「Switching」- 交换机、交换网络基础

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小型交换网络

交换机工作在数据链路层,依靠于 MAC 地址进行数据转发。

交换机的基本工作原理

收到数据帧,形成 CAM Table,然后根据 CAM Table 进行转发。

交换机依据 MAC 地址转换表(CAM Table,Content Addressable Memory Table)进行数据帧处理。CAM Table 是 MAC 地址出接口 的对应关系(但是这个 MAC 地址来自于帧的 Source MAC 字段,只有这样交换机才能知道哪些 MAC 在哪个接口下)。

在交换机初始状态下,CAM Table 为空。

当 Host-A 访问 Host-B 时:
1)交换机会利用收到帧(SRC MAC),来形成 CAM Table。例如,添加 00:01:02:03:04:AA ⇒ G0/0/0/0 记录;

当 Host-B 响应 Host-A 时:
1)交换机会利用收到帧(SRC MAC),来填充 CAM Table。例如,添加 00:01:02:03:04:BB ⇒ G0/0/0/1 记录;
2)交换机会根据收到帧(DST MAC),来查找 CAM Table,以确定数据包应该从哪个接口发出。例如,查到 00:01:02:03:04:AA ⇒ G0/0/0/0 记录;

如果单播帧的 DST MAC 未出现在 CAM Table 中时,便是未知单播,交换机开始进行泛洪。

CAM Table 的老化时间为 300s,持续的通信会刷新该时间。ARP 的缓存时间为 1200s,所以 CAM Table 会先老化,此时便会发生未知单播。

当端口 Down 状态时,CAM Table 对应的条目(该端口)会立即老化(无需等待 300s 后老化)

交换机的转发行为

泛洪(Flooding)

某个端口收到的数据帧,将被转发到所有其他端口。

交换机收到广播帧时,会进行泛洪。比如 ARP 报文。
交换机收到组播帧时,缺省也是进行泛洪。
如果是未知单播帧时,则依旧泛洪。

转发(Forwarding)

交换机将收到的帧,能够明确的从某个端口发送出去。通常为单播帧(且是已知单播。如果是未知单播,则依旧泛洪。)

丢弃(Discarding)

交换机收到的数据帧,如果无法转发,则丢弃。

在 CAM Table 中,如果该端口收到的数据帧的 DST MAC 也在该端口下,则会丢弃。