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英格姆厂家与您讲解二层交换机的基本原理

--工业交换机原理

供稿:苏州英格姆电子科技有限公司 2017/9/12 8:26:30
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顾名思义,所谓二层交换机,其进行转发的依据就是以太网帧的二层信息,即MAC地址且是帧的目的MAC地址。交换机接收到一个以太网帧后,然后根据该帧的目的MAC,把报文从正确的端口转发出去,该过程称为二层交换,对应的设备称为二层交换机。在这里稍微提一下,在二层交换机之前用于二层交换机的设备是透明网桥,它和二层交换机的最大区别就是:透明网桥只有两个端口,而交换机的端口数目远远超过两个。

目前的交换机都采用硬件来实现其转发过程,该器件一般称为ASICApplication Specific Integrated Circuit ),也俗称为交换引擎。对于二层交换机来说,ASIC将维护一张二层转发表L2FDBLayer 2 forwarding database)。表项的主要内容是MAC地址和交换机端口的对应关系。图5即为二层交换机结构示意图。

图1二层交换机结构示意图

北京迈森下面就详细了解一下二层交换机的转发过程,以图1为例进行说明。

交换机从端口1接收到一个以太网帧,其转发流程如下: Ÿ  根据帧的目的MAC查MAC转发表(即L2FDB),查找相应的出端口。根据现有L2FDB表,报文应该从端口2发送出去;如果在L2FDB表中查找不到该目的MAC,则该报文将通过广播的方式向交换机所有端口转发;同时该以太网帧的源MAC将被学习到接收到报文的端口上,即端口1;L2FDB表中MAC地址通过老化机制来更新;在转发的过程中,不会对帧的内容进行修改。

图2二层交换机的转发流程

北京迈森与您分析一下使用交换机构成的网络,其冲突域和广播域是怎样的?性能如何?由于以太网发生冲突是在网络的第一层,而交换机工作在网络的第二层即链路层,参见图3

图 3 二层交换机工作在链路层

 因此,二层交换机将网络的冲突域限制在了交换机的端口内(参见图4),也就是给网络划分成了若干个物理网段,每个端口一个物理网段,大大地减少了冲突对网络带来的影响,改善了网络的性能。

图 4  交换机的冲突域和广播域

     

   然后,我们也必须要看到,交换机虽然可以有效地的限制冲突的发生,但对于广播无能为力。对于大量的交换机构成的扁平网络(参见图5)而言,广播对网络性能的影响是显而易见的。广播消耗了大量的网络带宽;网络的安全性差,任何两台主机之间都可以相互访问。

5  由二层交换机构成的扁平网络

审核编辑(刘婷)
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