交换机的工作原理（含实例，华为ensp操作）

news2024/12/23 12:58:54

目录​​​​​​​

​​​​​​​1.交换机学习和转发

案例 

1.设置静态地址表项

2.配置黑洞mac地址表项

1.交换机学习和转发

交换机工作在数据链路层。当交换机从某个端口收到一个帧时，它并不是向所有的接口转发此帧，而是根据此帧的目的MAC地址，查找交 换机中的交换表（又称为MAC地址表），然后将该帧转发到某个端口 （称为转发），或者把它丢弃（称为过滤）。

交换机运行自学习算法自动维护交换表。交换机从某端口收到一数据帧后，先进行自学习，之后进行帧的转发处理。

首先取得源MAC地址，然后查找交换表，确定其中是否有与收到帧 的源地址相匹配的MAC地址。

（1）如没有，就在交换表中增加一个表项，记录源MAC地址、所属 VLAN、进入的端口和老化时间。

（2）如有，则把原有的表项进行更新，更新进入的端口和老化时 间。 然后取得目的地址，查找交换表中，确定是否有与收到帧的目的 MAC地址相匹配的地址。

        （1）如没有，则向所有其他端口（进入的端口除外）转发（称之 为广播）。

        （2）如有，则按交换表中给出的端口进行转发（称之为单播）。

（3）若交换表中给出的端口就是该帧进入交换机的端口，则丢弃 这个帧，因为这时目的站和源站都在同一个端口方向上，不需要经过交 换机进行转发。

然后取得目的地址，查找交换表中，确定是否有与收到帧的目的 MAC地址相匹配的地址。

（1）如没有，则向所有其他端口（进入的端口除外）转发（称之 为广播）。

（2）如有，则按交换表中给出的端口进行转发（称之为单播）。

（3）若交换表中给出的端口就是该帧进入交换机的端口，则丢弃 这个帧，因为这时目的站和源站都在同一个端口方向上，不需要经过交 换机进行转发。

mac地址表

每一条表 项都有一个生存周期，到达生存周期仍得不到刷新的表项将被删除，这个生存周期被称作老化时间。如果在到达生存周期前某表项被刷新，则重新计算该表项的老化时间。

mac地址表项 

静态mac地址

· 静态MAC地址表项不会老化，保存后设备重启不会消失，只能手动删除。

· 静态MAC地址表项中指定的VLAN必须已经创建，且已经加入绑定的端口。

· 静态MAC地址表项中指定的MAC地址必须是单播MAC地址，不能是组播和广播MAC地址。 · 静态MAC地址表项的优先级高于动态MAC地址表项。

案例 

1.设置静态地址表项

 按如下进行配置

 按照上图做以下配置

 因为PC1和PC2在同一个网段，所以可以互ping

PC>ping 192.168.100.12

Ping 192.168.100.12: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
From 192.168.100.12: bytes=32 seq=1 ttl=128 time=47 ms
From 192.168.100.12: bytes=32 seq=2 ttl=128 time=31 ms
From 192.168.100.12: bytes=32 seq=3 ttl=128 time=31 ms
From 192.168.100.12: bytes=32 seq=4 ttl=128 time=62 ms
From 192.168.100.12: bytes=32 seq=5 ttl=128 time=31 ms

--- 192.168.100.12 ping statistics ---
  5 packet(s) transmitted
  5 packet(s) received
  0.00% packet loss
  round-trip min/avg/max = 31/40/62 ms

PC>ping 192.168.100.11

Ping 192.168.100.11: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
From 192.168.100.11: bytes=32 seq=1 ttl=128 time=47 ms
From 192.168.100.11: bytes=32 seq=2 ttl=128 time=47 ms
From 192.168.100.11: bytes=32 seq=3 ttl=128 time=47 ms
From 192.168.100.11: bytes=32 seq=4 ttl=128 time=47 ms
From 192.168.100.11: bytes=32 seq=5 ttl=128 time=47 ms

