交换机的工作原理

1、交换机它是属于数据链路层的设备，数据链路层所传输的是数据帧，所封装的是MAC头部（主要有源MAC地址，目的MAC地址）差错校验

2、数据链路层的功能

• 建立逻辑连接，进行物理地址寻址，差错校验
• 数据链路的建立、维护和拆除
• 数据帧的封装、传输、同步、差错校验，在数据链路层也可以进行流量控制（一般情况下不在数据链路层中）

3、以太网

• 以太网的标准（802互联网标准）
  • 有线局域网
  • 无线局域网
• 以太网 = 局域网

4、交换机主要讲的 以太网交换机（局域网的交换机）

5、以太网的基本概念

以太网是一种计算机局域网技术。IEEE组织的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准，它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。

6、早期的网络是共享式网络，目前所使用的是交换式网络

• 交换式网络
  • 以太网交换机
  • 以太网MAC地址（全球唯一）

7、以太网的MAC地址

• 用来标识一个以太网上的某个单独的设备或一组设备
• IP地址的概念：用来标识网络中的某一台主机
  • 两台主机想在以太网上进行通信，那就必须要MAC地址进行交互
  • 两个设备需要在网络中进行通信，就必须配置相应的IP地址
• MAC地址由48位的二进制组成，通常表示为12位的十六进制
• 一个MAC地址的表示方式：前面24位表示了厂商的编号，后面24位是序列号，从而实现全球统一
• 单独设备：当第8位为0的时候，表示是单独设备，单播地址
• 一组设备：当第8位为1的时候，表示是一组设备，组播地址
• 所有设备：FF-FF-FF-FF-FF-FF 一个全为1的MAC地址，广播地址
• 00-00-00-00-00-00 默认填充地址，当主机不知道对方的MAC地址时，会自动地填充一个目的的MAC地址

8、以太网的帧

• Ethernet II

• IEEE802.3帧：适用于所有以太网设备
  

• Type 和 Length:都是用于标识上层数据的类型

  • 上层是网络层
  • 由于在网络层有不同的协议：IP(0800) ARP(0806) ICMP RARP
  • 把ICMP这个协议称为网络层上层的协议（3.5层）（网络层和运输层之间）

9、以太网交换机

• 早期的共享式的以太网，它是由集线器（Hub）相连
  • 一个冲突域的网络
  • 本质上就是所有主机分享同一条带宽
  • 半双工，不能同时收发
• 现在采用交换式网络（以太网交换机）
  • 广播：一种信息的传播方式；1对多的方式，向所有的端口转发。
  • 每一条线路都是独立的
  • 根据MAC地址比对MAC表，比对完成再来决定转发方式
  • MAC表中维护的是发送方的MAC地址和接口的对应关系
  • 当交换机收到发来的数据帧后，先查看帧头部，查看源MAC地址有没有记录在自己的MAC表中，如果没有，记录。继续查看目的MAC地址，如果没有记录，就以广播的方式转发
  • 当交换机接收到一个值之后，首先学习源MAC地址，接着广播数据帧，接收方回应，其他主机丢弃，接收方单播回应，下一次直接以单播方式转发数据
• 工作模式
  • 单工：数据报只能单向传输
  • 半双工：数据可以双向传输，但不能同时进行
  • 全双工：数据可以双向并且同时传输
• 接口速率
  • 10
  • 100
  • 1000