交換機(jī)是局域網(wǎng)中使用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。1.交換機(jī)工作層面及功能

交換機(jī)工作在OSI 參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層。其不同的型號、不同的品牌和接入端口的數(shù)量是不同的。圖3-9 顯示了具有16 個(gè)端口的交換機(jī)。主要功能有兩點(diǎn)：

(1) 快速切換功能：發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)通過交換機(jī)相連，數(shù)據(jù)幀可以直接從源MAC地址快速切換到目的MAC地址。

(2) 存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能：在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀之前發(fā)送交換機(jī)內(nèi)部緩沖區(qū)。這種存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)可以對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行錯(cuò)誤檢查，可以過濾掉有問題的數(shù)據(jù)幀。2.交換機(jī)工作原理

該交換機(jī)不僅內(nèi)置了MAC地址交換表，還具有高帶寬傳輸總線，并在其后面板內(nèi)置了交換矩陣，如圖3-10所示。交換機(jī)的所有端口都直接連接到這條后臺總線。 當(dāng)交換機(jī)的某個(gè)端口收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí)，處理端口會在內(nèi)置的“MAC地址切換表”中查找，確定目的MAC所在的端口，然后迅速將數(shù)據(jù)幀切換到通過內(nèi)置交換矩陣的目標(biāo)端口；如果目的MAC在“MAC地址交換表”中不存在或者是一個(gè)廣播地址，交換機(jī)會將數(shù)據(jù)幀廣播到除接收端口以外的所有其他端口。

交換機(jī)本質(zhì)上是一個(gè)多端口的網(wǎng)橋，每個(gè)端口都包含一個(gè)MAC實(shí)體，但是已經(jīng)不再使用了，也就是說交換機(jī)可能沒有MAC地址。當(dāng)每個(gè)端口直接連接到主機(jī)時(shí)，主機(jī)之間可以全雙工方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

如圖3-11所示，是一個(gè)由交換機(jī)連接起來的網(wǎng)絡(luò)。上端的接入設(shè)備是交換機(jī)，下端的接入設(shè)備是集線器。主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送數(shù)據(jù)幀，交換機(jī)端口El收到A發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，查詢MAC地址交換表得知B位于端口E2，然后交換機(jī)通過內(nèi)置的交換矩陣直接將數(shù)據(jù)幀切換到E2端口。

從上面可以看出，交換機(jī)的每個(gè)端口都可以看成是一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)段，與其相連的節(jié)點(diǎn)可以獨(dú)立享有該端口的全部帶寬，不會與其他設(shè)備競爭使用。也就是說，交換機(jī)的一個(gè)端口就是一個(gè)沖突域。例如，主機(jī)X、Y 和Z 通過集線器共享端口E3（參見MAC 交換表），并且位于沖突域中。但是交換機(jī)并沒有屏蔽廣播，交換機(jī)連接的所有節(jié)點(diǎn)仍然在同一個(gè)廣播域中。

[問答] 交換機(jī)的各個(gè)端口都處于沖突域中。一臺16端口的交換機(jī)同時(shí)可以進(jìn)行多少個(gè)并發(fā)通信？答案是：8對可以同時(shí)進(jìn)行并發(fā)通信。3.交換衰的生成

交換機(jī)的MAC地址交換表與網(wǎng)橋的橋接表相同。起初是空的，也是通過“自學(xué)”的過程建立起來的。當(dāng)交換機(jī)收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí)，會自動將數(shù)據(jù)幀的源MAC地址和對應(yīng)的端口映射一一記錄下來；當(dāng)數(shù)據(jù)幀的目的MAC無法確定時(shí)（即不知道目的MAC連接到哪個(gè)端口），采用泛洪的方式向接收數(shù)據(jù)幀的端口以外的其他端口廣播，最后生成一個(gè)完整的切換表。

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