PacketTracer实验：深度解析交换机工作原理与MAC管理

本实验旨在通过西安邮电大学计算机学院的网络工程课程，深入理解交换机的工作原理，包括共享式以太网与交换式以太网的区别，以及交换机转发表的维护机制。实验使用PacketTracer软件作为教学平台，结合Windows操作系统进行操作。 首先，实验开始于设计并搭建直连网络环境，通过模拟器观察集线器（Hub）和交换机的工作流程。在集线器环境下，当主机A发送ARP请求时，由于集线器的广播特性，请求会被转发给所有连接的节点，包括主机B、C和D。这展示了共享式以太网中数据包的无区别转发。 接着，实验者会清除交换机的动态MAC地址表，以便观察其行为变化。在交换机上执行命令`clearmac-address-tabledynamic`，确保表为空。然后，当主机A再次向主机E发送ARP时，交换机不会直接广播，而是基于其内部转发表，仅将数据包发送到主机E所在的端口。这个过程揭示了交换机如何通过MAC地址表实现更高效的数据传输，避免了全网广播，节省了带宽并提高了网络性能。 生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）也是实验的重要部分。STP是一种防止广播风暴的技术，它在网络中创建一个无环路的逻辑拓扑结构。当数据包从一个端口到达另一个端口时，交换机会比较两个路径的成本（如带宽、延迟等），选择一个最优路径进行转发，而阻塞其他可能形成环路的路径。这样，即使在网络中存在冗余链路，也能保持数据的正确传输，避免了潜在的网络问题。 整个实验不仅涉及理论知识，还通过实际操作让学生亲身体验交换机的工作原理，加深对网络通信机制的理解。通过这次实验，学生能够掌握交换机静态MAC地址表管理的关键，理解交换机如何通过转发表来优化网络性能，并了解生成树协议在避免网络环路中的重要作用。