本實驗的目的在於驗證交換機的自學習演算法。
首先需要構建網路拓普，我們使用三臺計算機，然後使用一個交換機把它們連線起來，我們選擇自動連線將每個計算機連線到交換機上就可以了，那麼交換機的介面是橙色的，我們切換右下角的實時和模擬模式，多切換幾遍，直到交換機的介面變為綠色，接下來給各計算機配置一個 IP 地址，給各計算機旁邊標註上 IP 地址和 MAC 地址，這樣做是為了我們後續實驗觀察的時候比較方便，那在右邊的工具欄上選擇這個放置註釋的按鈕，然後在計算機旁邊點選滑鼠左鍵，輸入 IP 地址。
輸入完了之後注意可以把滑鼠切回到選擇狀態，我們再來標註一下各計算機的 MAC 地址，先來看上面這臺計算機，左鍵點選它在彈出視窗裡面選擇配置，然後選擇他的快速乙太網卡，然後這個地方我們可以看到它的 MAC 地址，我們把它選中，然後滑鼠右鍵彈出選單裡面選擇複製，把視窗關掉，然後再點之前文字，然後回車。以此類推，這一臺計算機和左邊這臺計算機都這樣標註。
輸入完了之後注意可以把滑鼠切回到選擇狀態，我們再來標註一下各計算機的 MAC 地址，先來看上面這臺計算機，左鍵點選它在彈出視窗裡面選擇配置，然後選擇他的快速乙太網卡，然後這個地方我們可以看到它的 MAC 地址，我們把它選中，然後滑鼠右鍵彈出選單裡面選擇複製，把視窗關掉，然後再點之前文字，然後回車。以此類推，這一臺計算機和左邊這臺計算機都這樣標註。
交換機自學習
下面我們切換到模擬模式，然後我們在事件列表過濾器中把所有的協議先給它隱藏掉，然後我們進行編輯，只選擇 ARP 協議和 ICMP 協議即可。
接下來我們讓左邊這臺計算機給右邊這臺計算機傳送一個簡單的 PDU，這個 PDU 其實是用 ICMP 協議封裝的，我們點選右側工具欄上面的新增簡單的 PDU 然後我們點選傳送方，再點選接收方。
我們可以看到這個是本來用 ICMP 協議打包的，我們準備傳送的包，但是包暫時發不了，他要發一個綠色的這個地方表示的資料包，這個資料包是個 ARP 的給你打的包，為什麼之前的課程中我們已經講過了，是由於計算機裡面它沒有這臺主機 IP 地址和 MAC 地址的對應關係，所以左邊這個主機在資料鏈路層封裝的時候，它的目的 MAC 地址他不知道怎麼填，所以他沒有辦法發 ICMP：
它直接就發一個 ARP 的廣播請求，目的就是發出來來詢問，詢問這個 IP 地址為 192.168.0.2 這臺主機它的 MAC 地址是什麼？那麼只有當它得知了這個 MAC 地址以後，他才能把原先包在資料鏈中打包的時候，目的 MAC 地址填上，相應的 MAC 地址。在我們之前的課程中已經介紹過，很顯然 ARP 的廣播請求肯定會進入交換機，那麼進入交換機以後，交換機要對它進行處理，我們之前在講解理論的時候曾經講過。
那麼如何處理？分為兩步，第一步就是要登記，登記這個資料包來自於哪個主機，也就是它的源 MAC 地址是什麼，也就這個 MAC 地址它會登記到這裡。同時有一個對應的埠，也就是它是從哪個埠進入交換機的埠號要登入進去。現在我們看到交換機並沒有埠號。如果您在做模擬實驗的時候跟我們這現象一樣的，那麼在選單欄這兒有個選項選單，然後選擇引數選擇（首選項），在這裡面有一個在邏輯空間中總顯示埠標籤，這樣就可以看到：
那麼這個交換機裡面它有一個幀轉發表，我們剛才說的登記就登記在幀轉發表裡面，那麼剛上電的時候，只要這些主機相互之間沒有發資料的話，那麼這邊它裡面的幀轉發表呢應該是空的，我們可以檢視一下，我們點選右側工具欄的檢查的按鈕，然後我們選它，我們講課的時候叫幀交換表，在我們模擬軟體裡面它叫做 MAC 地址表，我們可以看一下，這張表開啟的是空的，有三列內容，一列是 VLAN，我們忽略不管以後我們會專門講 VLAN 的事情。那麼還有一個就是 MAC 地址和埠，那麼等一會這個資料包到了交換機以後，第一件事交換機就是登記，也就是把這個資料包的 MAC 地址和埠號登記進來：
那麼我們看一下點選下一步。現在這個資料包已經到了交換機裡面了，我們再次點選一下檢視它的 MAC 地址表。我們可以看到尾號為 E39D 的 MAC 地址張登記進來了，同時它是從埠進來的，0/1 埠。這就是交換機的登記，其實也就是他的自學習。換句話說現在交換機已經知道了，和它的這個介面有一臺主機連著這臺主機 MAC 主機。
