以太网交换机工作原理
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以太网交换机原理中兴通讯建筑信息学院刘虎
课程目标
•通过本章的学习,你可以有以下收获:–掌握以太网交换机的工作原理和过程
–了解环路的危害
–了解以太网交换机避免环路的方式
目录
•以太网交换机工作原理•环路带来的问题
•解决环路问题的方法
透明桥的工作原理
Station A
Station B
1/1
1/2
Segment A
Segment B •交换机有着透明桥相同的特点
以太网交换机的三个功能
–地址学习
–转发/过滤
–避免环路
•最开始的MAC 地址表是空的
MAC 地址表
A
：
00d0.d001.1111
C ：00d0.d001.2222
B ：00d0.d001.3333
D ：00d0.d001.4444
E0E1E2
E3
•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
MAC 地址表
C ：
00d0.d001.2222
B ：00d0.d001.3333
D ：00d0.d001.4444
E0: 00d0.d001.1111
E0E1
E2
E3
A ：00d0.d001.1111
•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A ：00d0.d001.1111
C ：00d0.d001.2222B ：00d0.d001.3333
D ：00d0.d001.4444
E0: 00d0.d001.1111E2: 00d0.d001.2222
E0E1E2
E3
过滤
⏹
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
E0: 00d0.d001.1111E2: 00d0.d001.2222E1: 00d0.d001.3333E3: 00d0.d001.4444
A ：00d0.d001.1111
C ：00d0.d001.2222
B ：00d0.d001.3333
D ：00d0.d001.4444
E0
E1
E2
E3
X X
MAC 地址表
广播和多播帧
•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)
A ：00d0.d001.1111
C ：00d0. d001.2222
B ：00d0.d001.3333
D ：00d0.d001.4444
E0E1
E2
E3
E0: 00d0.d001.1111E2: 00d0.d001.2222E1: 00d0.d001.3333E3: 00d0.d001.4444
MAC address table
课程大纲
•以太网交换机工作原理•环路带来的问题
•解决环路问题的方法
Access Layer
Distribution Layer
SW 1
Link A
Link B
SW 2
保证网络的可靠性
Segment 1
Segment 2
Server/host X
Router Y
•在冗余拓扑中，出现了环路（loop ）
冗余拓扑
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
Segment 1
Segment 2 Server/host X Router Y
Broadcast
Switch A Switch B
Host X 发送一个广播帧
Segment 1
Segment 2 Server/host X Router Y
Broadcast
Switch A Switch B
Host X 发送一个广播帧
Segment 1
Segment 2 Server/host X Router Y
Broadcast
交换机不断的转发该广播帧
Switch A Switch B
Segment 1
Segment 2
Server/host X
Router Y
Unicast
Switch A
Switch B
•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
Segment 1
Segment 2
Server/host X
Router Y
Unicast Switch A
Switch B
Unicast
Unicast
•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