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#交换机#-交换机的工作原理从这几点理解

#PT模拟#-交换机的工作原理从这几点理解,今天来通过实验模拟的方式,讲解网络层的工作过程,让大家理解交换机的工作原理!       如下图,首先为方便讲解做如下定义:       PC1的IP和MAC分别为:192.168.2.2,00-00-00-AA-AA-AA;       PC2的IP和MAC分别为:192.168.2.3,00-00-00-BB-BB-BB;       PC3的IP和MAC分别为:192.168.2.4,00-00-00-CC-CC-CC。同时假设PC1与PC3从未通信过,那么当PC1需要发送数据到PC3,在交换机上网络层是怎么实现的呢?
工具/原料
1

交换机

2

电脑

方法/步骤
1

当PC1需要发送数据到PC3,首先网络层会为上层数据分包,然后分别加上IP包头,其中包括PC1的源IP地址192.168.2.2,以及PC3的目标IP地址192.168.2.4。

2

被网络层分包后的数据包,传递到数据链路层,数据链路层为上层数据包装帧,加上帧头,其中包括PC1的源MAC地址与PC3的目标MAC地址;以及PC1端的源MAC为00-00-00-AA-AA-AA,但由于PC1和PC3从未通信过,因此没有学到PC3的MAC地址。

3

由于没有PC3的MAC地址,此时,PC1会通过arp协议广播发送请求报文来获得PC3即IP为192.168.2.4的设备的MAC地址,局域网中除PC1的所有设备都会收到此广播,但除PC3外,其他设备不会回应,而PC3会通过单播的方式向PC1发送回应报文。这样PC1便获得了PC3的MAC地址。而这些MAC地址会被保存在arp缓存表中,以便下次通信。装帧后,将数据通过交换机的1号接口发送。

4

当数据发送到交换机后,交换机会首先查询MAC地址表中1号接口对应的源MAC地址条目,若条目中没有数据帧的源MAC地址,交换机就会将这个帧的源地址和收到这个帧的接口编号(即1号接口)对应起来,添加到MAC地址表中。

5

若交换机没有在MAC地址表中找到数据帧的目标MAC地址所对应的条目,便无法确定要在哪个接口中将数据传输出去。此时,交换机会通过广播的形式来获取MAC地址为00-00-00-CC-CC-CC的设备连接在哪个接口上。(除1号接口外其他接口都会收到该广播)

6

PC3会回应这个广播,并回应一个源MAC地址为00-00-00-CC-CC-CC,目标MAC地址为00-00-00-AA-AA-AA的数据帧,交换机会将此帧的源MAC地址和接口标号(3号口)对应在一起,添加到MAC地址表中。PC1与PC3实现数据通信了。

注意事项
1

需要注意一点,交换机只会学习源MAC地址

2

交换机学到的MAC地址不会永远保持在MAC地址表中,默认的老化时间是300s

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