--- 192.168.100.11 ping statistics ---
  5 packet(s) transmitted
  5 packet(s) received
  0.00% packet loss
  round-trip min/avg/max = 47/47/47 ms

PC1和PC2也能ping Server1

PC>ping 192.168.100.2

Ping 192.168.100.2: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=1 ttl=255 time=16 ms
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=2 ttl=255 time=46 ms
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=3 ttl=255 time=16 ms
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=4 ttl=255 time=15 ms
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=5 ttl=255 time=16 ms

--- 192.168.100.2 ping statistics ---
  5 packet(s) transmitted
  5 packet(s) received
  0.00% packet loss
  round-trip min/avg/max = 15/21/46 ms


PC>ping 192.168.100.2

Ping 192.168.100.2: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=1 ttl=255 time=32 ms
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=2 ttl=255 time=15 ms
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=3 ttl=255 time=16 ms
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=4 ttl=255 time=31 ms
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=5 ttl=255 time=47 ms

--- 192.168.100.2 ping statistics ---
  5 packet(s) transmitted
  5 packet(s) received
  0.00% packet loss
  round-trip min/avg/max = 15/28/47 ms

对LSW1进行配置

<Huawei>sys
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]display device
S5700-28C-HI's Device status:
Slot  Sub Type         Online    Power      Register       Status     Role  
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
0     -   5728C        Present   PowerOn    Registered     Normal     Master
[Huawei]sysname LSW1

#显示交换机mac地址表
[LSW1]display mac-address
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-98ed-52ad 1           -      -      GE0/0/1         dynamic   0/-         
5489-9885-10ce 1           -      -      GE0/0/3         dynamic   0/-         
5489-9875-1fce 1           -      -      GE0/0/2         dynamic   0/-         
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 3 

#显示交换机MAC地址表的静态表项
[LSW1]display mac-address static
#显示交换机MAC地址表的动态表项
[LSW1]dis mac-address dynamic
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-98ed-52ad 1           -      -      GE0/0/1         dynamic   0/-         
5489-9885-10ce 1           -      -      GE0/0/3         dynamic   0/-         
5489-9875-1fce 1           -      -      GE0/0/2         dynamic   0/-         
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 3 

[LSW1]display mac-address g0/0/3
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-9885-10ce 1           -      -      GE0/0/3         dynamic   0/-         
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 1 

[LSW1]display mac-address static g0/0/3
[LSW1]display mac-address dynamic g0/0/3
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-9885-10ce 1           -      -      GE0/0/3         dynamic   0/-         
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 1 

[LSW1]display mac-address dynamic g0/0/3
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-9885-10ce 1           -      -      GE0/0/3         dynamic   0/-         
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 1 
#显示交换机VLAN1的mac地址表项
[LSW1]display mac-address vlan 1
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-98ed-52ad 1           -      -      GE0/0/1         dynamic   0/-         
5489-9875-1fce 1           -      -      GE0/0/2         dynamic   0/-         
5489-9885-10ce 1           -      -      GE0/0/3         dynamic   0/-         
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 3 
#显示交换机的静态表项
[LSW1]display mac-address static vlan 1

#显示交换机vlan1学习到的mac地址表项
[LSW1]display mac-address dynamic vlan 1
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-98ed-52ad 1           -      -      GE0/0/1         dynamic   0/-         
5489-9875-1fce 1           -      -      GE0/0/2         dynamic   0/-         
5489-9885-10ce 1           -      -      GE0/0/3         dynamic   0/-         
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 3

可以看到交换机的mac地址存储的都是动态地址，没有静态地址

注：若 MAC地址表为空，请重新执行步骤4，然后重新执行上述显示交换机MAC 地址表的相关命令。因为MAC地址表项的默认老化时间为300秒，超过这 个时间的表项都被清除了

