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英格姆廠家與您講解二層交換機的基本原理

英格姆廠家與您講解二層交換機的基本原理

——— 工業交換機原理

顧名思義,所謂二層交換機,其進行轉發的依據就是以太網幀的二層信息,即MAC地址且是幀的目的MAC地址。交換機接收到一個以太網幀后,然后根據該幀的目的MAC,把報文從正確的端口轉發出去,該過程稱為二層交換,對應的設備稱為二層交換機。在這里稍微提一下,在二層交換機之前用于二層交換機的設備是透明網橋,它和二層交換機的最大區別就是:透明網橋只有兩個端口,而交換機的端口數目遠遠超過兩個。

目前的交換機都采用硬件來實現其轉發過程,該器件一般稱為ASICApplication Specific Integrated Circuit ),也俗稱為交換引擎。對于二層交換機來說,ASIC將維護一張二層轉發表L2FDBLayer 2 forwarding database)。表項的主要內容是MAC地址和交換機端口的對應關系。圖5即為二層交換機結構示意圖。

圖1二層交換機結構示意圖

北京邁森下面就詳細了解一下二層交換機的轉發過程,以圖1為例進行說明。

交換機從端口1接收到一個以太網幀,其轉發流程如下: ?  根據幀的目的MAC查MAC轉發表(即L2FDB),查找相應的出端口。根據現有L2FDB表,報文應該從端口2發送出去;如果在L2FDB表中查找不到該目的MAC,則該報文將通過廣播的方式向交換機所有端口轉發;同時該以太網幀的源MAC將被學習到接收到報文的端口上,即端口1;L2FDB表中MAC地址通過老化機制來更新;在轉發的過程中,不會對幀的內容進行修改。

圖2二層交換機的轉發流程

北京邁森與您分析一下使用交換機構成的網絡,其沖突域和廣播域是怎樣的?性能如何?由于以太網發生沖突是在網絡的第一層,而交換機工作在網絡的第二層即鏈路層,參見圖3

圖 3 二層交換機工作在鏈路層

 因此,二層交換機將網絡的沖突域限制在了交換機的端口內(參見圖4),也就是給網絡劃分成了若干個物理網段,每個端口一個物理網段,大大地減少了沖突對網絡帶來的影響,改善了網絡的性能。

圖 4  交換機的沖突域和廣播域

     

   然后,我們也必須要看到,交換機雖然可以有效地的限制沖突的發生,但對于廣播無能為力。對于大量的交換機構成的扁平網絡(參見圖5)而言,廣播對網絡性能的影響是顯而易見的。廣播消耗了大量的網絡帶寬;網絡的安全性差,任何兩臺主機之間都可以相互訪問。

5  由二層交換機構成的扁平網絡


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