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交换机基本原理 软件学院王长征2016 5 20 主要内容 交换机的基本功能 一 交换机数据帧转发流程 二 交换机自学习算法 三 交换机的基本功能 交换机以数据帧为单位进行局域网设备之间的数据存储转发 通常使用双绞线连接计算机 打印机和路由器等设备 组成一个简单的局域网 网络接口层 网络层 传输层 交换机工作协议层次 交换机是局域网互联设备 工作TCP IP的网络接口层 对应OSI参考模型数据链路层和物理层 数据传输的基本单位是 数据帧 应用层 TCP IP协议栈结构 端口 IP地址 MAC地址 传输层向应用程序提供的对话管道 什么是MAC地址 MAC MediaAccessControl 地址 也称为介质访问控制地址 长度为48bit 即6个字节 具有全球唯一性 固化在网卡芯片只读存储器ROM中 MAC地址的前三个字节定义了机构编号 由IEEE的注册管理委员会RAC负责发放 十六进制表示 0C 2E 48 00 A1 30 也可写成0C2E 4800 A130形式 数据封装层次 Hello 校验码 交换机基本数据处理单位 数据帧 MAC地址可以分为单播地址 多播地址和广播地址 单播地址 第一字节最低位为0 如 00 e0 fc 00 00 06多播地址 第一字节最低位为1 如 01 e0 fc 00 00 06广播地址 48位全1 如 ff ff ff ff ff ff 局域网接收站的MAC地址 数据发送站的MAC地址 数据帧的封装格式 数据帧 物理层 MAC层 1010101010101010101010101010101011 前同步码 帧开始定界符 7字节 1字节 8字节 插入 IP层 目的地址 源地址 类型 数据 FCS 6 6 2 4 字节 46 1500 MAC帧 主要内容 交换机的基本功能 一 交换机数据转发流程 二 交换机MAC地址自学算法 三 交换机数据转发流程 E1 E3 E4 A C B D E2 交换机内存中的MAC映射表 交换机数据帧转发规则 如果数据帧的目的地址在MAC映射表中 则转发到相应的端口 如果数据帧的目的地址不在MAC映射表中 则向所有的端口转发 除数据帧来的端口 如果数据帧的目的MAC地址是广播地址 ff ff ff ff ff ff 则向所有端口转发 除数据帧来的端口 交换机数据转发流程 E1 E3 E4 A C B D E2 交换机内存中的MAC映射表 A C C DATA 目源数据 Step1 构造数据帧 Step2 以目的地址查表 Step3 查表失败 广播 A B 主要内容 交换机的基本功能 一 交换机数据转发流程 二 交换机MAC地址自学习算法 三 交换机MAC地址学习 交换机内存中的MAC映射表不是本来就有的 而是交换机在数据帧的转发过程中 学习 来的 交换机MAC地址学习就是建立地址映射表的过程 学习方法 交换机接口接收到数据帧后 从数据帧中提取出源地址 然后查MAC映射表 若表中没有此项 则将源地址添加到表中 记录接收该帧的端口号 MAC地址学习过程 MAC映射表 0100 2001 1111 0100 2001 2222 0100 2001 3333 100 2001 4444 E1 E3 E2 E4 A C B D 最初开机时MAC地址表是空的 A C学习过程如下 Step1 交换机从接口E1收到A C的帧 提取源地址0100 2001 1111 Step2 以源地址查表 表查不到 则添加一行 交换机学习模拟实验 交换机学习模拟实验 Question1 计算机网卡的MAC地址固化在ROM芯片中 还能修改吗 不能进行物理修改 但可以利用网卡驱动程序提供的功能进行逻辑修改 Windows系统会用修改好的新地址进行数据封装 逻辑上修改MAC地址 修改电脑MAC地址 Question2 如何根据MAC地址查找局域网内中毒的计算机 第一步 使用数据捕获软件找到