交换机的基本原理（一）

一、数据链路层的基本概念

1、数据链路层的功能

a.数据链路层在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务。

b.最基本的服务：将源自网络层的数据可靠的传输到目标主机的网络层

c.将数据组合成数据块（在数据链路层这种数据块叫：帧），帧是数据链路层的传送单位。

d.如何控制帧在物理信道上的传输，包括：①如何处理传输差错 ②如何调节发送速率以使与接收方相匹配 ③在两个设备之间提供数据链路通路的建立、维持和释放的管理

2、数据链路层的协议

a.点对点协议（Point-to-Point Protocol）——广域网

b.以太网（Ethernet）——局域网

c.高级数据链路协议

d.帧中继

e.异步传输模式

二、以太网（局域网）基础概念

1、以太网（局域网）：工作在数据链路层

2、以太网的发展：速度越来越快

3、以太网的 MAC 地址

以太网地址用来识别以太网上的某个单独设备，类似于我们的身份证

由28个二进制位组成，使用16进制表示

4、Windows系统可以在运行--ipconfig /all 查看设备的MAC地址

5、以太网的帧格式

目的地址：目标机的 MAC 地址

源地址：本机的 MAC 地址

帧校验序列：保证数据传输不会出错；一般接收方会进行校验

三、交换机基础知识

1、交换机设备简介

1.1 分类：家用、小企业、中大型企业用途

家用常见品牌：TP-Link、腾达

企业常见品牌：华为、中兴、H3C、思科、Juniper、锐捷网络

1.2 思科交换机产品体系

Cisco 2960系列：入门级交换机，是2950系列的升级款

Cisco 3560系列：企业级交换机，是3550系列的升级款

Cisco 4500系列：模块化交换机，实现功能化扩展

Cisco 6500系列：高端交换机，用于电信运营商或大型企业

其中 24 或 48 代表交换机上的接口数量
TT 表示有2个10/100/1000端口
TC表示有两个双介质千兆以太网上行链路端口

2、交换机工作原理（重点）

2.1图解交换机工作原理

如上图所示，假设电脑的MAC地址分别为11、22、33、44

当主机11给主机33发送一个数据帧，目的地址33，源地址11，各个设备间工作如图所示：

提示：当在交换机的MAC地址表能找到对应设备的 MAC地址与端口关系，则单播发送至对应设备；如果不能找到，则进行广播，查找目标地址与端口。

2.2交换机工作原理

转发：交换机根据MAC地址表单播转发数据帧

学习：MAC地址表是交换机通过学习接收的数据帧的源MAC地址来形成的

广播：如果目标地址在MAC地址表中没有，交换机就向除接收到该数据帧的端口外的其他所有端口广播该数据帧

更新：交换机MAC地址表的老化时间是300秒；交换机如果发现一个帧的入端口和MAC地址表中源MAC地址的所在端口不同，交换机将MAC地址重新学习到新的端口。

3、交换机的工作模式：单工、半双工、双工

单工：两个数据站之间只能沿单一方向传输数据

例如：对讲机

半双工：两个数据站之间可以双向数据传输，但不能同时进行

例如：电脑与交换机之间（支持半双工）

全双工：两个数据站之间可以双向且同时进行数据传输

例如：打电话、电脑与交换机之间（常用全双工模式）

4、交换机以太网接口速率

接口连接时进行协商，协商失败则无法正常通信

5、交换机内部交换方式

存储转发：在交换机缓存中备份校验，然后转发（速度慢，准确度高）

快速转发：交换机收到后直接转发（速度快）——常用

分段转发：（不常用）