开发者学堂课程【计算机网络基础：交换机相关知识】学习笔记，与课程紧密联系，让用户快速学习知识。
课程地址：https://developer.aliyun.com/learning/course/450/detail/5553
交换机相关知识
目录
一. 交换机设备 1
二.交换机工作原理 1
三.交换机MAC地址表 2
四.换机数据交换方式 4
一.交换机设备：
下图是一个具有24个RJ-45端口交换机，它一般用于小型局域网的连接。
例如在一个机房，如果需要50台计算机，就需要使用三台24口的交换机进行级联，将三台交换机通过高速的这种级联端口进行相连。而其他的一般端口用来连接接入网络的 PC 机。
二.交换机工作原理
1.交换机是工作在 OSI 参考模型中的数据链路层中的。它的主要功能是 MAC 地址的学习、通信的过滤、避免回路等。
2.每个交换机内部都维护一张表，这个表称 为 Mac 地址表，它记录了交换机上每一个端口所连接主机的 MAC 地址信息。
3.交换机收到一个数据帧后，能够识别出数据帧的结构，根据数据帧中的目的地址，将这个帧转发到对应的端口上去，而不是广播到其他的这个端口。
如图描述了 PC1发送数据包给 PC3。它需要查找 MAC 地址表的这样一个过程，交换机会监测到它的 E0/2端口发送来的数据帧。会根据数据帧中的目标地址就是 M3 去查找 Mac 地址表。获得了 M3 所对应的这个端口 E0/6，之后就会将数据直接从 E0/6端口发送给对端 PC3。
由此可以看出，整个数据帧的转换过程只有 E0/6 和 E0/2 是相关的，和其他端口是无关的。所以通讯的关键在于数据传输过程中查找的 MA C 地址表。
三.交换机 MAC 地址表
交换机本身具有 MAC 地址的学习的功能。交换机就是通过识别数据帧的源 MAC 地址，学习 到 Mac 地址和源端口的对应关系，主要过程
当第一次使用交换机的时候，交换机的 Mac 地址表是空表，没有任何记录的。此时交换机会将源 MAC 地址与源端口建立映射，写入MAC 地址表中
例子：PC1(MAC地址M1)想要发送数据帧给 PC2(MAC 地址 M2)，其 MAC 地址学习过程如下:
当前 PC1 它的 MAC 地址是 M1,想要发送数据曾给 PC2，它的 MAC 地址是 M2，交换机会收到 PC1发来的数据帧，然后将接收数据帧的端口 E0/2 与 PC1 的 MAC 地址 M1 记录到 MAC 地址表中。搜索发现目的 MAC 并没有在当前的 MAC 地址表中，所以它会从其他的端口 E0/4 E0/6 E0/7 转发这个数据帧。
若当 PC2,PC3,PC4 收到这个数据帧之后，PC3,PC4 发现不是发送给自己的，通过 MAC 地址可以判断它是丢弃数据包，当 PC2 发现这个数据包是发给自己的，自然他会给一个确认的数据包，那么这个数据包就会含带 PC2 的 MAC 地址，也就是 M2。这个数据包会从交换机的 E0/4端口返回到交换机，交换机会在收到数据包后记录 M4 与 E0/4 这个端口的对应关系，把它记录到 MAC 地址表中去。
四.换机数据交换方式
1.交换机检测发送到每一个交换机端口的数据帧，通过数据帧中相关信息（源主机的 MAC 地址，目的主机 的 MAC 地址），在交换机的内部建立一张 MAC 地址与端口映射表。
2.交换机根据收到数据帧的源 MAC 地址，查找 MAC 地址表，如果找到该映射项(对应的端口号)，则更新映射的生存期：如果没有找到，则建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入 MAC 地址表中
3.如果数据帧中的目的 MAC 地址在 MAC 地址表中找到，则判断该数据帧属于广播帧还是单播帧：如果是广播帧，则向所有端口(除接收该数据帧的端口外)转发该数据帧；如果是单播帧，则查找已有 MAC 地址表，根据 MAC 地址表中存在对应的映射，按照该映射项进行数据转发
4.如果数据帧中的目的 MAC 地址不在 MAC 地址表，则向所有端口转发。一旦收到接收者返回的信息，便记住该 MAC 地址与端口的映射，并将数据帧通过该端口转发出去
