目的地址在MAC地址表中
MAC address table E0: E2: E1: E3: 0260.8c01.1111 0260.8c01.2222 0260.8c01.3333 0260.8c01.4444
A
B
0260.8c01.1111
E0
C
E2
X X
E1
0260.8c01.3333
D
E3
0260.8c01.4444
0260.8c01.1111
E0
E1
0260.8c01.3333
C
E2
E3
D
0260.8c01.2222
0260.8c01.4444
• Station A sends a frame to Station C • Switch caches station A MAC address to port E0 by learning the source address of data frames • The frame from station A to station C is flooded out to all ports except port E0 (unknown unicasts are flooded) Page 20
0260.8c01.2222

Station A sends a frame to station C Destination is known, frame is not flooded
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地址学习与转发
MAC地址的学习与老化
含某一源MAC地址的帧进入交 换机的瞬间，交换机学习到该 MAC地址，并开始进入老化周期；
Switch ASIC
L2FDB
二层交换引擎
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二层交换机工作模型
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层 链路层 物理层 链路层 物理层
应用层 表示层 会话层
S witch
传输层 网络层 链路层 物理层
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二层以太网交换机的基本工作过程

检测从端口接收的数据包的源和目的地的MAC（介质访问层） 地址
与系统内部的动态查找表进行搜索，将数据包发送给相应的目 的端口，如果数据包的源地址不在地址表中，则自动学习；如 果数据包的目的地址不在地址表中，则作为Unknown数据包 处理。

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以太网交换机的几个重要概念
存储转发：
从接收端口接收数据包，将其存储在缓存中并进行CRC检查，对错误包进 行处理后再从相应的端口发送出去。
冲突域
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交换机
交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能 的网络设备。
交换机可以“学习” MAC 地址，并把其存放在内部地址 表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的 交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。
交换机可以检查每一个收到的数据包，并对数据包进行相应的 处理，减少误包和错包的出现 避免了冲突的发生
以太网技术基础
编制 刘 俊 审核 代谢寅 版本 V2.0
课程目标

了解以太网的几个发展阶段 熟悉二层交换的基本原理 了解VLAN的定义及其结构和作用
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课程内容
以太网的发展
二层交换的基本原理
VLAN(802.1Q)
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以太网基本概念
“以太网”是Ethernet的中译名，是在二十世纪七十年代由施乐 （Xerox）公司的Palo Alto研究中心（PARC）开发的,是一种广泛使 用的局域网技术 以太网是由IEEE 802.3标准来规定的 传输介质
当两台计算机同时发送数据时，会产生冲突。因此，同一时刻只允许一 台计算机发送数据，效率较低。
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共享式以太网
网络中所有主机的收发都依赖于同一套物理介质，即共享介质 。 同一时刻只能有一台主机在发送，各主机通过遵循CSMA/CD 规则来保证网络的正常通讯。
发送
监听
监听
监听
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交换机A 交换机B
端口汇聚的的机制，如基于MAC地址 VLAN汇聚与业务汇聚
条件： 1.各分离的链路速率相同； 2.各分离的链路必须是全 双工链路； 3.各分离的链路两端参数 一致，比如流量控制；
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流量控制与优先级
流量控制：(IEEE 802.3x ) 数据接收端发现接收缓冲区快用 完，向对端发送PAUSE帧； 对端接收到PAUSE帧后暂停发送， 暂停时间由PAUSE帧指定 如果在PAUSE指定的时间内数据 处理完，则发送延迟为0的PAUSE 帧，对方收到后马上恢复发送。 SDH侧的流控 优先级：(IEEE 802.1p) 在转发处理中(The Forwarding Process)， 出端口对经入口规则过滤后的帧按优先级排成 不同的队列，高优先级队列的帧将被优先转发； (优先级的映射、FCS的重计算)
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基于源MAC进行地址学习
A PORT1 PORT2 PORT4 B PORT3 D
C
L2 Switch
使用MAC地址自动学习和老化机制对 MAC地址表进行维护。
MAC地址· MACA MACB
端口号 1 3
MACC MACD
2 4
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二层交换机工作原理
接收网段上的所有数据帧； 利用接收数据帧中的源MAC地址来建立MAC地址表（源地址自 学习），使用地址老化机制进行地址表维护；
在MAC地址表中查找数据帧中的目的MAC地址，如果找到就将 该数据帧发送到相应的端口（不包括源端口）；如果找不到，就 向所有的端口泛洪（不包括源端口 ）； 向所有端口泛洪广播帧和组播帧（不包括源端口 ）。
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地址学习
MAC address table
A
B
0260.8c01.1111
后续每一个含相同源MAC地址 的帧进入交换机后都重新刷新 MAC地址表，并重新开始老化周 期； 进入老化周期后，若在整个周 期内都没有含相同源MAC地址的 帧进入，则该MAC地址将从MAC 地址表中删除，发往该地址的帧 将被以泛洪（Flood）处理
针对帧的源MAC地址 MAC地址表深度/MAC地址表学习速度
交换式以太网
扩展了网络带宽。 分割了网络冲突域，使得网络冲突被限制在最小的范围内。 交换机作为更加智能的交换设备，能够提供更多用户所要求的功能 ：优先级、虚拟网、远程检测……
发送
接收
发送
交换矩阵
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接收
以太网技术的进一步发展
以太网速度的迅速提高 从10Mbps向100Mbps、1000Mbps过渡，并进一步向 10000Mbps过渡。 VLAN技术使得以太网的应用日趋灵活。 优先级，组播，三层交换，P-VLAN，S-VLAN... 传输技术的迅猛发展使得以太网技术从局域网走向广域网。 Ethernet Over SDH，QinQ...
E0
E2
E1
E3
0260.8c01.3333
C
D
0260.8c01.2222
0260.8c01.4444
• Initial MAC address table is empty
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地址学习（续）
MAC address table E0: 0260.8c01.1111
A B
二元组（端口号，MAC地址）
地址学习（续）
MAC address table E0: 0260.8c01.1111 E3: 0260.8c01.4444
A
B
0260.8c01.1111
E0 E2
E1 E3.8c01.2222
0260.8c01.4444
• Station D sends a frame to station C • Switch caches station D MAC address to port E3 by learning the source Address of data frames • The frame from station D to station C is flooded out to all ports except port E3 (unknown unicasts are flooded) Page 21
1
2
3
A
10.21.24.44
B
C
10.21.8.8
跨网段的PING过程?
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以太网交换机的主要功能
交换机的主要功能包括物理编址、监测网络拓扑结构、错误 校验、数据转发等。
目前交换机还具备了一些新的功能。
流量控制能力 (IEEE 802.3x) VLAN（ IEEE 802.1Q） 端口汇聚Trunking（ IEEE 802.3ad） 生成树STP(IEEE 802.1D) 组播IGMP SNOOPING
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课程内容
以太网的发展
二层交换的基本原理
VLAN(802.1Q)
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集线器
相当于一个多口的中继器或一条共享的总线


集线器是物理层的设备，它对发来的信号不作任何逻辑处理。
集线器的功能主要有两个：
将每个端口接收到的信号放大后发给其它所有的端口，以此来扩展 网络的直径； 适应结构化布线的需要。
直通方式：
获取包的目的地址后即进行相应转发
地址学习：
交换机自动的读取数据包的源MAC地址，然后将数据包的输入端口号和 源MAC地址一起写入端口-地址对应表中。
包过滤：
包过滤是交换机的重要功能之一，交换机接收到数据包后，检测数据包的 长度、校验和等信息，将非法的和校验和错误的数据包丢弃，不再发送。