"本文主要介绍了交换机如何学习主机位置,以及与之相关的交换技术知识,包括以太网标准、交换机的关键性能指标和MAC地址表的管理。"
在CCNA的学习过程中,交换技术是一个核心部分,它涉及到网络设备如何有效地转发数据帧。交换机在以太网通信中扮演着关键角色,它们通过学习主机的MAC地址来确定数据帧的正确转发路径。本文主要关注的是交换机如何建立和维护MAC地址表。
交换机在启动时,其MAC地址表是空的。例如,Cisco 1900系列交换机的最大MAC地址表容量为1024个条目。当表满时,如果接收到新的MAC地址,交换机会将所有未知目的地的帧广播出去,直到表中的旧条目因老化机制而被清除。默认的老化时间为300秒,可以通过配置命令`wg_sw_a(config)#mac-address-table aging-time ?`来更改这一时间,范围可以从10到1000000秒。
MAC地址表,有时也称为CAM(Content Addressable Memory)表,是交换机记忆网络上设备物理地址的关键组件。例如,表中列出的MAC地址如0260.8c01.1111至0260.8c01.4444,分别对应不同的端口E0到E3。通过记录每个MAC地址对应的接入端口,交换机可以更高效地转发数据帧,避免不必要的广播。
交换机学习主机位置的过程如下:
1. 当主机A发送数据帧给主机C时,交换机记录下数据帧的源MAC地址(如0260.8c01.1111)并将其关联到发送该帧的端口E0。
2. 数据帧被转发到除E0外的所有其他端口,因为此时交换机不知道目标主机C的确切位置,所以采用广播方式。
3. 同样,当主机D向主机C发送数据时,交换机学习到D的MAC地址(例如0260.8c01.4444)对应端口E3,并仅向除E3之外的端口转发数据帧,从而减少无效的网络流量。
交换技术的发展经历了多个阶段,从最初的10Mb/s传统以太网(802.3标准),到100Mb/s的快速以太网(802.3u),再到1000Mb/s的千兆以太网(802.3z和802.3ab),直至现在的10Gb/s万兆以太网(802.3ae)。这些标准定义了不同传输介质和速率的网络连接。
此外,交换机的一些关键性能指标包括背板带宽(交换机内部处理能力的度量)和吞吐量(包转发率,通常以pps表示)。例如,一个千兆端口在64字节包长下的理论吞吐量是1.488Mpps。交换机还需要防止网络环路,通过生成树协议(STP)或快速生成树协议(RSTP)来消除可能的环路问题,确保网络的稳定运行。
交换机通过学习和维护MAC地址表来实现高效的数据帧转发,这个过程是现代局域网通信中的基础。理解这一机制有助于网络管理员优化网络性能,解决网络连接问题。