【交换机转发工作原理【泛洪、转发、丢弃】】

news2024/12/23 1:38:07

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一、交换机的三张表

在讲交换机转发工作原理前，先介绍交换机的三张表：

1.ARP缓存表：ARP(Address Resolution Protocol)地址解析协议，主要作用将目的IP地址解析(映射)为目的MAC地址；ARP缓存表是主机用来缓存其他主机IP地址和MAC地址映射关系的表。

1.1.二层实验：

拓扑图如下：在这里插入图片描述

交换机不做任何配置，PC1 ping PC2。在这里插入图片描述

PC1和PC2的ARP缓存表都存在对方IP地址和MAC地址映射关系，交换机上没有相关记录，由此得出交换机在二层组网中不会缓存网段内主机的ARP记录；

1.2.三层实验：

拓扑图如下：

在这里插入图片描述

交换机配置如图，PC1 ping PC2。

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因为PC1与PC2处于不同网段，所以ARP缓存表记录的是网关的IP地址和MAC地址映射关系。此时交换机有了ARP缓存表，记录的是PC1、PC2与网关的映射关系。因此在三层组网中，交换机才会缓存ARP记录。

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通过路由追踪和查看路由表可以直观分析出，PC1通过网关G0/0/1口出去，匹配去往2.2.2.0/24的直连路由到达PC2，同理PC2回的包经过网关G0/0/2口出去，匹配去往1.1.1.0/24的直连路由到达PC1。

2.MAC地址表

MAC地址表是交换机能够正常工作的重要依据，它相当于交换机保存的一张“地图”。MAC地址表中的每一个表项都包含着MAC地址、VLAN-ID以及交换机接口等信息。交换机的MAC地址表由ARP缓存表生成，主要映射同网段及不同网段之间的主机MAC地址和主机连接的交换机端口的映射关系表。如下图为1.2实验中交换机的MAC地址表。

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3.路由表

路由表在网络间载获发送到远地网段的报文,起转发的作用。三层交换机中，启用不同VLAN(虚拟局域网)划分不同的广播域(网段)，不同广播域之间的主机需要通信时，会匹配路由表中的路由条目，匹配上则进行数据转发，匹配不上则丢弃。

二、交换机的转发方式

交换机有三种转发方式分别为泛洪、转发、丢弃。

已知单播帧：交换机能直接匹配MAC地址表项转发的数据帧。

未知单播帧：交换机中没有记录能直接转发该数据帧的MAC地址表项。

工作原理：当交换机收到一个未知单播帧时，除接收到该数据帧VLAN下的接口外，交换机会向VLAN内的其他所有UP的成员接口进行泛洪(向所有节点转发该数据帧)。如若有目标节点响应后，交换机会刷新MAC地址表映射它们间的关系，从而该未知单播帧变为已知单播帧，当交换机再次收到该帧直接匹配MAC地址表进行转发；如若没有目标节点响应，交换机则丢弃该数据帧。

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