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交換機的工作原理及作用

職場 更新时间:2024-11-20 06:17:44

因特網發展到今天,無線和有線設備的帶寬都有巨大的提升,但目前大部分企事業單位都還在使用IPV4的地址,也難免要進行不同網段的劃分,本次内容介紹二層交換機的VLAN(虛拟局域網)配置,那麼為什麼要進行VLAN的劃分呢?

我們先來了解一下二層交換機的工作原理,交換機是數據鍊路層設備,它能夠讀取數據包中的MAC(網卡)地址信息,并根據MAC來進行交換,如圖1所示。

交換機的工作原理及作用(淺聊交換機的工作原理)1

圖1 交換機的工作原理

圖1中有A、B、C、D四台主機的IP地址在同一網段内,其IP地址和MAC地址如圖1中所示,交換機有一張MAC地址表,是通過MAC地址來進行交換的,接入網絡之前,交換機的MAC地址是空的。

當主機A(192.168.1.1)向主機C(192.168.1.3)發送數據的時候,交換機是如何把數據正确的發給主機C呢?

交換機的工作過程是這樣的,主機A在發送數據時會攜帶自身的MAC地址,交換機從E0端口收到了數據,就會在MAC表中記錄一條信息,如圖2所示。

交換機的工作原理及作用(淺聊交換機的工作原理)2

圖2 交換機的工作原理(記錄E0端口)

從圖2中可知,交換機的MAC地址表已經有一條記錄,此時交換機并不知道主機C在哪個端口,數據不确定從哪個端口轉發,這時交換機隻能選擇在E0以外的所有端口都轉發(洪泛(flooding)),那麼主機B、C、D都會收到來自主機A的信息,收到信息後解開數據比對信息,主機B和主機D發現不是找它的,就把數據丢棄,隻有主機C核對後發現是找C的,于是返回一條信息給交換機,返回信息的時候,帶上自身的MAC地址,這個時候交換機的MAC地址表又多了一條記錄,如圖3所示。

交換機的工作原理及作用(淺聊交換機的工作原理)3

圖3 交換機的工作原理(記錄E0和E2端口)

交換機收到來自主機C的數據後,是否又要向全部端口轉發呢?不會的,因為主機C發的信息有目的地址信息(主機A)交換機直接把數據在E0端口發給了主機A。

當主機B發數據給主機C的時候,交換機會從E1端口獲取主機B的MAC地址并記錄在MAC表中,交換機收到信息後查詢MAC表,發現已有主機C的地址,于是直接把數據往E2端口轉發,其他端口以此類推。需要注意的是MAC表示動态的,當主機更換網卡或者主機移走的時候,一段時間以後交換機會把MAC中的記錄移除,方便MAC表的維護。

網絡中通常是多台交換機共同工作,多台交換機在一起會出現什麼問題呢?下面來看一張網絡拓撲圖。

交換機的工作原理及作用(淺聊交換機的工作原理)4

交換機的工作原理及作用(淺聊交換機的工作原理)5

如果整個網絡屬于一個網段,那麼隻有一個廣播域,那麼一旦發出廣播信息,就會傳遍整個網絡,主機就會不斷的接收廣播信息,嚴重影響網絡的質量,因此在設計局域網LAN時,需要注意如何才能有效地分割廣播域。

解決辦法一是用路由器把網段劃開,二是把交換機劃分VLAN,這次的内容我們介紹到這裡,下次介紹交換機的VLAN配置。

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