Analyse des Funktionsprinzips des Schalters. Sehenswert: Beherrschen Sie einfach das Funktionsprinzip des Schalters in 1 Minute.

PHP-Editor Zimo bringt Sie in 1 Minute dazu, das Funktionsprinzip des Switches zu beherrschen! Der Switch ist ein wichtiger Teil der Netzwerkausrüstung. Durch das Erlernen seines Funktionsprinzips können wir den grundlegenden Mechanismus der Netzwerkkommunikation besser verstehen. In einem Netzwerk spielen Switches eine wichtige Rolle bei der Verbindung verschiedener Geräte und der Weiterleitung von Daten. Möchten Sie mehr über die Funktionsweise eines Schalters erfahren? Verpassen Sie diesen Artikel nicht!

Mit der Entwicklung von Unternehmensnetzwerken müssen immer mehr Benutzer auf das Netzwerk zugreifen, und die große Anzahl von Zugriffsports, die Switches bereitstellen, kann diesen Bedarf gut decken.

Der Switch löst das Konfliktproblem des frühen Ethernet und verbessert Leistung und Sicherheit.

Der Switch arbeitet auf der Datenverbindungsschicht und leitet Daten basierend auf den Header-Informationen des Datenrahmens weiter.

Als nächstes nehmen wir ein kleines Switching-Netzwerk als Beispiel, um das grundlegende Funktionsprinzip eines Switches zu erklären.

Im Switch gibt es eine MAC-Adresstabelle, die die Zuordnungsbeziehung zwischen MAC-Adressen und Switch-Ports speichert. Die MAC-Adresstabelle wird auch CAM-Tabelle (Content Addressable Memory) genannt.

Wie in der Abbildung gezeigt, gibt es drei Arten von Frame-Weiterleitungsvorgängen durch den Switch: Flooding, Forwarding und Discarding.

1. Flooding: Der Switch leitet Frames, die von einem bestimmten Port kommen, über alle anderen Ports weiter (beachten Sie, dass sich „alle anderen Ports“ auf alle Ports bezieht, mit Ausnahme des Ports, an dem der Frame in den Switch gelangt).

2. Weiterleitung: Der Switch leitet Frames, die von einem bestimmten Port kommen, über einen anderen Port weiter (beachten Sie, dass „ein anderer Port“ nicht der Port sein kann, über den der Frame in den Switch gelangt).

3. Verwerfen: Der Switch verwirft direkt die Frames, die von einem bestimmten Port kommen.

Das grundlegende Funktionsprinzip des Switches lässt sich wie folgt zusammenfassen:

1. Wenn ein Unicast-Frame beim Switch eintrifft, sucht der Switch in der MAC-Adresstabelle nach der Ziel-MAC-Adresse des Frames.

1) Wenn die MAC-Adresse nicht gefunden werden kann, führt der Switch einen Flooding-Vorgang durch.

2) Wenn die MAC-Adresse gefunden wird, vergleichen Sie den Port, der der MAC-Adresse in der MAC-Adresstabelle entspricht, um festzustellen, ob es sich um den Port handelt, an dem der Frame in den Switch gelangt. Wenn nicht, führt der Switch eine Weiterleitung durch. Wenn dies der Fall ist, führt der Schalter einen Verwerfungsvorgang durch.

2. Wenn ein Broadcast-Frame in den Switch gelangt, überprüft der Switch nicht die MAC-Adresstabelle, sondern führt direkt einen Flooding-Vorgang durch.

3. Wenn ein Multicast-Frame in den Switch gelangt, ist das Verarbeitungsverhalten des Switches kompliziert, worauf später noch eingegangen wird.

Darüber hinaus verfügt der Schalter auch über Lernfähigkeiten. Wenn ein Frame den Switch betritt, überprüft der Switch die Quell-MAC-Adresse des Frames, ordnet die Quell-MAC-Adresse dem Port zu, über den der Frame den Switch betritt, und speichert diese Zuordnungsbeziehung dann in der MAC-Tabelle.

Anfangszustand des Switches

Im Ausgangszustand kennt der Switch die MAC-Adresse des angeschlossenen Hosts nicht, daher ist die MAC-Adresstabelle leer. Wie in der Abbildung gezeigt, befindet sich SWA im Ausgangszustand. Vor dem Empfang des von Host A gesendeten Datenrahmens gibt es keinen Eintrag in der MAC-Adresstabelle.

MAC-Adresse lernen

Wenn Host A Daten an Host C sendet, sendet er normalerweise zuerst eine ARP-Anfrage, um die MAC-Adresse von Host C zu erhalten. Die Ziel-MAC-Adresse in diesem ARP-Anfragerahmen ist der Broadcast Adresse und die Quelle Die MAC-Adresse ist Ihre eigene MAC-Adresse.

Nachdem SWA den Frame empfangen hat, fügt es die Zuordnungsbeziehung zwischen der Quell-MAC-Adresse und dem Empfangsport zur MAC-Adresstabelle hinzu.

Standardmäßig beträgt die Alterungszeit der von Switches der X7-Serie gelernten MAC-Adresstabelleneinträge 300 Sekunden. Wenn innerhalb der Alterungszeit erneut ein Datenrahmen von Host A empfangen wird, wird die Alterungszeit der Zuordnung zwischen der MAC-Adresse von Host A und dem in SWA gespeicherten G0/0/1 aktualisiert.

Wenn der Switch anschließend einen Datenrahmen mit der Ziel-MAC-Adresse 00-01-02-03-04-AA empfängt, leitet er diesen über den G0/0/1-Port weiter.

Datenrahmen weiterleiten

Die Ziel-MAC-Adresse des von Host A gesendeten Datenrahmens ist die Broadcast-Adresse, sodass der Switch den Datenrahmen über die Ports G0/0/2 und G0/0/3 an Host B und Host C sendet.

Der Zielhost antwortet

Nach Erhalt dieses Datenrahmens überprüfen Host B und Host C beide den ARP-Datenrahmen. Host B antwortet jedoch nicht auf den Frame und sendet eine ARP-Antwort. Die Ziel-MAC-Adresse dieses Antwortdatenframes ist die MAC-Adresse von Host A und die Quell-MAC-Adresse ist die MAC-Adresse von Gastgeber C.

Wenn SWA den Antwortdatenrahmen empfängt, fügt es die Zuordnungsbeziehung zwischen der Quell-MAC-Adresse des Rahmens und der Schnittstelle zur MAC-Adresstabelle hinzu. Wenn diese Zuordnungsbeziehung bereits in der MAC-Adresstabelle vorhanden ist, wird sie aktualisiert. Dann fragt SWA die MAC-Adresstabelle ab, findet den entsprechenden Weiterleitungsport basierend auf der Ziel-MAC-Adresse des Frames und leitet dann den Datenframe von G0/0/1 weiter.

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