交换机工作原理
交换机的工作原理是什么
交换机的工作原理是什么
交换机是一种网络设备，用于将传入的数据帧从一个端口转发到另一个端口，从而实现网络中多台计算机之间的通信。
交换机的工作原理可以简单分为三个步骤：
1. 数据帧的接收：
当一个数据帧从网络中的源设备发送出来时，它首先会被交换机的某个端口接收到。
交换机通过物理层的连接，将数据帧从物理媒介（如网线）上接收到交换机的端口上。
2. 数据帧的转发：
交换机会在接收到数据帧后，通过数据链路层的处理将数据帧的目的MAC地址解析出来，并查找其对应的目的端口。
交换机会根据目的MAC地址在内部的转发表中查找，找到对应的目的端口，然后将数据帧转发到该端口上。
这样，数据帧就可以直接发送到目的设备。
3. 数据帧的广播/泛洪：
如果交换机在转发表中找不到数据帧的目的MAC地址，或者目的地址为广播地址（全为1），交换机会将该数据帧广播到所有端口上，以实现广播或泛洪的功能。
这样，所有连接在交换机上的设备都能收到该数据帧。
通过这种工作原理，交换机能够实现网络中多个设备之间的快速、准确的数据传输。
与集线器（Hub）相比，交换机可以对数据帧进行智能化的转发，避免数据冲突和冗余，提高网络的效率和带宽利用率。
交换机的工作原理
交换机的工作原理交换机是计算机网络中常用的网络设备，用于实现局域网内计算机之间的数据交换和通信。
它通过将数据包从一个端口转发到另一个端口，实现计算机之间的连接和通信。
下面将详细介绍交换机的工作原理。
一、交换机的基本原理1. 数据链路层交换机工作在OSI模型的第二层——数据链路层。
它通过物理地址（MAC地址）来识别和转发数据包。
当交换机收到一个数据包时，会检查数据包中的目标MAC地址，并查询自己的MAC地址表来确定数据包应该转发到哪个端口。
2. MAC地址表交换机内部维护着一个MAC地址表，记录了每一个端口与其对应的MAC地址。
当交换机收到一个数据包时，会将源MAC地址和源端口添加到MAC地址表中，如果目标MAC地址在表中存在，则将数据包转发到目标端口；如果目标MAC地址在表中不存在，则会广播数据包到所有端口（除了源端口），以便更新MAC地址表。
3. 广播和单播交换机能够识别广播地址（全为1的MAC地址），当收到广播数据包时，会广播到所有端口，以便让所有计算机都能收到该数据包。
而对于单播数据包（目标MAC地址为特定的MAC地址），交换机只会将其转发到目标端口。
二、交换机的工作模式1. 学习模式当交换机收到一个数据包时，会将源MAC地址和源端口添加到MAC地址表中，并根据目标MAC地址转发数据包。
如果目标MAC地址在MAC地址表中不存在，则会广播数据包到所有端口。
学习模式适合于交换机刚开始工作时，还没有建立起完整的MAC地址表的情况。
2. 转发模式一旦交换机建立起完整的MAC地址表，就会进入转发模式。
在转发模式下，交换机会根据目标MAC地址直接将数据包转发到目标端口，而再也不广播到所有端口。
这样可以提高网络的传输效率。
三、交换机的优点1. 提高网络性能交换机能够根据MAC地址进行数据包转发，避免了广播到所有端口的情况，提高了网络的传输效率和带宽利用率。
2. 提供灵便的网络拓扑通过连接多个交换机，可以构建更大规模的局域网，并支持各种拓扑结构，如星型、环型、树型等，使网络更加灵便和可靠。
交换机的工作原理
交换机的工作原理交换机是一种用于在计算机网络中传输数据的设备。
它的主要功能是根据目的地MAC地址将数据包从一个端口转发到另一个端口。
交换机在局域网中起到连接网络设备的作用，可以提供高速、可靠的数据传输。
交换机的工作原理如下：1. 数据帧的传输当一台计算机发送数据时，数据被封装成数据帧，并通过网卡发送到交换机的端口。
交换机会读取数据帧中的目的MAC地址，并通过查找转发表来确定数据帧应该转发到哪个端口。
如果转发表中有目的MAC地址的条目，交换机将数据帧转发到相应的端口；如果没有找到目的MAC地址的条目，交换机将数据帧广播到所有的端口，以便目的设备可以接收到数据。
2. 转发表的建立交换机通过学习来建立转发表。
