交换机的原理详解

创新互联公司专业提供棕树数据中心服务，为用户提供五星数据中心、电信、双线接入解决方案，用户可自行在线购买棕树数据中心服务，并享受7*24小时金牌售后服务。

实验名称：交换机 MAC 表形成
实验需求：
    1、确保 PC-1 与 PC-3 可以互相Ping通；
    2、查看交换机的 MAC 地址表 ；
实验步骤：
    1、互联交换机与 PC-1/2/3 ; 分别对应交换机的 Fas0/1/2/3口
    2、配置PC-1/2/3的IP地址（此时可以不配置网关IP地址）
    3、在Ping之前，查看交换机的 MAC地址表（空）
    4、PC-1 ping PC-3 之后，然后查看交换机的MAC地址表；
过程分析：
   PC1 --> PC3
    
   192.168.1.1  ---> 192.168.1.3  
      A         --->   C  
 

原理详解：

    1、交换机收在 Fas0/1 端口收到 PC1 发送的数据包，
       关注源MAC地址，形成 MAC 地址表条目：
              A --- Fas0/1    
    2、交换机关注PC1发送的数据包的目标MAC地址，然后进行查表；
          目标MAC ： C  
          MAC地址表：show mac-address-table  
                      默认情况下，刚开机时，该表是空的；
          匹配：
              结果 - 不成功，所以，广播；
    3、交换机将 PC1 的数据包从 Fas0/2 和 Fas0/3 发送出去；
    4、Fas0/2口连接的 PC-2 收到数据包以后，首先查看 目标MAC
       地址是否与自己的网卡地址相同。不同，则丢弃数据包；
    5、Fas0/3口连接的 PC-3 收到数据包以后，首先查看 目标MAC
       地址是否与自己网卡地址相同。相同，则继续分析 目标IP
       地址，如果与自己的IP地址相同，则接收（反之，丢弃）
        
    6、PC-3 基于收到的Ping 的请求，进行构建回应报文：
            192.168.1.3  ---->  192.168.1.1  
               C         ---->     A  
        并且发送出去；
    7、交换机在 Fas0/3 口接收到 PC-3发送的数据包，首先查看源
       MAC，从而形成MAC地址表条目：
                C ---- Fas0/3 ；
    8、交换机关注 PC-3 发送的数据包的目标 MAC 地址， 查找MAC
        地址表 ： show  mac-address-table
                     A -- Fas0/1  
    此时的数据包的目标MAC地址为  A，恰好与改条目匹配成功，则将数据包从 Fas0/1 口发送出去；
    9、PC-1收到数据包以后，首先分析目标    MAC地址是否与自己的网卡地址相同，如果相同，则继续分析目标IP地址，是否与自己的IP地址相同，如果相同，则接收。Ping显示成功。               
    

总结：
    1、成表 - 查看源MAC；  
    2、查表 - 查看目标MAC；
    3、MAC表的动态条目是有一定的存活时间的，默认值为 300s
    4、MAC表的大小是有一定空间的（show mac-address-table）
     
        
小小的扩展：
    当PC机配置IP地址时，该设备会首先发送一个无故ARP，用于检测
    配置的IP地址是否可以用（确定本网段没有重复的IP地址）
        
    无故ARP的请求报文：
        源MAC ---> 目标MAC  
          E   --->  全F ；(表示的是广播MAC地址)  
    1、交换机在 Fas0/4 口收到 PC-4 发送的无故 ARP 之后，  
        首先查看报文的源MAC地址，形成MAC地址表条目：
            E --- Fas0/4 ；  
    2、其次交换机会查看数据包的目标 MAC 地址，并进行MAC地址表
        条目的匹配：
             小问题：
                  在MAC地址表中是否存在全F对应的 条目；  
                     比如： 全 F ----- Fas0/10  
                        答案：不存在！
    
    交换机可以隔离冲突域，不可以隔离广播域；
    路由器可以隔离广播域，可以隔离冲突域；

    ARP ： 　　　　　    IP --- MAC  
    MAC 地址表 ：　　　ＭＡＣ －－－ Ｐoｒｔ