交换机转发实验：数据包处理与转发表管理

"计网实验作业-交换机转发实验" 本次实验主要涉及交换机的转发功能，包括查询、转发表更新、老化扫除、广播以及数据包处理等关键环节。实验目的是让学生理解交换机在网络中如何转发数据包，并熟悉相关的协议和机制。 1. **查询操作** 查询操作是交换机转发数据包的第一步。它检查数据包的目的Mac地址是否存在于转发表中。通过哈希函数，Mac地址被转换为哈希值，然后在对应的哈希表中寻找匹配项。如果找到匹配的Mac地址，即返回对应的端口信息并更新访问时间。若找不到，则返回空值，表示需要通过其他方式（如广播）来确定转发路径。 2. **转发表更新** 当交换机收到一个新的数据包时，它会使用lookup_port函数检查源Mac地址是否在转发表中。如果不在，会调用insert_mac_port函数将源Mac地址和对应的输入端口信息插入转发表。使用哈希表可以快速定位和插入，减少搜索时间。 3. **老化扫除** 老化机制是为了保持转发表的动态性和准确性。每隔一秒钟，交换机会遍历整个转发表，删除那些超过30秒未被访问的端口信息。这样可以确保转发表不因过时的条目而占用过多资源。 4. **广播函数** 广播是交换机在找不到特定目的Mac地址时采取的策略。数据包会被发送到除源端口外的所有端口，以便目标设备能接收到。例如，当 ARP 请求发送时，交换机会广播数据包以寻找目标设备的Mac地址。 5. **数据包处理** 数据包进入交换机后，首先通过查询转发表来确定转发端口。如果找到匹配的目的Mac，数据包立即转发；若找不到，数据包会被广播，同时源Mac地址会添加到转发表中，以便后续的转发操作。 6. **程序验证** 通过Wireshark网络嗅探工具进行验证。学生需监控不同主机端口，例如h2-eth0，以观察h1和h2之间的数据包交互。实验结果显示，交换机会根据ICMP或ARP协议来处理数据包，通过ARP协议实现IP地址到Mac地址的映射。 通过这个实验，学生不仅能够掌握交换机的基本工作原理，还能深入了解网络通信中的MAC地址解析和广播机制，以及ARP协议的作用。这对于理解和优化网络性能至关重要。