眾所周知，以太網(wǎng)交換機有很多種類型。比如電話語言交換機、光纖交換機、以太網(wǎng)交換機等等，其中，以太網(wǎng)交換機是最為常見的。關(guān)于以太網(wǎng)交換機大家有多少了解呢?今天，我們就來詳細了解下以太網(wǎng)交換機的工作原理。

共享式以太網(wǎng)與交換以太網(wǎng)的區(qū)別

在早期的共享式的以太網(wǎng)中，各個主機之間用的是同軸電纜進行通信，并且是共用一條同軸電纜，共用一條同軸電纜也就意味著這些主機都處在同一個沖突域中，何為沖突域?現(xiàn)在把同軸電纜比作一條車道，把終端比作車輛，但這條車道同時只能允許一臺車輛通過，兩臺車輛同時上路是不是會撞車?是不是只能等這臺車輛通過了才讓下一輛車輛通過，上路的車輛越多通行的速度越慢，這就是為什么在沖突域網(wǎng)絡中接入的主機越多速度也就越慢，因為局域網(wǎng)中所有的接入終端都共享總線的帶寬，接入的終端越多每臺終端的帶寬也就越少，比如一條總線帶寬的速率是100Mbps，這一條線路接入了兩臺主機，那么每臺主機的速率是50Mbps，如果接入10臺呢?那么每臺主機能用的帶寬是不是只有10Mbps了，是不是接入的主機越多速度越來越慢，局域網(wǎng)中的所有主機共享總線的帶寬，這個時候的接入設備一般是HUB和集線器之類的物理層設備

到了后來的交換式以太網(wǎng)中的，交換機的各個端口隔離了沖突域保證了各個端口的獨立帶寬，就好比單車道升級多車道，各走各的互不影響，接入再多的終端也不會導致速率變慢，這個時候的接入設備一般是二層交換機和三層交換機

交換機的MAC地址學習過程

前面我們知道了交換機可以隔離沖突域，保證了各個終端的帶寬互不影響，也就是說交換機進行了一個邏輯的轉(zhuǎn)發(fā)過程，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀進行了有選擇性的轉(zhuǎn)發(fā)，而轉(zhuǎn)發(fā)的依據(jù)就是MAC地址，何為MAC地址?MAC地址就是一臺設備的物理地址，并且是固化在網(wǎng)卡的ROM芯片中不易修改的，并且每臺設備的物理地址是該網(wǎng)絡中獨一無二的地址;然后在交換機中都有一個表，叫MAC地址表，這個表記錄了MAC地址對應的出接口，就好像我可以查地圖知道去你家的路怎么走;但是在交換機剛啟動的時候這個表是空的，是空的怎么辦?是不是得學?就好比人剛出生什么東西都不會，是不是得后天進行學習?交換機也是，在交換機啟動后會有一個MAC地址學習的過程

圖中的PCA發(fā)出一個數(shù)據(jù)幀，交換機收到這個數(shù)據(jù)幀的時候，會把PCA發(fā)出的數(shù)據(jù)幀中的源MAC地址與收到這個幀的端口關(guān)聯(lián)起來記錄到MAC地址表里面去，然后交換機把該數(shù)據(jù)幀從除了收到該數(shù)據(jù)幀的其它所有接口發(fā)送出去;同理，當PCB發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀的時候，以太網(wǎng)交換機會把接收到的數(shù)據(jù)幀中的源MAC地址與收到該數(shù)據(jù)幀的接口綁定起來，然后記錄到MAC地址表里面去，形成了一個MAC地址表。

交換機對數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)與過濾

單播幀的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程

圖中的PCA向PCD發(fā)送一個單播數(shù)據(jù)幀，當交換機收到該數(shù)據(jù)幀的時候，交換機會根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址進行一個查表過程，當查到該MAC地址對應的是端口是E1/0/4的時候只會從E1/0/4這個端口發(fā)送出去，不會再從其他端口發(fā)送出去

廣播幀與未知單播幀的轉(zhuǎn)發(fā)過程

PCA發(fā)出一個目的地址為FF:FF:FF:FF:FF:FF的廣播幀，交換機收到該廣播幀后會進行一個洪泛的處理，何為洪泛?洪泛就是當交換機收到一個目的地址為全F的數(shù)據(jù)幀時，交換機會把該數(shù)據(jù)幀從除了收到該數(shù)據(jù)幀的端口的其他端口都進行發(fā)送

未知單播幀也一樣，PCA發(fā)送一個目的為該交換機中沒有的地址，以太網(wǎng)交換機收到該數(shù)據(jù)幀時，會根據(jù)目的地址進行查表，但是MAC地址表中沒有，這個時候以太網(wǎng)交換機也會進行洪泛的處理，交換機會把該數(shù)據(jù)幀從除了收到該數(shù)據(jù)幀的端口的其他端口都進行發(fā)送

以太網(wǎng)交換機的MAC地址表的默認老化時間是300S(5分鐘)可以修改，MAC地址表沒有確定數(shù)目，視交換機的MAC地址表容量而定，有8K的有16K的還有32K的

廣播域

廣播域就是說如果一臺終端發(fā)出一個廣播信號后能接收到這個信號的范圍，通常來說一個局域網(wǎng)就是一個廣播域。路由器或三層交換機的三層接口處于獨立的廣播域中，終端主機發(fā)出的廣播幀在三層接口被終止。二層交換機和HUB物理層設備默認所有接口處于同一廣播域下。

綜上所述，我們知道了共享式以太網(wǎng)和交換式以太網(wǎng)的區(qū)別，我們知道共享式以太網(wǎng)中的所有終端共享總線帶寬，并且處于同一沖突域和廣播域中;交換式以太網(wǎng)各個終端帶寬獨立，并且各個終端處于獨立的沖突域，但是交換式網(wǎng)絡中各個端口默認處于同于=一廣播域中。

還有交換機收到一個數(shù)據(jù)幀的時候會把該數(shù)據(jù)幀中的源MAC地址與收到該數(shù)據(jù)幀的端口進行綁定，然后會根據(jù)目的MAC地址進行一個查表的過程，如果該數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址能在交換機的MAC地址表中找到，那么會從該目的MAC地址對應的端口發(fā)送出去，如果目的地址是廣播地址或者是未知單播地址，那么交換機會進行一個洪泛的過程，也就是以太網(wǎng)交換機會把該數(shù)據(jù)幀從除開收到該數(shù)據(jù)幀的端口以外所有的端口發(fā)送出去，這就是一個洪泛的過程;路由器或者三層交換機的三層接口屬于獨立的廣播域，會終結(jié)這種洪泛的傳播。推薦閱讀：以太網(wǎng)交換機在智慧軌道交通中的應用分析