3.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。
局域网组建方法探究以太网交换机
局域网组建方法探究以太网交换机局域网（Local Area Network，LAN）是一个在有限的地理范围内连接多台计算机和其他网络设备的通信网络。
为了实现高效的数据传输和资源共享，局域网的组建方法至关重要。
本文将探究以太网交换机作为局域网组建的主要方法。
一、什么是以太网交换机在深入探究以太网交换机在局域网组建中的作用之前，先了解一下以太网交换机的基本概念。
以太网交换机是一种用于在局域网内传输数据的网络设备。
它通过接收、处理和转发数据包来实现计算机之间的快速通信。
交换机具有多个以太网端口，可同时连接多台计算机和其他网络设备。
二、以太网交换机的工作原理以太网交换机的工作原理基于MAC地址学习和转发。
当数据包从一个端口进入交换机时，交换机会查看数据包中的源MAC地址，并将它存储在一个MAC地址表中。
当交换机收到目标MAC地址的数据包时，它会查找该目标MAC地址，并将数据包只转发到与目标MAC地址对应的端口上，从而实现数据的快速传输。
三、以太网交换机的配置与管理在组建局域网时，正确配置和管理以太网交换机至关重要。
以下是一些常见的配置和管理方法：1. VLAN划分：虚拟局域网（Virtual LAN，VLAN）可以将不同的物理端口划分为逻辑上独立的子网，实现更好的网络隔离和安全性。
通过配置交换机上的VLAN，可以将不同的用户或设备隔离开来，提高网络性能和安全性。
2. STP协议：生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）可避免交换机之间形成环路，保证网络的稳定性和可靠性。
STP协议通过计算出最优的路径，关闭无效的链路，防止数据包的无限循环转发。
3. QoS配置：服务质量（Quality of Service，QoS）配置可根据不同应用程序的需求对网络流量进行优先级排序。
通过配置交换机上的QoS功能，可以保证重要的应用程序获得更快的网络响应时间，提高用户体验。
四、以太网交换机的选购与部署选购合适的以太网交换机对于局域网组建至关重要。
三层以太网交换机基本原理及转发流程
三层以太网交换机基本原理及转发流程一、物理层物理层是三层以太网交换机的最底层，负责将数字信号转换为电信号，并通过物理介质进行传输。
物理层的主要功能有：数据的接收和发送、数据的编码和解码、时钟的同步以及物理介质的传输。
二、数据链路层数据链路层是三层以太网交换机的中间层，负责将数据报文分成数据帧，并添加帧头和帧尾，以便数据的传输和识别。
数据链路层的主要功能有：帧的划分、帧的识别、帧的发送和接收以及帧的差错检测。
三、网络层网络层是三层以太网交换机的最高层，负责对数据进行路由选择和转发。
网络层的主要功能有：数据的分组、数据的寻址、数据的路由选择、数据的转发和数据的拥塞控制。
1.数据帧的接收当三层以太网交换机接收到一个数据帧时，首先会对帧的目的MAC地址进行解析。
如果目的MAC地址是广播地址（全1地址），则交换机会将该帧发送给所有的端口；如果目的MAC地址是单播地址（唯一的MAC地址），则交换机会通过学习过程，确定发送该帧的端口，并将该帧发送给目的端口。
2.MAC地址表的维护交换机中有一个MAC地址表，用于记录每个端口对应的MAC地址。
当交换机接收到一个数据帧时，会将源MAC地址与该帧进入的端口绑定，并将该绑定记录在MAC地址表中。
如果MAC地址表中已存在该地址的绑定，则会更新对应的端口值。
3.数据帧的转发当交换机接收到一个数据帧时，会先检查源MAC地址是否在MAC地址表中。
如果不在，则将该地址与对应端口的绑定添加到MAC地址表中。
然后，交换机会对目的MAC地址进行查询，查找对应的端口。
如果目的MAC地址在MAC地址表中，则交换机会将该帧直接发送给目的端口。
如果目的MAC地址不在MAC地址表中，则交换机会广播该帧到所有的端口（除了源端口），以寻找目的MAC地址。
4.网络层路由选择和转发当交换机接收到一个数据帧后，会将其解封装，获取到网络层的数据包。
交换机会查找路由表，根据目的IP地址确定数据包的下一跳节点。
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。
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MAC地址
11 44 22 33
MAC地址
11 44 22 33
端口号
3 2 3 1
端口号
1 3 2 3
B
交换机数据转发原理6－6
• 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
7字节 1字节 6字节 6字节 2字节 多达1500字节
前导 SFD 目的MAC 源MAC 长度
DATA
4字节
FCS
正常帧 残帧 超长帧
存储转发：对所有的错 误进行检查，延迟高
正常帧
交换机的交换方式
• 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
前导 SFD 目的MAC 源MAC 长度
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、
以太网交换机工作原理
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6－1
AA 端口3
端口1
端口2
BB 端口3
端口1
端口2
data
11
22
33
44
• 交换机A在接收到数据帧后，执行以下操作：
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。
谢谢观看！ 2020
• 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
冲突域 冲突域
广播
广播域
....
广播域
交换机的交换方式
• 直通转发（Cut-through）
7字节 1字节 6字节 6字节 2字节 多达1500字节
前导 SFD 目的MAC 源MAC 长度
DATA
4字节
FCS
正常帧 残帧 超长帧
直通转发：不进行错误检查
正常帧 残帧 超长帧
交换机的交换方式
• 存储转发（Store-and-forward）
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 – 只有一个信道，传输方向只能是单向的
• 半双工
A
B
– 只有一个信道，在同一时刻，只能是单向传输
• 全双工
A
B
– 双信道，同时可以有双向数据传输
A
B
交换机的优点-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
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
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
DATA
4字节
FCS
正常帧 残帧 超长帧
碎片隔离：检查前64字节的 数据，没有增加显著的延迟
正常帧
超长帧
网络设备的基本存储组件
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
配置文件 Startup-config
SDRAM
动态表及其他运行信息 Running-config 等
交换机数据转发原理6－4
AA 端口3
端口1
端口2
端口3 端口1
BB 端口2
data
11
22
33
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
交换机数据转发原理6－5
❖交换机最终的MAC地址表
– 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6－2
AA 端口3
端口1dadtaAata 端口2
端口3 端口1
BB 端口2
11
22
33
44
• 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，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6－3
AA 端口3
A
端口1
端口2ห้องสมุดไป่ตู้
BB 端口3
B 端口d1adtaata 端口2
data
11
22
33
44
• 主机33，接收到数据帧 • 主机44，丢弃数据帧