交换机在网络中到的作用


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报文

数据经IP协议封装后称为报文,经MAC层封装后叫做以太网帧。通常不做严格区分,都叫报文。

主机通信

主机A向主机B发报文,知道B的IP地址,但不知道B的MAC地址。

  1. 主机A首先会发ARP报文,
    ARP报文最终在MAC层被封装成以太网帧,其源MAC地址是主机A自己,目的MAC地址是广播地址,就是向外广播询问,请求主机B回答。
    交换机接收到主机A的包含ARP广播报文的Frame,会解析该Frame,发现目的MAC地址是广播地址,就是向自己的所有端口广播该Frame,
    源MAC地址依然是主机A,目的MAC地址依然是广播地址。
    同时如果源MAC地址,交换机之前没有学习过,就会添加到自己的MAC地址表中,也就是交换机学习到主机A的MAC地址。
    经交换机广播后,ARP报文被主机B接收到,
    主机B发现被请求的IP是自己,就会发一个回应报文,同样在MAC层被封装成以太网帧,源MAC地址是主机B,目的MAC地址是主机A,
    告诉主机A你请求的IP就是我,这是一个单播报文。
    交换机接收到主机B发送的回应报文后,解析到源MAC地址是主机B,从而添加到自己的MAC地址表中,学习到主机B。
    目的地址是主机A,之前学习到了,就直接将报文转发到主机A对应的端口,源和目的MAC地址不变。
    主机A接收到主机B的回应后,就知道主机B的MAC,添加到自己的ARP表中,下次再和B通信就不需要再发ARP报文了。

整个过程可以看出,
一是没有出现交换机的MAC地址,
二是报文的源MAC地址和目的MAC地址都不变。
交换机的网络端口对应一个MAC,但通常不需要MAC地址,因为转发不需要。
如果交换机有管理功能,通常有一个管理MAC地址,对应交换机的管理单元,例如CPU。
交换机解析到某个端口接收的报文的目的地址是自己,就会把报文发给自己的CPU或管理模块。
交换机解析到主机A发送的报文的目的MAC地址,是单播地址,但是自己的MAC地址表中没有,那交换机不知道向那个端口转发,就会向自己所有的端口转发该报文,源MAC地址和目的MAC地址都不变。这样交换机所有端口下的的设备都会收到该报文,设备是交换机会继续转发,这样可能引起广播风暴,引起网络崩溃,现在交换机都有广播风暴抑制功能。如果是主机,发现目的MAC不是自己,就会丢弃该报文。
最后,如果有主机发现目的MAC地址是自己,就会按报文要求处理,只要最后发报文到交换机,交换机就会学习到它的MAC地址。
如果最终,没有主机是目的MAC地址,那就是网络不通。


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