．網路交換機的功能是什麼？

CCNA - 3 Functions of a Switch

IPWITHEASE    

網路交換機的功能–

乙太網/網路交換機在 OSI 模型的數據鏈路層（第 2 層）上運行。 與集線器不同，交換機將消息轉發到特定主機。

當網路或交換機上的任何主機，將消息發送到同一網路，或同一交換機上的另一主機時，交換機將接收並解碼這些幀，以讀取消息的實體（MAC）地址部分。      

乙太網交換機為每個交換機端口，創建一個單獨的衝突域。連接到交換機端口的每個設備，可以一次將數據傳輸到其他任何設備，並且傳輸不會受到干擾，需要注意的是，在半雙工模式下，每個交換機端口，只能從其連接的設備接收數據，或在特定時間向其連接的設備傳輸數據。

在全雙工模式下，假設所連接的設備也支持全雙工模式，則每個交換機端口，可以同時發送和接收。

第 2 層交換基於硬體，它使用主機的媒體訪問控制（MAC）地址。交換機使用專用整合電路（ASIC）來建構和維護過濾器表。

Switche 的功能比路由器更快地處理，而是使用在數據鏈路（MAC）層上，定義的硬體地址來決定是轉發還是丟棄幀，這與在第 3 層工作，並使用目標 IP 地址轉發數據包的路由器不同。

使用第 2 層交換進行網路連接和網路分段（每個端口是一個單獨的衝突域）。   

      

第 2 層交換的功能是–

地址學習

轉發/過濾決策

避免循環

1. 地址學習–

乙太網交換機使用 IEEE 802.1D 橋接標準中，描述的流量轉發規則來控制連接到乙太網電纜的交換機端口之間的幀傳輸。

相關–跳線與乙太網

流量轉發基於地址學習。交換機基於 LAN 標準（包括乙太網）中使用的 48 位媒體訪問控制（MAC）地址做出流量轉發決策。

為此，交換機通過查看其接收的所有幀中的源地址來了解哪些設備（在標準中稱為站）在網路的哪些網段上。

乙太網設備發送幀時，會在幀中放入兩個地址。這兩個地址分別是發送幀的設備的目標地址，和發送幀的設備的源地址。

開關「學習」的方式非常簡單。像所有乙太網接口一樣，交換機上的每個端口，都具有唯一的工廠分配的 MAC 地址。

但是，與僅接受定向到它的幀的普通乙太網設備不同，位於交換機每個端口中的乙太網接口以混雜模式運行。

在這種模式下，接口被編程為接收在該端口上，看到的所有幀，而不僅僅是接收發送到，該交換機端口上乙太網接口的 MAC 地址的幀。

當在每個端口上接收到每個幀時，交換軟體查看該幀的源地址，並將該源地址添加到交換機所維護的地址表中。

這就是交換機功能自動發現，哪些端口可訪問哪些站的方式。

圖 1-2 顯示了鏈接六個乙太網設備的交換機。為了方便起見，我們使用短數字表示站地址，而不是實際的 6 字節 MAC 地址。

當站點發送流量時，交換機將接收發送的每個幀，並建立一個表（更正式地稱為轉發數據庫），該表顯示可以在哪些端口上訪問哪些站點。

每個站都發送了至少一幀後，交換機的轉發數據庫結束。

2. 轉發和篩選–

轉發是將網路流量，從連接到網路交換機一個端口的設備，傳遞到連接到交換機另一端口的另一設備的過程。

當第 2 層乙太網幀到達網路交換機上的端口時，交換機將讀取乙太網幀的源 MAC 地址思，作為學習功能的一部分，並且還將讀取目標 MAC 地址日思，也作為轉發功能的一部分。

目標 MAC 地址，對於確定目標設備連接的端口號很重要。

如果在 MAC 地址表上找到了目標 MAC 地址，則交換機將通過 MAC 地址的相應端口，轉發乙太網幀。

如果在 MAC 地址表上，找不到目標 MAC 地址，則交換機將通透過除源端口，以外的所有端口轉發乙太網幀。這就是所謂的泛洪。

通常，網路交換機啟動時會發生泛洪。當交換機正在學習時，洪氾可防止流量丟失。

當目標設備收到乙太網幀，並向源設備發送回復幀時，交換機將讀取目標設備的 MAC 地址，並將其添加到 MAC 地址表中，這是學習過程的功能。

如果源 MAC 地址與目標 MAC 地址相同，則交換機將丟棄乙太網幀。這稱為過濾。

如果將集線器連接到交換機的端口，並且源設備和目標設備都連接到集線器，則通常會發生這種情況。

基於相關網路場景的面試題

3. 迴避–

在實際的局域網中，創建冗餘鏈路是為了，避免在一個鏈路發生故障的情況下，完全發生網路故障。

冗餘鏈接可能導致第 2 層交換環路和廣播風暴。網路交換機的功能是防止第 2 層交換環路和廣播風暴。

生成樹協議（STP）用於停止網路環路，同時仍允許冗餘

生成樹協議旨在執行端口狀態轉換，以減輕交換環路，並允許主路徑，或首選路徑處於活動狀態。

端口狀態如下–

阻止 - 不轉發任何幀，但仍在監聽 BPDU。交換機加電時，端口默認為阻塞。

用於防止網路環路。

如果阻塞的端口要成為指定的端口，它將首先進入偵聽狀態，以確保進入轉發狀態後不會創建環路。

偵聽 – 偵聽 BPDU，以確保在傳遞數據幀之前網路上，不會發生環路。

學習 – 學習 MAC 地址，並建立過濾器表，不轉發幀。

轉發 – 在網橋端口上發送和接收所有數據。已確定轉發端口到根網橋的成本最低。 

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