交换机基础知识总结之层数篇

　二层交换机

　　二层交换技术的发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。

　　具体的工作流程如下：

　　1) 当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的;

　　2) 再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口;

　　3) 如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上;

　　4) 如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以记录这一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。

　　从二层交换机的工作原理可以推知以下三点：

　　1) 由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M,交换机总线带宽超过N×M,那么这交换机就可以实现线速交换;

　　2) 学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表，地址表的大小(一般两种表示方式：一为BEFFER RAM,一为MAC表项数值)，地址表大小影响交换机的接入容量;

　　3) 还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC(Application specific Integrated Circuit, 专用集成电路)芯片，因此转发速度可以做到非常快。由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能。

　　以上三点也是评判二、三层交换机性能优劣的主要技术参数，这一点请大家在考虑设备选型时注意比较。

　　三层交换机

　　下面先来通过一个简单的网络来看看三层交换机的工作过程。

　　使用IP的设备A------三层交换机------使用IP的设备B

　　比如A要给B发送数据，已知目的IP,那么A就用子网掩码取得网络地址，判断目的IP是否与自己在同一网段。如果在同一网段，但不知道转发数据所需的MAC地址，A就发送一个ARP请求，B返回其MAC地址，A用此MAC封装数据包并发送给交换机，交换机起用二层交换模块，查找MAC地址表，将数据包转发到相应的端口。

　　如果目的IP地址显示不是同一网段的，那么A要实现和B的通讯，在流缓存条目中没有对应MAC地址条目，就将第一个正常数据包发送向一个缺省网关，这个缺省网关一般在操作系统中已经设好，对应第三层路由模块，所以可见对于不是同一子网的数据，最先在MAC表中放的是缺省网关的MAC地址;然后就由三层模块接收到此数据包，查询路由表以确定到达B的路由，将构造一个新的帧头，其中以缺省网关的MAC地址为源MAC地址，以主机B的MAC地址为目的MAC地址。通过一定的识别触发机制，确立主机A与B的MAC地址及转发端口的对应关系，并记录进流缓存条目表，以后的A到B的数据，就直接交由二层交换模块完成。这就通常所说的一次路由多次转发。
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