HCIA-交换机原理

前言

随着企业网络的发展，越来越多的用户需要接入到网络，交换机提供了大量的接入端口能够很好地满足这种需求。同时，交换机也彻底解决了早期以太网冲突的问题，极大地提升了以太网的性能，同时也提高了以太网的安全性。

交换机工作在数据链路层，对数据帧进行操作。在收到数据帧后，交换机会根据数据帧的头部信息对数据帧进行转发。

交换机的主要功能

• 终端设备的接入
• 以太网数据帧的交换：根据目的MAC地址进行转发数据帧
• 学习MAC地址，并建立、维护MAC地址表
• 防止二层环路

 在交换机没做任何特殊配置时：接入同一台交换机的所有终端，默认都在同一个广播域；交换机并不在乎终端的IP地址是什么，它只在乎终端的MAC地址

交换机工作原理

交换机主要根据MAC地址表中的MAC地址记录做出智能转发

若交换机在MAC地址表中没找到相应的MAC地址，那么交换机就会进行泛洪操作

 你可以使用这条命令查看交换机的MAC地址表：

<>display mac-address    #查看MAC地址表

交换机的工作内容

• Learn 学习
  • 当从一个接口收到帧时，吧帧内的源MAC与该接口进行绑定 并记录到MAC地址表中
• Flood 泛洪
  • 当从一个接口收到广播帧、组播帧、未知单播帧(即目标MAC在MAC地址表中无法找到)时，会把该帧从所有的其他接口转发出去，除了接收口
• Forward 转发
  • 当从一个接口收到已知单播帧时，交换机会查找MAC地址表并立即从相应的接口转发出去
• Update 更新
  • MAC地址表中的记录默认会保存300秒
  • 交换机重启后就会清空所有接口学习到的记录
  • 接口关闭后会清空该接口学习到的记录
  • 一个源MAC出现在另外一个接口上时，会删除老的记录，添加新的记录

⚠注意：对于一台交换机来说：一个MAC只能关联在一个接口上；但一个接口上可以学到多个MAC

 以太网接口工作模式

• half-duplex 半双工
  • 通信双方都能发送数据和接收数据，但不能同时进行
• full-duplex 全双工
  • 通信双方都能同时接收和发送数据
• speed 速率
  • 接口连接时两端进行协商，协商失败则无法正常通信

速率协商时：会对双方的速率进行评估 例如：

接口G0/0/1接入的终端网卡速率是100兆 接口G0/0/2接口接入的终端网卡速率是1000兆

那么最终双方通信时使用的速率为100兆

 交换机默认是开启自动协商的，若需要关闭接口的自动协商且自行配置速率与双工模式可以输入这条命令：

<>system-view
[]ingerface g0/0/1
[g0/0/1]undo negotiation auto　　#将g0/0/1接口的自动协商关闭
[g0/0/1]speed 100　　#设定g0/0/1接口的速率为100兆
[g0/0/1]duplex full　　#设定g0/0/1接口为全双工模式
[]display interface g0/0/1　　#查看接口详情

⚠注意：在设置速率时，若终端的网卡速率为100兆；但通过交换机命令强制将速率改成1000兆时，就会协商失败导致该终端无法正常通讯