当交换机接收到一个数据帧时，它会读取数据帧中的源MAC地址，并将该地址与接收到数据帧的端口相关联。
这样，交换机就可以根据源MAC地址来确定数据帧的转发路径。
如果转发表中已经存在源MAC地址的条目，交换机会更新该条目的时间戳；如果转发表中不存在源MAC地址的条目，交换机会将该地址与接收到数据帧的端口添加到转发表中。
3. 广播和多播当交换机接收到一个广播数据帧时，它会将该数据帧广播到所有的端口。
这样，所有的设备都可以接收到广播消息。
当交换机接收到一个多播数据帧时，它会根据多播MAC地址的范围将数据帧转发到相应的端口。
这样，只有属于多播组的设备才能接收到多播消息。
4. VLAN的实现交换机可以通过虚拟局域网（VLAN）来实现逻辑上的分割。
VLAN可以将不同的端口划分为不同的逻辑网络，从而增加网络的安全性和性能。
交换机可以根据VLAN标记来进行数据帧的转发，只有属于同一个VLAN的设备才能相互通信。
5. 碰撞域的划分交换机可以将网络划分为多个碰撞域。
碰撞域是指在以太网中，当两个设备同时发送数据时可能发生冲突的区域。
由于交换机可以根据MAC地址来转发数据帧，它可以将每个端口划分为一个独立的碰撞域，从而减少了网络中的碰撞。
交换机工作原理
交换机工作原理交换机是计算机网络中常用的网络设备之一，它在局域网中起到连接和转发数据的作用。
交换机工作原理是指交换机如何实现数据的转发和交换的过程。
下面将详细介绍交换机的工作原理。
1. MAC地址学习交换机通过学习MAC地址来建立MAC地址表，以便将数据包转发到正确的目的地。
当交换机接收到一个数据包时，它会提取数据包中的源MAC地址，并将其与端口相关联。
然后，交换机将源MAC地址和对应的端口添加到MAC地址表中。
如果交换机已经知道目的MAC地址所对应的端口，它将直接将数据包转发到该端口。
否则，交换机将广播数据包到所有端口，以寻找目的MAC地址所对应的端口。
2. 数据转发交换机在转发数据包时，会根据MAC地址表将数据包转发到目标设备所在的端口。
当交换机接收到一个数据包时，它会查找目的MAC地址在MAC地址表中的对应端口，并将数据包转发到该端口。
如果目的MAC地址不在MAC地址表中，交换机将广播数据包到所有端口，以寻找目的设备。
3. 数据过滤交换机可以根据MAC地址、IP地址、端口号等信息对数据包进行过滤和控制。
通过配置交换机的ACL（访问控制列表），可以限制特定MAC地址或IP地址的访问权限。
交换机还可以根据端口号将数据包转发到特定的服务或应用程序。
4. VLAN划分交换机支持虚拟局域网（VLAN）的划分和管理。
VLAN可以将一个物理网络划分为多个逻辑网络，不同的VLAN之间相互隔离，提高网络的安全性和性能。
交换机可以根据端口、MAC地址或IP地址将设备划分到不同的VLAN中，并通过VLAN间的路由器进行通信。
5. 网络负载均衡交换机可以实现网络负载均衡，将网络流量分散到多个链路上，提高网络的带宽利用率和性能。
通过配置链路聚合（LACP）或静态链路聚合（SLA）等技术，交换机可以将多个物理链路绑定为一个逻辑链路，实现负载均衡和冗余备份。
6. 网络安全交换机在网络安全方面扮演着重要的角色。
它可以通过访问控制列表（ACL）、端口安全、VLAN隔离等功能来限制网络访问权限，防止未经授权的设备接入网络。
交换机的工作原理
交换机的工作原理交换机是计算机网络中的核心设备之一，用于实现局域网内计算机之间的数据交换和通信。
它能够根据目的地址将数据包转发到正确的目标设备，提供高效的网络连接和通信服务。
下面将详细介绍交换机的工作原理。
一、交换机的基本原理1. 数据链路层交换机工作在OSI模型的第二层，即数据链路层。
它通过物理接口接收数据帧，解析帧头中的目的MAC地址，根据该地址进行转发决策。
2. MAC地址表交换机内部维护着一个MAC地址表，记录了连接到交换机的设备的MAC地址和对应的物理接口。
当交换机接收到一个数据帧时，它会检查帧头中的目的MAC地址，并在MAC地址表中查找该地址对应的接口。
