【小菜學網絡】交換機與MAC地址學習

上一小節介紹了 集線器 ，一種工做於物理層的簡單網絡設備。因爲集線器採用廣播的方式中繼、轉發物理信號，傳輸效率受到極大制約。

精準轉發

爲了解決集線器工做效率低下的尷尬，咱們須要設計一種更高級的網絡設備。新設備根據以太網幀的目的 MAC 地址，將它精準地轉發到正確端口：

註釋：這裏 端口 ( port )指的是轉發設備的插口，也可叫作網口。

如上圖，中間節點是轉發設備，它在內部維護着一張主機 MAC 地址與對應端口的映射表，現與 3 臺主機相連。這樣一來， 當轉發設備接到主機 A 發給主機 C 的數據後，根據目的 MAC 地址搜索映射表，即可將數據準確地轉發到對應的端口 3 。

如今，傳輸模式變得更有針對性了——數據幀被精準轉發到正確的端口，其餘端口再也不收到多餘的數據：

不只如此，主機 A 與 B 通信的同時，其餘計算機也可通信，互不干擾。轉發設備每一個端口是一個獨立的衝突域，帶寬也是獨立的。

集線器的缺陷所有避免了！

交換機

可以根據以太網幀目的地址轉發數據的網絡設備就是 以太網交換機 ( ethernet switch )：

交換機長相跟集線器沒啥區別嘛。固然了，大部分網絡設備都是一個佈滿端口的盒子，關鍵在於內部構造。

再看看現實中的交換機長啥樣：

總結起來，以太網交換機屬於 二層網絡設備 ，特色以下：

• 根據目的地址轉發以太網幀；
• 每一個端口是獨立衝突域；
• 每一個端口帶寬獨立；

Mac地址學習

交換機完美地解決集線器的缺點，但新問題又來了，映射表如何得到呢？

最原始的方式是：維護一張靜態映射表。當新設備接入，向映射表添加一條記錄；當設備移除，從映射表刪除對應記錄。然而，純手工操做方式多少有些煩躁。

好在計算機領域能夠實現各類花樣的自動化——經過算法自動學習映射表。咱們先來看看大體思路：

初始狀態下，映射表是空的。如今，主機 A 向 B 發送一個數據幀 FRAME1 。由於映射表中沒有地址 B 的記錄，交換機便將數據幀廣播到其餘全部端口。

因爲交換機是從 Fa0/1 端口收到數據幀的，便知道 A 鏈接 Fa0/1 端口，而數據幀的源地址就是 A 的地址！此時，交換機能夠將 A 的地址和端口 Fa0/1 做爲一條記錄加入映射表。交換機學習到 A 的地址！

接着，主機 B 向 A 回覆一個數據幀 FRAME2  。因爲映射表中已經存在地址 A 的記錄了，所以交換機將數據幀精準轉發到端口 Fa0/1 。同理，交換機學習到主機 B 的地址。

當主機 C 開始發送數據時，交換機一樣學到其地址，學習過程完成！

這就是 MAC地址自動學習 的基本原理。

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