交换机交换原理及端口安全

交换机端口安全学习目标掌握交换机交换的基本原理。主要是MAC地址在交换机交换数据信息中所起的作用。掌握交换机端口安全配置掌握MAC地址表建立过程熟练掌握思科交换机MAC地址表的管理的命令重、难点MAC地址表建立过程交换机数据链路层设备，负责在两个节点见建立数据链路的连接,向物理层传输数据帧，并进行信息处理。交换机根据数据桢的MAC的地址进行数据的转发操作。交换机分割冲突域，实现全双工通信。1交换机原理与应用1、冲突域和广播域交换机是根据网桥的原理发展起来的，学习交换机先认识两个概念：(1)冲突域：冲突域是数据必然发送到的区域。HUB是无智能的信号驱动器，有入必出，整个由HUB组成的网络是一个冲突域。交换机的一个接口下的网络是一个冲突域，所以交换机可以隔离冲突域。

P205(2)广播域：广播数据时可以发送到的区域是一个广播域。交换机和集线器对广播帧是透明的，所以用交换机和HUB组成的网络是一个广播域。路由器的一个接口下的网络是一个广播域。所以路由器可以隔离广播域。2交换机原理(1)端口地址表端口地址表记录了端口下包含主机的MAC地址。端口地址表是交换机上电后自动建立的，保存在RAM中，并且自动维护。交换机隔离广播域的原理是根据其端口地址表和转发决策决定的。

(2)转发决策交换机的转发决策有三种操作：丢弃、转发和扩散。丢弃：当本端口下的主机访问已知本端口下的主机时丢弃。转发：当某端口下的主机访问已知某端口下的主机时转发。扩散：当某端口下的主机访问未知端口下的主机时要扩散。每个操作都要记录下发包端的MAC地址，以备其它主机的访问。(3)成存期：生成期是端口地址列表中表项的寿命。每个表项在建立后开始进行倒记时，每次发送数据都要刷新记时。对于长期不发送数据主机，其MAC地址的表项在生成期结束时删除。所以端口的地址表记录总是最活动的主机的MAC地址表。交换机数据转发原理示例12－111B334422AABBA端口1端口1端口2端口2data端口3端口3主机11给主机33发送一个数据帧：目标地址：33源地址：11交换机数据转发原理12－2AMAC地址端口号交换机A在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机A查找MAC地址表交换机A学习主机11的MAC地址交换机A向其他所有端口发送广播111交换机数据转发原理12－311B334422AABBA端口1端口1端口2data端口2端口3端口3data交换机数据转发原理12－4交换机B在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机B查看MAC地址表交换机B学习源MAC地址和端口号交换机B向所有端口广播数据包主机22，查看数据包的目标MAC地址不是自己，丢弃数据包BMAC地址端口号11322data交换机数据转发原理12－5B334422AABBA端口1端口1端口2data端口2端口3端口3data11data交换机数据转发原理12－6主机33，接收到数据帧主机44，丢弃数据帧3344datadata在这个过程中，交换机的MAC地址表中没有需要的条目，交换机通过广播的方式，转发了数据帧交换机数据转发原理12－7B334422AABBA端口1端口1端口2端口2端口3端口3data11这时，主机44要给主机11发送一个数据帧：目标地址：11源地址：44交换机数据转发原理12－8BMAC地址端口号113交换机B在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机B学习源MAC地址和端口号交换机B查看MAC地址表，根据MAC地址表中的条目，单播转发数据到端口3442交换机数据转发原理12－9AMAC地址端口号111交换机A在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机A学习源MAC地址和端口号交换机A查看MAC地址表，根据MAC地址表中的条目，单播转发数据到端口1主机11，收到数据帧443交换机数据转发原理12－10B334422AABBA端口1端口1端口2端口2端口3端口311data在这个过程中，交换机的MAC地址表中已经学到了需要的条目，交换机通过单播的方式，转发了数据帧交换机数据转发原理12－11AMAC地址端口号111443222333MAC地址端口号113442223331交换机最终的MAC地址表B交换机数据转发原理12－12转发交换机根据MAC地址表单播转发数据帧。学习MAC地址表是交换机通过学习接收的数据帧的源MAC地址来形成的。广播如果目标地址在MAC地址表中没有，交换机就向除接收到该数据帧的端口外的其他所有端口广播该数据帧更新交换机MAC地址表的老化时间是300秒。交换机如果发现一个帧的入端口和MAC地址表中源MAC地址的所在端口不同，交换机将MAC地址重新学习到新的端口。交换机如何过滤帧交换机A发送数据帧给主机C在地址表中有目标主机，数据帧不会泛洪而直接转发E0:0260.8c01.1111E2:0260.8c01.2222E1:0260.8c01.3333E3:0260.8c01.44440260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3XXDCABMAC地址表查看交换机的MAC地址表的命令Switch#showmac-address-table交换机如何学习主机的位置主机A发送数据帧给主机C交换机通过学习数据帧的源MAC地址，记录下主机A的MAC地址对应端口E0该数据帧转发到除端口E0以外的其它所有端口(不清楚目标主机的单点传送用泛洪方式)0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0:0260.8c01.1111E0E1E2E3DCBAMAC地址表交换机如何学习主机的位置主机D发送数据帧给主机C交换机通过学习数据帧的源MAC地址，记录下主机D的MAC地址对应端口E3该数据帧转发到除端口E3以外的其它所有端口(不清楚目标主机的单点传送用泛洪方式)0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0:0260.8c01.1111E3:0260.8c01.4444E0E1E2E3DCABMAC地址表单工、半双工