第二件事轉發，轉發的是根據這個幀的目的那個地址，我們先把滑鼠切回到選擇狀態，根據這個幀的目的那個地址我們說了它是一個廣播幀，我們可以開啟看一下，它是一個廣播幀，那麼廣播幀的話，交換機怎麼看到廣播幀全 F，就是代表它是廣播幀，那麼交換機就收到廣播幀以後，那是要進行泛洪，也就是說除了包從哪個口進來，不再從口反向打出去，其他資料介面他都會把這個包轉發出去的，我們來看一下是不是這樣子。
點選下一步，確實是這樣，那麼當然很顯然上面這臺主機不會收這個資料包，原因是什麼？原因是這臺主機由於這是個廣播包，所以這臺主機的網路卡是會接受這個包的，把幀的中交給他的高層，到了高層以後有 ARP 程序去看，ARP 程序一看這個資料包其實不是詢問這臺計算機的，所以 ARP 的程序就把這個資料丟棄了。
那麼同樣的道理，出來的資料包就到達了這臺主機，那麼他的網路卡接收以後送給 ARP 程序把裡面的內容解析出來，一看詢問這臺計算機，所以這臺計算機的 ARP 程序會再重新封裝一個 ARP 的單播響應，那裡面就把自己的 IP 地址和 MAC 地址就把這個內容寫到這個資料包裡面。
那麼我們再往下走，那麼想象一下這個資料包當到達交換機以後又有哪些工作？我們先看一下交換機裡面目前的 MAC 地址表，登記的是這樣的記錄，當我們計算機發回 ARP 的單播響應的時候，到這個裡面它就會又記錄一個，這個記錄的就是這臺計算機的 MAC 地址和它進入交換機的具體的埠，那麼就在這。7885 計算機的 MAC 地址埠三還是從埠三進入到交換機裡面的：
那麼交換機收到單播幀以後，他要幹嘛？登記完了以後要進行轉發是幹什麼？轉發是查幀的目的 MAC 地址，我們知道這個幀的話是這臺計算機發回給左邊那臺計算機的，所以它的目的 MAC 地址一定填的是 MAC 地址也就是號為 139D 的，那麼他把 139D 在這裡面去查，結果在這一行上就查到了這條 D39D 對應的埠是 1 號埠，說白了就是資料包，交換機知道他應該把這個資料包就從一號介面把它轉發出來，而不會從二號埠轉。
我們看一下是不是這樣的，那麼這樣子的話，我們左邊這臺計算機它就收到了右邊計算機發回的 ARP 的響應報文：
那麼現在就可以把之前快取的了，沒有發的就不能發的 ICMP 報文呢發出來了，我們看一下是不是。同樣的此時資料包又到交換機了，在裡面又進行的是儲存轉發就是登記轉發這兩個事情，那麼跟我們之前的過程一樣，他肯定是一個單播從三號介面轉發出來了，然後我們再點一下，因為 ICMP 它是一個詢問請求，那麼它需要一個響應，那麼這邊右邊計算機就會給它發回一段響應：
為了更好的觀察實驗效果，我們將之前的網路拓撲進行了擴充套件，新增了一個集線器和兩個主機，我們將所有裝置進行重啟，點選重啟裝置選擇是我們會發現很多介面都變成了紅色指示燈，那麼我們切換實時和模擬模式，這兩個按鈕多切換幾次，直到所有的指示燈都變成綠色的即可：
我們在實時模式下，讓新新增的上面這臺主機給下面這臺主機進行一個簡單 PDU 的傳送。當然這個過程還包含了下面計算機收到簡單 PDU 給上面計算機回覆一個響應的這樣的一個過程，只不過在實時模式下我們看不出來而已。這樣做有兩個目的，第一個目的是讓這兩臺計算機知道對方 IP 地址與 MAC 地址的對應關係，以免後續出現 ARP 的廣播請求，影響我們對實驗效果的觀察。
另外一個目的，我們知道當上面主機給下面主機傳送資料包的時候，到達集線器它會被廣播出來，那麼這個資料包必然就會進入到左邊交換機裡面，交換機對這資料包是進行登記，然後進行轉發操作，那麼登記就會登記這個 MAC 地址，那麼這個 MAC 地址是對應著交換機的 4 號介面，也就會登記這麼樣一條記錄。換句話說就是讓交換機學習了一次，當然這裡面還有當我下面計算機收到上面計算機發過來的詢問，我們要給他回計算機會回一個響應，當然響應也會進入到左邊的交換機裡面，所以在交換機裡面，其實這兩個 MAC 地址都學習到了，都對應著它的 4 號埠：
如果您檢視左邊交換機的幀轉發表，並沒有看到上面這個主機的 MAC 地址的對應關係，也沒有看到有關下面主機的 MAC 地址和埠的對應關係的話，證明您在上面主機給下面主機傳送簡單 PDU 後，過了一段時間才來檢視的交換機的幀轉發表。想一想我們之前說過對交換機的每一條記錄它都有個老化時間，當老化時間到期以後，它就會自動的把這一條記錄的給它刪除掉。這就是您可能檢視不到相應記錄的原因。
