向其他所有端口发送广播
交换机数据转发原理12－3
AA 端口3 端口3
BB
A data 端口1 data
交换机数据转发原理12－5
AA 端口3 端口3 BB
A
端口1 端口2
B 端口1data data
端口2
data
11
22
33
44
交换机数据转发原理12－6
data 在这个过程中，交换机的 33 MAC地址表中没有需要的条 目，交换机通过广播的方式， 转发了数据帧
data
44
• 主机33，接收到数据帧 • 主机44，丢弃数据帧
以太网交换机
交换机是用来连接局域网的主要设备
▪ 交换机能够根据以太网帧中目标地址智能的转发数据， 因此交换机工作在数据链路层 ▪ 交换机分割冲突域，实现全双工通信
交换机数据转发原理12－1
A
AA 端口3
B
端口3 BB
端口1
端口2
端口1
端口2
data
主机11给主机33发送一个数据帧： 目标地址：33 源地址： 11
冲突域
冲突域
广播
....
广播域
广播域
交换机内部交换方式3－1
• 存储转发
发送
缓存
交换机
FCS 校验
接收
交换机内部交换方式3－2
• 快速转发
发送
直接发送
交换机
接收
交换机内部交换方式3－3
• 分段过滤（Fragment Free ）
发送
收到64字 节后发送
冲突 检测
交换机
接收
网络设备的基本存储组件
A
端口1 端口2
端口1
B data
端口2
在这个过程中，交换机的 MAC地址表中已经学到了需 要的条目，交换机通过单播的 方式，转发了数据帧
11
22
33
44
交换机数据转发原理12－11
交换机最终的MAC地址表
MAC地址
A
11
端口号
1
44
22 33
3
2 3
MAC地址
11
端口号
3
B
44
22 33
2
3 1
系统映像文件
•
– – –
系统映像文件
是指交换机硬件驱动和软件支持程序等的压缩文件 交换机系统映像文件保存在FLASH中 文件名缺省为nos.img。
厂商设备配置文件
• 厂商设备配置文件
– 交换机基本配置文件 – 在交换机系统映像文件启动时进行基本信息的动态显示与部分功 能模块的动态加载。 – 厂商设备配置信息一般包括厂商名称、厂商网址、web相关图片、 web语言、设备类型等基本显示信息 – 厂商设备配置文件保存在FLASH中，文件名固定为vendor.cfg。 – 提供给用户的文件名格式 – <厂商缩写>-<交换机型号>-<版本号>-vendor.cfg。
端口2
端口1
端口2
11
22
33
44
交换机数据转发原理12－4
MAC地址 B
11 3
端口号
data
• 交换机B在接收到数据帧后，执行以下操作： – 交换机B查看MAC地址表 22 – 交换机B学习源MAC地址和端口号 – 交换机B向所有端口广播数据包 • 主机22，查看数据包的目标MAC地址不是自己，丢弃数据包
交换机数据转发原理12－7
AA 端口3 端口3
BB
端口1
端口2
端口1
端口2
data 这时，主机44要给主机11发送一个数据 帧： 目标地址：11 22 33 源地址： 44
11
44
交换机数据转发原理12－8
端口号
3 2
MAC地址 B
11 44
• 交换机B在接收到数据帧后，执行以下操作： – 交换机B学习源MAC地址和端口号 – 交换机B查看MAC地址表，根据MAC地址表中的条目， 单播转发数据到端口3
设备启动版本,不可更新删除，用于错误恢复等操作 3 NVRAM 1 BootROM 2 Flash
SDRAM
配置文件 Startup-config
动态表及其他运行信息 Running-config 等 软件版本 *.bin
交换机系统文件
•
– – –
交换机系统文件包括三类文件：
引导文件 系统映像文件 厂商配置文件
交换机数据转发原理12－9
端口号
1 3
MAC地址 A
11 44
• 交换机A在接收到数据帧后，执行以下操作： – 交换机A学习源MAC地址和端口号 – 交换机A查看MAC地数据帧
交换机数据转发原理12－10
AA 端口3 端口3 BB
冲突域
分割冲突域
为了提高传输效率，分割冲突域
冲突域1 冲突域2
......
冲突域3
交换机背板交换矩阵结构
交换机的每个端口访问 另一个端口时，都有一条 专有的线路，不会产生冲 突。
冲突域与广播域
广播域指接收同样广播消息的节点的集合，如：在该集合中的任 何一个节点传输一个广播帧，则所有其他能收到这个帧的节点都被 认为是该广播帧的一部分 交换机分割冲突域，但是不分割广播域，即交换机的所有端口属 于同一个广播域
• •
交换机软件版本升级就是对这三类文件的更新 方法就是用新的文件覆盖旧的文件。
引导文件
• 引导文件
– – – – – 是指引导交换机初始化等的文件，即我们通常说的ROM文件 在机架式交换机上通常为boot.rom一份文件 在盒式交换机上通常为boot.rom和config.rom两份文件。 ROM文件保存在FLASH中 文件名固定为boot.rom和config.rom。
单工、半双工与全双工
• 单工 – 只有一个信道，传输方向只能是单向的
A 例如：寻呼机
• 半双工 – 只有一个信道，在同一时刻，只能是单向传输
A • 全双工 – 双信道，同时可以有双向数据传输
B 例如：对讲机
例如：电话
B
A
B
冲突与冲突域
如果冲突过多，则传输效率就会降低
主机A
主机B
主机C
......