交換機的基本原理

无敌小鲁班發表於2024-03-26

1.資料鏈路層(二層,位於物理層與網路層之間)————二層網路裝置:交換機

功能:透過實體地址實現兩個相鄰節點的資料鏈路的建立、維護、拆除,在上層資料外層封裝MAC頭部,生成資料幀,傳輸資料幀

2.乙太網MAC地址

(1)用來識別一個乙太網上的某個單獨的裝置或一組裝置
(2)MAC(網路卡的實體地址)地址由48為二進位制陣列成,通常分成六段,用十六進位制表示。

 24位元(供應商標識);24位元(供應商對網路卡的唯一編號)
 對於目的地址:
 0-實體地址(單播地址)
 1-邏輯地址(組播地址)

3.乙太網幀格式

物理層封裝:前導碼(7位元組)+幀起始定界符(1位元組)+資料鏈路層封裝
資料鏈路層封裝:
MAC頭部: 目的MAC地址(6位元組) ; 源MAC地址(6位元組) ; 上層資料型別(2位元組,IP協議0800H、ARP協議0806H) ; 資料(46~1500位元組,TCP/UDP頭部、IP頭部、UDP頭部、上層資料) ; 幀校驗序列(4位元組)

4.交換機的工作原理

交換機透過MAC地址表的記錄實現資料幀的轉發

1、初始狀態:交換機剛開機時MAC地址表沒有任何記錄
2、MAC地址學習:源主機透過交換機傳送資料幀給目標主機,交換機會學習資料幀中的源MAC地址和對應的介面標識,並記錄到MAC地址表中
3、廣播未知資料幀:如果交換機的MAC地址表沒有目標主機的MAC地址所對應的介面記錄,則會進行廣播泛洪
4、接收方回應:只有擁有對應的目標MAC地址的主機才會進行回覆響應
5、交換機實現單播通訊:交換機會從目標主機回覆的訊息中學習到目標主機的MAC地址和對應的介面標識,並記錄MAC地址表中,之後兩臺主機即可透過交換機MAC地址表實現單播通訊

源機《———————>交換機《——————————>目標主機

注:交換機所學習到的記錄條目並不會永遠儲存在 MAC 地址表中,預設的老化時間是 300s

5.交換機乙太網介面的工作模式

(1)單工:兩個資料站之間只能沿單一方向傳輸資料
(2)半雙工:兩個資料站之間可以雙向資料傳輸,但不能同時進行
(3)全雙工:兩個資料站之間可雙向且同時進行資料傳輸
(4)交換機乙太網介面速率:介面連線時進行協商;街上失敗則無法正常通訊

6.交換機配置前的準備

(1)配置前的連線:Console電纜;物理連線(計算機COM口;交換機/路由器Console口);軟體連線(超級終端;其他軟體)

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