由上面执行的代码可以看出

PC1的mac地址 ​​​​​​​5489-98ed-52ad​​​​​​​

PC2的mac地址 5489-9875-1fce

Server1的mac地址 5489-9885-10ce

 静态mac地址需要手动配置 

[LSW1]mac-address static 5489-9885-10ce gigabitethernet 0/0/3 vlan 1
[LSW1]mac-address static 5489-98ed-52ad gigabitethernet 0/0/1 vlan 1
[LSW1]mac-address static 5489-9875-1fce gigabitethernet 0/0/2 vlan 1

[LSW1]display mac-address
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-98ed-52ad 1           -      -      GE0/0/1         static    -           
5489-9885-10ce 1           -      -      GE0/0/3         static    -           
5489-9875-1fce 1           -      -      GE0/0/2         static    -           
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 3 

[LSW1]display mac-address dynamic

此时，就算删除PC1到交换机的连线，重新建立连线，pc1也能ping通pc2或server1 

因为静态MAC地址表项不会老化，保存后设备重启不会消失，只能手动删除

如何删除静态表项？

#动态地址表项会老化，一定要重新ping，才能显示正确结果
[LSW1]undo mac-address static 5489-98ed-52ad gigabitethernet 0/0/1 vlan 1

[LSW1]display mac-address static
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-9885-10ce 1           -      -      GE0/0/3         static    -           
5489-9875-1fce 1           -      -      GE0/0/2         static    -           
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 2 


[LSW1]display mac-address
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-9885-10ce 1           -      -      GE0/0/3         static    -           
5489-9875-1fce 1           -      -      GE0/0/2         static    -           
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 2 

MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-98ed-52ad 1           -      -      GE0/0/1         dynamic   0/-         
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 1

2.配置黑洞mac地址表项

以上图为例，禁止PC-1对网络的访问，将PC-1的 MAC地址配置为黑洞MAC地址。

配置黑洞mac地址

#将PC-1的mac地址添加为黑洞表项，默认时，所有端口都属于虚拟局域网vlan 1
[LSW1]mac-address blackhole 5489-98ed-52ad vlan 1
[LSW1]display mac-address
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-98ed-52ad 1           -      -      -               blackhole -           
5489-9885-10ce 1           -      -      GE0/0/3         static    -           
5489-9875-1fce 1           -      -      GE0/0/2         static    -           
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 3 

[LSW1]display mac-address blackhole
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-98ed-52ad 1           -      -      -               blackhole -           
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 1 

[LSW1]display mac-address blackhole vlan 1
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-98ed-52ad 1           -      -      -               blackhole -           
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 1 

[LSW1]

PC1和PC2 可以ping Server1

PC>ping 192.168.100.2

Ping 192.168.100.2: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
From 192.168.100.11: Destination host unreachable
From 192.168.100.11: Destination host unreachable
From 192.168.100.11: Destination host unreachable
From 192.168.100.11: Destination host unreachable
From 192.168.100.11: Destination host unreachable

--- 192.168.100.2 ping statistics ---
  5 packet(s) transmitted
  0 packet(s) received
  100.00% packet loss

Ping 192.168.100.2: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=1 ttl=255 time=47 ms
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=2 ttl=255 time=31 ms
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=3 ttl=255 time=31 ms
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=4 ttl=255 time=15 ms
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=5 ttl=255 time=16 ms

--- 192.168.100.2 ping statistics ---
  5 packet(s) transmitted
  5 packet(s) received
  0.00% packet loss
  round-trip min/avg/max = 15/28/47 ms

 删除黑洞表项

<LSW1>sys
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[LSW1]undo mac-address blackhole  5489-98ed-52ad vlan 1
[LSW1]display mac-address
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-9885-10ce 1           -      -      GE0/0/3         static    -           
5489-9875-1fce 1           -      -      GE0/0/2         static    -           
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 2 

[LSW1]display mac-address blackhole
#无黑洞表项

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