简述以太网交换机工作原理

交换机作为现在以太网中最重要的设备，学习它的工作原理是必须的。今天，小编将为大家讲解一下，以太网交换机的工作原理。

首先，我们需要知道。二层交换机是工作在数据链路层的设备，那我们的数据链路层的设备是通过MAC地址来寻址的。交换机自身会有一张MAC地址表，交换机通过这张表，来进行数据帧的转发。表中主要含有：MAC地址以及所对应的端口，这两个基础表项。

接下来，我们通过实验来验证和学习一下交换机的MAC地址表学习过程，以及对单播数据帧的转发。

实验目的：两台PC通过交换机互联。查看交换机MAC地址表学习过程，以及交换机对单播帧的转发。

注意：很多模拟器无法查看到MAC地址表，此次为真机实验。

现在我们接入两台PC，PC1接入G1/0/1接口、PC2接入G1/0/2接口。将两台PC地址配置在同一网段，IP地址分为为PC_1：192.168.1.1、PC_2：192.168.1.2；假设MAC地址分别为PC_1：MAC_1，PC_2：MAC_2。

当我们的交换机刚启动时，它的MAC地址表是空的。如下图所示：

启动交换机后

1. 我们在PC_1上去ping 192.168.1.2，此时我们的PC_1会发送源MAC地址为MAC_1，目的MAC地址为MAC_2的数据包。

2. 当交换机收到这个数据包时，会将这个数据包的源MAC地址与所接收的端口记录起来，加入到MAC地址表中。如下图所示：

3. 然后，它会在MAC地址表中查找此数据包目的MAC（即MAC_2）所对应的表项。

4. 但此时交换机的MAC地址表中并没有对应的表项，所以此时交换机会向除接收端口以外的所有接口转发这个数据包（此操作称为洪泛）。

5. 当我们的PC_2接收到这个数据包后，PC_2会向PC_1回复一个数据包。

6. 交换机接收到这个数据包时，会将源MAC地址和所对应的端口记录在MAC地址表中。如下图所示：

7. 之后交换机会在MAC地址表中查找此数据帧的目的MAC地址表项，查找到此表项后会将数据包转发到对应的端口G1/0/1端口下。

以上就是交换机MAC地址表的学习流程，以及交换机对单播帧的转发的过程，但是上述MAC地址表中的表项是动态学习的。一般动态学习到的MAC地址表的表项老化时间是300秒。所以MAC地表也可以通过手工配置表项加入MAC地址表，用户手工配置的静态MAC地址表项不能被学习中获得的动态MAC地址覆盖，而动态MAC地址表项可以被静态MAC地址覆盖。

如果是静态配置的MAC地址表，配置如下表所示：

配置在接口加入静态MAC地址表项

system-view

[H3C] mac-address static 000f-e241-cd21 interface GigabitEthernet 1/0/1 vlan 1