计算机网络 交换机工作原理.pdf
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2022-06-17
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计算机网络 交换机工作原理
在前面了解到根据交换机在 OSI 参考模型中工作的协议层不同，将交换机分为二层交换
机、三层交换机、四层交换机。交换机工作的协议层不同，其工作原理也不相同。下面我们
将介绍各层交换机的工作原理。
1．二层交换机工作原理
二层交换机能够识别数据包中的MAC 地址信息，然后根据 MAC 地址进行数据包的转发，
并将这些 MAC 地址与对应的端口记录在内部的地址列表中。二层交换机的工作原理如下：
当交换机从端口收到数据包后，首先分析数据包头中的源 MAC 地址和目的 MAC 地址，
并找出源 MAC 地址对应的交换机端口。然后，从 MAC 地址表中查找目的 MAC 地址对应的
交换机端口。
如果 MAC 地址表中存在目的MAC 地址的对应端口，则将数据包直接发送到该对应端口。
如果 MAC 地址表中没有与目的 MAC 地址的对应端口，则将数据包广播到交换机所有端口，
待目的计算机对源计算机回应时，交换机学习目的 MAC 地址与端口的对应关系，并将该对
应关系添加至 MAC 地址表中。
这样，当下次再向该 MAC 地址传送数据时，就不需要向所有端口广播数据。并且，通
过不断重复上面的过程，交换机能够学习到网络内的 MAC 地址信息，建立并维护自己内部
的 MAC 地址表。如图 6-10 所示，为二层交换机工作原理示意图。
数据包
接收数据
分析数据包
获取源/目的MAC地址
分析数据
存在映射端口
查找目的MAC地址映射端口
不存在映射端口
向端口传输数据包
添加映射记录
生成MAC地址-端口映射
广播数据包 传输数据
监听目的MAC回应信息
维护MAC列表
交换结束
等待下一数据包
结束
图 6-10 二层交换机工作原理
2．三层交换机工作原理
三层交换机是在二层交换机的基础上增加了三层路由模块，能够工作于 OSI 参考模型的
网络层，实现多个网段之间的数据传输。三层交换机既可以完成数据交换功能，又可以完成
数据路由功能。其工作原理如下：
当三层交换机接收到某个信息源的第一个数据包时，交换机将对该数据包进行分析，并
判断数据包中的目的 IP 地址与源 IP 地址是否在同一网段内。如果两个 IP 地址属于同一网段，
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