以太网交换机


引言
在数据链路层扩展以太网最初人们使用的是网桥(bridge
网桥对收到的帧根据其MAC帧的目的地址进行转发和过滤
二层交换机(也叫以太网交换机)的出现(强调这种交换机工作在数据链路层),很快就淘汰了网桥。
注:如果交换机属于那一层,一般指二层交换机。

正文
一、交换机的定义
交换机是一种基于MAC的地址识别,能完成封装、解封及转发帧的数据链路层网络设备。

二、交换机的特点          重点
1)实质上就是一个接口的网桥
2)交换机的每个接口都直接与一个单台主机或另一个交换机相连,并且一般都工作在全双工方式
3)具有并行性。相互通信的主机都是独占传输媒体无碰撞地传输数据。
4)交换机的接口有存储器,能在输出端口繁忙时把到来的帧进行
5)是一种即插即用设备,其内部的帧交换表是通过自学习算法自动地逐渐建立起来的。

三、交换机的自学习功能      理解
1) 当交换机从某个端口接收到一个数据报时,它读取报头中的源MAC地址,这样它就知道源 MAC地址的机器是连在哪个端口上的。
2) 去读取报头中的目的MAC地址,并在地址表中查找相应的端口。
3) 如果表中与该目的 MAC 地址对应的端口,那么把数据帧直接复制到该端口上
4) 如果表中找不到相应的端口,则把数据报广播到所有端口上,
当目的机器对源机器回应时,交换机可以学习一遍目的MAC 地址与哪个端口对应,
在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。

二层交换机可以学习到全网的 MAC 地址信息,它就是这样建立不断地循环这个过程,和维护自己的地址表的。


注:
考虑到有时可能要在交换机的接口更换主机,或者主机要更换其网络适配器,这会更改交换表中的项目
为此,在交换表中每个项目都设有一定的有效时间。过期的项目会被删除。

四、交换机对数据帧的转发方式    了解
1.直通式转发

直通式转发方式在输入端口检测到一个数据报后,只检查其报头,取出目的地址,通过内部的地址表确定相应的输出端口,然后把数据报转发到输出端口,这样就完成了交换!


优点:
因为它只检查数据报的报头,通常只检查前 14 B,所以,这种方式具有延迟时间短、交换速度快的优点。
常用的以太网V2标准的MAC帧格式如下:(P95
以太网交换机

缺点:不具备错误检测和处理能力

2.存储式转发
存储式转发是计算机网络领域使用得最为广泛的技术之一。
在这种工作方式下,交换的控制器缓存输入到端口的数据报,然后进行循环冗余校验 (CRC)
滤掉不正确的报,确认报正确后,取出目的地址,通过内部的地址表确定相应的输出端口,然后把数据报转发到输出端口

缺点:
存储式转发在处理数据报时,延迟时间比较长。
优点:
1)可以对进入交换机的数据报进行错误检测
2)能支持不同速率的输入、输出端口间的数据交换。

注:
支持不同速率端口的交换机必须使用存储式转发方式,否则就不能保证高速端口和低端口间的正确通信。
例如,当需要把数据从 10Mbit/s 端口传送到100Mbit/s 端口时,就必缓存来自低速端口的数据报,然后以 100Mbit/s 的速率进行发送。

3.无碎片直通式转发
碎片是指信息发送过程中由于冲突而产生的残缺不全的帧(残帧)。碎片是无用的信息。   考点
它检查帧的长度是否够 64 B(512bit),如果小于64 B,说明该帧是碎片,则丢弃该报;如果大于等于64B则发送该报。  碎片的判断
该方式的数据处理速度比存储式转发方式快,但比直通式转发方式慢。
由于够避免残帧的转发,所以此方式被广泛应用于低档交换机中。




END


原文始发于微信公众号(计算机408):以太网交换机

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