以太网交换机原理讲解

过滤
MAC 地址表
E0: E2: E1: E3:
A：00d0.d001.1111
00d0.d001.1111 00d0.d001.2222 00d0.d001.3333 00d0.d001.4444
E0 E2
X X
E1 E3
B：00d0.d001.3333
C：00d0.d001.2222
D：00d0.d001.4444
Segment 2
Host X 发送一个广播帧
广播风暴
Server/host X Router Y Segment 1 Broadcast
Switch A
Switch B
Segment 2
Host X 发送一个广播帧
广播风暴
Server/host X
Router Y
Segment 1
Switch A
环路问题
Broadcast Server/host
Loop
Loop
Loop
Workstations
• 面对这么多的环路，怎么办？
课程大纲
• 交换机的工作原理 • 环路带来的问题 • 解决环路问题的方法
Station A 发送一个帧（frame）给 station C 目标地址已经知道, 不再 “洪泛” 发送，直接从 E2 端口发送出去。

广播和多播帧
MAC address table
A：00d0.d001.1111
E0: E2: E1: E3:
00d0.d001.1111 00d0.d001.2222 00d0.d001.3333 00d0.d001.4444
MAC 地址表的不稳定
Server/host X Router Y Segment 1 Unicast Port 0 Switch A Port 1 Port 0 Switch B
Unicast
Port 1
Segment 2
• Host X发送一个单播帧到 Router Y • 任何一台交换机都没有学到过Router X的MAC地址 • Switch A 和 B 从各自的port 0学到Router X的MAC地址
课程大纲
• 交换机的工作原理 • 环路带来的问题 • 解决环路问题的方法
保证网络的可靠性
Access Layer
Link A Link B
Distribution Layer
SW 1 SW 2
冗余拓扑
Server/host X
Router Y Segment 1
Segment 2
•在冗余拓扑中，出现了环路（loop）
冗余拓扑
Server/host X
Router Y Segment 1
Segment 2
环路（loop）带来的问题： 广播风暴 帧的重复复制 交换机 MAC 地址表的不稳定
广播风暴
Server/host X Router Y Segment 1 Broadcast Switch A
Switch B
复制出多个重复的帧
Server/host X Unicast Unicast Router Y Segment 1
Unicast
Switch B
Switch A
Segment 2
• Host X 发送一个单播帧到 Router Y • 任何一台交换机都没有学到过Router Y的MAC地址 • Router Y 将收到两个完全一样的重复帧
Segment B
1/2 Station B
交换机的三个功能
– 地址学习 – 转发/过滤来自百度文库– 避免环路
地址学习
MAC 地址表
A：00d0.d001.1111
E0 E2
E1 E3
B：00d0.d001.3333
C：00d0.d001.2222
D：00d0.d001.4444
• 最开始的地址表是空的
地址学习
MAC 地址表 E0: 00d0.d001.1111 E2: 00d0.d001.2222
A：00d0.d001.1111
E0 E2
E1 E3
B：00d0.d001.3333
C：00d0.d001.2222
D：00d0.d001.4444
• Station C 回应一个帧（frame） 给 Station A • 交换机从端口 E2 学习到 station C 的 MAC 地址
MAC 地址表的不稳定
Server/host X Router Y
Segment 1 Unicast
Port 0 Switch A Port 1 Unicast Port 0 Switch B Port 1 Segment 2
• 任何一台交换机都没有学到过Router Y的MAC地址 • 该帧被洪泛（flooding）转发 • Switch A 和 B 错误的从port 1学到Router X的MAC地址
地址学习
MAC 地址表 E0: 00d0.d001.1111
A：00d0.d001.1111
E0
E1
B：00d0.d001.3333
E2
C：00d0.d001.2222
E3
D：00d0.d001.4444
• Station A 发送一个帧（frame） 给 Station C • 交换机从端口 E0 学习到 station A 的 MAC 地址 • 将该帧做 “洪泛（flooding）” 转发。
以太网交换机原理
中心机房数据专业 李世发
课程目标
• 通过本章的学习,你可以有以下收获:
– 掌握交换机的工作原理和过程 – 了解环路的危害 – 了解交换机避免环路的方式
目录
• 交换机的工作原理 • 环路带来的问题 • 解决环路问题的方法
交换机的工作原理
Station A Segment A
1/1
Broadcast
Switch B
Segment 2
交换机不断的转发该广播帧
复制出多个重复的帧
Server/host X
Unicast
Router Y
Segment 1
Switch A
Switch B
Segment 2
• Host X 发送一个单播帧到 Router Y • 任何一台交换机都没有学到过Router Y的MAC 地址
E0 E2
E1 E3
B：00d0.d001.3333
C：00d0. d001.2222
D：00d0.d001.4444
• Station D 发送一个广播或多播帧 （frame）给 C • 交换机将广播（broadcast）或多播（multicast）帧 “泛洪” 转发给其他所有端口（不包括进来的那个端口)。