交换机:
再当今局域网中,交换机作为是作为最常见的以太网交换设备。大到服务器级华为思科交换机,小到十几块钱的塑料盒子。那么作为局域网中最常见的交换设备,它是如何进行工作的。
交换机的工作环境:
交换机工作于数据链路层和物理层,所有被交换机连接的设备被称为同一广播域,交换机是通过广播的方式与其他直连主机进行通信的。交换机的出现几乎屏蔽掉了冲突域的概念,在交换机发送广播报文时,所有主机都会收到该数据包,故被称为很吵闹的线路。
MAC地址和地址表:
每一个交换机中都会有一个MAC地址表,每一张网卡上都拥有MAC地址,每个MAC地址都是世界上独一无二的,在交换机连接的网络,都是通过MAC地址来进行通信的。MAC地址表中存放的是主机的MAC地址和需要对应转发的接口。
交换机工作原理:
交换机在某一个端口收到一个数据包之后,会先查看该数据包的源地址和目的地址,将目的地址和MAC表中的地址进行匹配,如有匹配项,则发送至对应端口,如果不匹配,则向所有主机发送广播报文进行询问,广播报文中还会存放其发送方主机的源地址,收到广播报文的主机,会发送一个ARP包给发送方主机,在经过交换机的时候,会被交换机截获,将其(目的主机)MAC地址写入MAC表中,然后再将数据包转发给源主机。记录目的主机MAC地址之后,源主机再发送数据时,交换机就能在MAC表中发现对应地址,实现两主机之间的单播通信。
配置举例:
配置环境:Cisco Packet Tracer
本次实验使用思科模拟器中的仿真抓包功能来进行实验。
二层直通比较简单,先配置好各个主机的IP地址。
主机0的IP地址
检测主机的ARP广播报文
在连接设备之后,主机会发送一条源地址和目的地址都是自己的ARP广播报文,用来检查在局域网内有没有其他设备与自己有相同IP地址。如果检测到有其他相同地址设备,则清空自己的地址。
交换机交换过程
在主机2上使用ping命令对主机0进行通信,主机2会生成两个数据包,一个ARP数据包和一个ICMP数据包。
ARP报文:询问直连交换机主机0的MAC地址
ICMP报文:在询问到主机0地址之后发送(IP控制报文,但是交换机不具备路由功能,所以等待目的主机MAC地址后跟随发送)