3.9、以太网交换机自学习和转发帧的流程

1.以太网交换机工作在数据链路层（也包括物理层）

• 说明：目前市场上也有包含网络层部分功能的交换机，称为三层交换机

2.以太网交换机收到帧后，在帧交换表中查找的目的MAC地址所对应的接口号\color{red}的目的MAC地址所对应的接口号的目的MAC地址所对应的接口号，然后通过该接口转发帧。

3.以太网交换机是一种即插即用设备，刚上电启动时其内部的帧交换表是空的。

• 随着网络中各主机间的通信，以太网交换机通过自学习算法\color{red}自学习算法自学习算法自动逐渐建立起交换表\color{red}交换表交换表。

3.9.1、接收帧

相互连接的两台以太网交换机各自连接了三台主机，构成了一个交换式以太网

• 这里用一个大写字母表示 MAC 地址（简单起见）

  

假设主机 A 给主机 B 发送帧

该帧从交换机接口 111 进入交换机 111。

• 交换机 111 首先进行登记的工作。（自学习）

  • 将该帧的源 MAC 地址 A 记录到自己的交换表中
  • 将该帧进入自己的接口号 111 也记录到自己的交换表中

  

之后交换机 111对该帧进行转发。该帧的目的 MAC 地址是 B ，在帧交换表中查找 MAC 地址 B，找不到于是对该帧进行盲目地转发（泛洪）

• 也就是除该帧进入交换机接口外的其他所有接口转发该帧

主机 B 的网卡收到帧后，根据帧的 MAC 地址 B 就知道这是发送给自己的帧，于是就接受该帧

主机 C 的网卡收到帧后，根据帧的 MAC 地址 B 就知道这不是发送给自己的帧，于是就丢弃该帧

该帧从交换机接口 222 进入交换机 222

交换机 222 首先进行登记工作

• 将该帧的源 MAC 地址 A 记录到自己的交换表中
• 将该帧进入自己的接口号 222 也记录到自己的交换表中

之后交换机 222 对该帧进行转发。该帧的目的 MAC 地址是 B ，在帧交换表中查找 MAC 地址 B，找不到于是对该帧进行盲目地转发（泛洪）

主机 D，E，F 都会收到该帧，根据帧的 MAC 地址 B 就知道这不是发送给自己的帧，于是就丢弃该帧

接下来，主机 B 给主机 A 发送帧

该帧从交换机 111 的接口 333进入交换机 111

交换机 111 首先进行登记的工作。（自学习）

• 将该帧的源 MAC 地址 B 记录到自己的交换表中
• 将该帧进入自己的接口号 333 也记录到自己的交换表中

之后交换机 111 对该帧进行转发。该帧的目的 MAC 地址是 A ，在帧交换表中查找 MAC 地址 A，可以找到，于是按照 MAC 地址 A 所对应的接口号 111 从接口 111 转发该帧（这是明确的转发）

主机 A 的网卡收到帧后，根据帧的 MAC 地址 A 就知道这是发送给自己的帧，于是就接受该帧

• 很显然，交换机 222 不会受到该帧

接下来，主机 E 给 主机 A 发送该帧

该帧从交换机 222 的接口 333 进入交换机 222

交换机 222 首先进行登记的工作。（自学习）

• 将该帧的源 MAC 地址 E 记录到自己的交换表中
• 将该帧进入自己的接口号 222 也记录到自己的交换表中

之后交换机 222 对该帧进行转发。该帧的目的 MAC 地址是 A ，在帧交换表中查找 MAC 地址 A，可以找到，于是按照 MAC 地址 A 所对应的接口号 222 从接口 222 转发该帧（这是明确的转发）

该帧从交换机 111 的接口 444 进入交换机 111

交换机 111 首先进行登记的工作。（自学习）

• 将该帧的源 MAC 地址 E 记录到自己的交换表中
• 将该帧进入自己的接口号 444 也记录到自己的交换表中

之后交换机 111 对该帧进行转发.该帧的目的 MAC 地址是 A ，在帧交换表中查找 MAC 地址 A，可以找到，于是按照 MAC 地址 A 所对应的接口号 111 从接口 111 转发该帧（这是明确的转发）

主机 A 的网卡收到帧后，根据帧的 MAC 地址 A 就知道这是发送给自己的帧，于是就接受该帧

3.9.2、丢弃帧

交互机 111 的接口 111 再连接一台主机 G，（为了简单起见，没有画出集线器）

• 主机 A、主机 G、交换机 111 的接口 111 共享同一条总线

假设主机 G 给主机 A 发送帧。

该帧通过总线进行传输，主机 A 和交换机 111 的接口 111 都可以收到

主机 A 的网卡收到该帧后，根据帧的 MAC 地址 A 就知道这是发送给自己的帧，于是就接受该帧

交换机 111 首先进行登记的工作。（自学习）

• 将该帧的源 MAC 地址 G 记录到自己的交换表中
• 将该帧进入自己的接口号 1 也记录到自己的交换表中

之后交换机 111 对该帧进行转发.该帧的目的 MAC 地址是 A ，在帧交换表中查找 MAC 地址 A，可以找到，该 MAC 地址对应的接口号是 111，

• 但是该帧正是从接口 111 进入交换机 111 的
• 交换机 111 不会再从该接口 111 将该帧转发出去（因为这是没有必要的），于是丢弃该帧

很显然，交换机 222 不会收到该帧

3.9.3、注意

随着各主机都发送帧后，网络中的交换机就可以学习到各主机的 MAC 地址，以及它们与自己个接口的对应关系

注意：

• 帧交换表中的每条记录都有自己的有效时间\color{red}有效时间有效时间，到期自动删除
• 因为，MAC 地址与交换机接口的关系并不是永久性的
  • 例如：交换机某接口所连接的主机更换成了另一台主机。或者主机中的网卡坏了，更换了新的网卡

3.9.4、习题

解析：

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• PDU 通常称为帧

答案 A

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