如果您檢視交換機的幀轉發表裡面是空的，沒有這兩條記錄的話，您可以到上面主機再次給下面主機發一個 ICMP 的報文，也就是簡單的 PDU 然後我們再來檢視一下。現在這裡面就有了這兩臺主機的 MAC 地址以及對應的埠號是 4 號。
下面我們切換到模擬模式，然後我們點右下角的這個地方把剛才發包的場景給它刪除掉，然後我們再次讓右上面這個主機給右下面主機傳送一個 ICMP 的報文，那麼我們把它傳送出來，我們之前就已已經學過了集線器的它是廣播特性的，所以資料包會被廣播出來。當這資料包到達右下面這臺主機，然後資料包到達交換機以後，我們看到交換機給它標了一個叉，這個意思是說資料包的交換機把它丟掉，
我們來想一想這是為什麼？因為 ICMP 報文它封裝到乙太網幀的時候，它的目的 MAC 地址填的是右下面這臺主機的，也就是尾號為 7140 的 MAC 地址，然後我們可以把交換機的幀轉發表把它開啟看一下，要去 7140 這個 MAC 地址，那麼它對應的埠是 4 號，然後他又是從交換機的 4 號埠進來的，所以交換機他就知道不應該把這個資料包反向再打出來，因為是沒有必要的。
那麼我們把這個特性也叫做交換機可以對幀進行過濾，我們可以看到上面主機發給下面主機的資料包，到達交換機以後，它並沒有轉發到交換機的其他埠，而交換機就把它給丟掉了，因為是沒有必要。這個幀其實已經到達了目的地，交換機沒必要把這個幀從自己的任何一個介面再把它轉發出來。
下面我們進入交換機的命令列模式：切換到選擇狀態，然後左鍵單擊交換機：
那麼這是我們第一次進入這個思科裝置的命令列配置介面，按下回車，出現這樣的一個三角的的提示符，我們輸入 enble 然後回車，進入特權模式，然後我們打一條命令，show mac-a 會展示它的 MAC 地址表，這是一條簡寫的命令。那麼我們可以看到它裡面有兩條記錄型別都是動態 DYNAMIC 的，也就是它有老化時間的，會自動刪除。
```
Switch>enable
Switch#show mac-a
Mac Address Table
-------------------------------------------
Vlan Mac Address Type Ports
---- ----------- -------- -----
1 0004.9a1d.392e DYNAMIC Fa0/4
1 00e0.8f1d.dd74 DYNAMIC Fa0/4
```
那麼這兩個 MAC 地址一個是 7140，就是我們下面這臺計算機的 7140 對應的是埠號是交換機的 4 號埠， B780，它也是對應的 4 號埠，這個介面這個裡面作業系統的互動式的命令列，其實就是交換機裡面的命令方式檢視方式和我們在工具欄點檢視 MAC 地址表是一樣的。刪除命令是 clear mac-a
輸入完了以後，交換機裡面的這兩條記錄就被我們手工的透過命令方式給它清空了，還沒等它老化，我們就已經把它清空了，我們看一下現在這張表是不是空的，我們再來 show mac -a 我們可以看到這張表已經空了：
Switch#clear mac-a
Switch#show mac-a
Mac Address Table
-------------------------------------------
Vlan Mac Address Type Ports
---- ----------- -------- -----
下面的話我們這個時候再讓上面計算機給下面計算機發一個 ICMP 的報文，我們看一下會有什麼樣一個情形？
到集線器是廣播，然後 ICMPT 報文進到交換機裡面了，交換機會不會把它轉發出來呢？我們可以看到交換機把它從所有介面轉發出來了，想一想這是為什麼？很顯然就是因為我們之前把交換機裡面的記錄全部給它清空了，我們可以認為這個時候交換機就很笨了。過來一個資料包，他其實本來是想到下面這臺計算機，但是對於他來說，下面 MAC 計算機的 MAC 地址他不知道，也就資料包要到那個地方去，他並不知道要從自己的哪個介面去轉發，所以它除了進口不發以外，其他的所有的可能它都會轉發，也就是我們說的泛洪或者是洪泛都可以
本次實驗就進行到這裡。那麼本次實驗主要驗證了交換機自學習的演算法，包括如何登記接收到的資料包以及如何轉發，那麼這裡麵包括明確的轉發，盲目的轉發，還有丟棄資料包，也就是交換機可以對接進行過濾
交換機與集線器