如果找到匹配项，交换机会将数据帧转发到相应接口；如果找不到匹配项，交换机会将数据帧广播到所有接口（除了源接口）。
3. 学习过程当交换机接收到一个数据帧时，它会将源MAC地址和接收到该帧的接口添加到MAC地址表中。
这个过程称为学习。
通过学习过程，交换机逐渐建立起MAC地址表，提高了数据转发的效率。
4. 数据转发当交换机接收到一个数据帧时，它会根据目的MAC地址在MAC地址表中查找对应的接口。
如果找到匹配项，交换机会将数据帧仅转发到目标接口；如果找不到匹配项，交换机会将数据帧广播到所有接口（除了源接口）。
二、交换机的工作模式1. 存储转发存储转发是交换机最常见的工作模式。
在存储转发模式下，交换机会先接收完整的数据帧，并进行错误检测。
惟独当数据帧完整且无误时，交换机才会进行转发。
这种模式能够保证数据的完整性和可靠性，但延迟较高。
2. 直通转发直通转发是一种基于硬件的快速转发模式。
在直通转发模式下，交换机会在接收到数据帧的同时进行转发，无需等待整个数据帧接收完毕。
这种模式能够提供更低的延迟，适合于对实时性要求较高的应用场景。
三、交换机的性能指标1. 转发速率转发速率是衡量交换机性能的重要指标之一，通常以Mbps或者Gbps表示。
它表示交换机能够处理的最大数据量，越高越好。
交换机工作原理
交换机工作原理交换机是一种计算机网络设备，它用于在局域网中传输数据包。
它通过在不同设备之间建立连接并转发数据包，实现网络中不同设备之间的通信。
交换机工作原理主要包括帧转发、地址学习、广播和多播、虚拟局域网（VLAN）等方面。
1. 帧转发：交换机通过物理端口接收到数据帧后，会检查帧头中的目的MAC地址。
它会查询交换机的转发表，查找与目的MAC地址相关联的端口。
如果找到匹配项，交换机会将帧转发到相应的端口；如果没有找到匹配项，则交换机会将帧广播到所有端口（除了接收到该帧的端口）。
2. 地址学习：交换机会监视每一个物理端口接收到的帧，并提取帧头中的源MAC地址。
它会将源MAC地址与接收到该帧的端口相关联，并将这些信息添加到转发表中。
这样，在后续的数据传输中，交换机就能根据目的MAC地址查找到相应的端口。
3. 广播和多播：交换机会将广播帧转发到所有端口，以确保所有设备都能接收到广播消息。
而对于多播帧，交换机会根据多播组的信息，将其转发到相关联的端口。
4. 虚拟局域网（VLAN）：交换机支持虚拟局域网（VLAN）的功能，可以将局域网划分为多个逻辑上的子网。
每一个VLAN都有独立的广播域，可以实现不同VLAN之间的隔离。
交换机通过将端口与特定的VLAN关联，来实现数据的隔离和转发。
除了以上的基本工作原理，现代交换机还具备一些高级功能，如流量控制、链路聚合、安全策略等。
流量控制可以匡助交换机在网络拥塞时进行流量的管理和调整。
链路聚合允许多个物理链路组成一个逻辑链路，提高网络的可靠性和带宽。
安全策略可以匡助交换机实现访问控制、防止未经授权的访问等安全功能。
总结：交换机是计算机网络中重要的设备之一，它通过帧转发、地址学习、广播和多播、VLAN等工作原理，实现了局域网中不同设备之间的通信。
现代交换机还具备一些高级功能，如流量控制、链路聚合、安全策略等，以提高网络的性能和安全性。
简述交换机工作原理
简述交换机工作原理
交换机是用于在计算机网络中转发数据的设备。
其工作原理可以简述如下：
1. 数据帧的传输：当一台主机想要发送数据时，首先将数据分割成较小的数据帧。
每个数据帧都包含了目标MAC地址、源MAC地址以及数据内容。
2. MAC地址表：交换机内部维护了一个MAC地址表，用于记录已知的主机MAC地址与其所在的接口的对应关系。
初始状态下，该表为空。
3. 数据帧的到达：当一个数据帧到达交换机时，交换机会解析数据帧中的MAC地址，从MAC地址表中查找与目标MAC 地址对应的接口。
4. MAC地址学习：如果交换机的MAC地址表中没有与目标MAC地址对应的记录，交换机会将该数据帧通过所有的接口广播出去。
5. 接口学习：当广播的数据帧到达其他主机时，主机会检查数据帧的目标MAC地址是否与自己的MAC地址相符。
如果相符，则主机会将其收下，并向交换机发送一个帧，告诉交换机该主机所在的接口。
6. 更新MAC地址表：交换机会根据接收到的帧更新MAC地址表，以便记录下该主机的MAC地址与相应的接口。
7. 无冲突转发：根据MAC地址表中记录的对应关系，交换机可以准确地将数据帧转发至目标主机所在的接口，实现点对点的数据传输。
这保证了数据的高效、无丢失的传输。
总结来说，交换机根据数据帧中的MAC地址，通过学习和查找的方式将数据转发至目标主机所在的接口，实现了快速、准确的数据传输。
交换机工作的基本原理
交换机工作的基本原理
交换机是一种网络设备，用于在局域网中传输数据包。
它的基本原理是通过读取数据包的目标MAC地址，并将数据包转发
到适当的目标设备。
下面是交换机工作的基本原理：
1. 数据包的到达：当一台设备发送数据包到交换机时，交换机会读取数据包的源MAC地址和目标MAC地址。
2. MAC地址表：交换机会维护一个MAC地址表，记录了连
接到交换机的设备的MAC地址和相应的端口。
初始时，
MAC地址表是空的。
3. MAC地址学习：交换机会根据数据包的源MAC地址学习
到新的设备，并将其MAC地址和端口添加到MAC地址表中。
这样，交换机就能知道哪个设备位于哪个端口上。
4. 数据包的转发：当交换机接收到一个目标MAC地址在
MAC地址表中存在的数据包时，它会将数据包转发到相应的
端口，以便该设备能够接收到数据。
5. 广播和未知目标MAC地址：如果交换机接收到一个目标MAC地址在MAC地址表中不存在的数据包，它会将数据包
广播到所有连接的端口，以便所有设备都能接收到数据。
6. 交换机性能：交换机能够同时处理多个数据包，并且能够以
高速率转发数据包。
这是因为交换机具有硬件加速和专用的转发引擎，能够实现快速的包转发。
总结起来，交换机的基本原理是通过学习和维护MAC地址表，将数据包转发到正确的目标设备，以实现高效的数据传输。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
当PC2发送的响应数据包到达交换机时，交换机在转发数据包的同时，根
据源主机MAC地址更新MAC地址表。——在2.2的情况下，即在MAC地址
表中添加一条PC2的MAC地址信息——MAC地址自动学习
6、交换机的帧转发方式
以太网交换机的交换方式分为静态方式和动态方式：
静态方式的特点是端口间的通道由人工事先配置，两个端口间的连接类 似于硬件连接，端口按固定的连接方式交换帧。
举例
当节点A需要向节点D发送信息时，节点A首先将目的MAC地址指向 节点D的帧发往交换机端口 l。交换机接收该帧，并在检测到其目的 MAC地址后，在交换机的“端口／MAC地址映射表”中查找节点D所 连接的端口号。一旦查到节点D所连接的端口号5，交换机将在端口1 与端口5之间建立连接，将信息转发到端口5。
002d0.f838.0003
交换机
2、交换机根据数据包中分装的目的 主机的MAC地址信息查找MAC地 址表，同时根据源主机MAC地址 信息更新自己的MAC地址表 2.1如果表中存在该目的主机的MAC 地址，则从其对应的端口将数据 包发送出去。
2.2如果表中不存在该目的主机的
1 2.1 2.2 2.2
与此同时，节点E需要向节点B发送信息。于是，交换机的端口6与 端口4也建立一条连接，并将端口6接收到的信息转发至端口4。
这样，交换机在端口1至端口5和端口6至端口4之间建立了两条并 发的连接。节点A和节点E可以同时发送信息，节点D和接入交换机端 口4的以太网可以同时接收信息。根据需要，交换机的各端口之间可以 建立多条并发连接。交换机利用这些并发连接，对通过交换机的数据 信息进行转发和交换。
动态方式是基于网桥的工作原理，形成两个端口间交换帧的通道，通道 的形成是基于MAC地址的操作，根据帧的目的地址去查找交换机中自动生成的 端口/MAC地址表，判定把这个帧从哪个端口转发出去，在这个连接上传送一 个帧，然后自动断开这个通道，连接过程与帧的转发是同时进行的，每转发一 个帧，建立一个连接。
动态交换方式又分为：存储转发（Store Forward）、直通和帧碎片丢弃 。
PC1
PC2
PC3
MAC地址，则将该数据包通过 广播方式发送到所有端口。
3、目的主机PC2接收到数据包后，回 复响应数据包给PC1，该过程与
00d0.f838.0001 00d0.f838.0002 00d0.f838.0003 接交换机1号口 接交换机2号口 接交换机3号口
PC1发送数据包给PC2类似，但此 时，PC2是源主机，PC1是目的主 机。
（1）、存储转发的工作原理是交换机从某个端口进入缓冲区的帧中提取 目的地址，查找端口/MAC地址表，获得输出端口号，把帧从输出端口转发 出去。交换机要存储、检测、丢弃坏帧、查表、转发帧，在交换机的延迟 时间比较长，但可靠性比较高。
交换机内部有一个“端口／MAC地址映射表” ，表中存放着每 个端口所连接的计算机网卡的MAC地址。当交换机从某个端口接收 到一个MAC帧时，从MAC帧中读取目的MAC地址，并在交换机内 的“端口／MAC地址映射表”中进行检索。当检索到一个匹配的表 项时，就将这个MAC帧发送到所匹配表项指定的端口中。这一点与 集线器不同，集线器会将收到的数据发向集线器的所有端口。所以 ，连接到交换机上的计算机，不会因为某两台计算机传送数据而影 响其他计算机之间的通信，多个端口上连接的计算机可以同时交换 信息
假设站点A需要向站点C发送数据，交换机同样在端口1接收该数据。通过 搜索地址映射表，交换机发现站点C与端口1相连，与发送的源站点处于同一 端口。遇到这种情况，交换机不再转发，简单地将数据抛弃，数据信息被限
制在本地流动。
所以，以太网交换机隔离了本地信息，从而避免了网络上不必要的数据 流动，达到了交换机通信过滤的目的。
提示：在计算机上发出PING命令交换机就能捕获到它。
4、转发/过 过滤了。以太网交换机在地址学习的同时还检查每个帧，并基于帧中的目的 地址做出是否转发或转发到何处的决定。
假设站点A需要向站点F发送数据，因为站点A通过集线器连接到交换机的端 口1，所以，交换机从端口1读入数据，并通过地址映射表决定将该数据转发 到哪个端口。在图所示的地址映射表中，站点F与端口4相连。于是，交换机 将信息转发到端口4，不再向端口1、端口2和端口3转发。
交换机允许多组端口同时交换帧，相当于多个网桥同时工作，可以实 现帧转发的并行操作。
例：网桥和交换机的端口速率都是 10 MbpS，网桥有两个端口，网桥 的容量仅 10 MbpS，交换机有n个端口，可以同时有n/2对端口同时转发帧 ，交换机的容量可以到达 5n MbPs。
交换机的工作原理及内部构造
2、端口／MAC地址映射表
第4章 数据链路层设备
第8讲 交换机概述
二、交换机结构
1、交换机的结构
交换机的内部结构 交换机是一个多端口的网桥，每个端口都有桥接功能，它能够在任意一
对端口间转发帧。其内部是依靠专用集成电路（Application Specific IC ，ASIC）连接起来的，ASIC 可以把任意端口的网段与别的端口的网段在数 据链路层上相联。
3、地址学习
交换机中的地址映射表是怎样建立和维护的呢？一是交换机如何知道哪台 计算机连接到哪个端口；二是当计算机在交换机的端口之间移动时，交换机如 何维护地址映射表。
以太网交换机的地址学习是通过读取帧的源地址并记录帧进入交换机的端 口进行的。当得到MAC地址与端口的对应关系后，交换机将检查地址映射表中是 否已经存在该对应关系。如果不存在，交换机就将该对应关系添加到地址映射 表；如果已经存在，交换机将更新该表项。因此，在以太网交换机中，地址是 动态学习的。只要这个节点发送信息，交换机就能捕获到它的MAC地址与其所在 端口的对应关系。
5工作过程示例
PC1发送的数据包封装了源主机 和目的主机的MAC地址信息
数据包PC1PC2
1、PC1发送的数据包信息到达交换机
端端口口
端1口 1 21 23 3
MAMCA地C地址址
00dM0.Af8C3地8.0址001 00000dd000d.f.08f8.3f38883.0.800.000002101 000d00d.0f8.f3883.80.0000302