第十六課二層交換機(jī)的工作原理學(xué)習(xí)目標(biāo)通過(guò)這門(mén)課讓學(xué)生了解二層交換的工作原理以及透明橋接的五種狀態(tài)

CAM表的查找透明橋接的五種狀態(tài)交換機(jī)上查找CAM表原理課程內(nèi)容1.透明橋接的五種狀態(tài)2.交換機(jī)是如何工作的，如何查找交換機(jī)的CAM表透明橋接的五種狀態(tài)，二層交換機(jī)的工作原理3.什么是CAM表，如何查找CAM表二層幀轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)交換模式根據(jù)交換機(jī)的不同功能,對(duì)于2層幀的處理方式有所不同.Catalyst系列交換機(jī)支持3種交換模式直通(Cut-Through)交換直通交換僅檢查整個(gè)幀的前6個(gè)字節(jié),也就是說(shuō)只檢查目標(biāo)MAC.這樣將提供最低的轉(zhuǎn)發(fā)延遲,但容易傳送以太網(wǎng)碰撞產(chǎn)生的碎片,殘幀(runt)或受損幀二層幀轉(zhuǎn)發(fā)2.碎片割離(Fragment-Free)交換這種模式在某些Catalyst文檔中稱為”快速轉(zhuǎn)發(fā)”模式,僅檢查前64字節(jié).在一個(gè)良好設(shè)計(jì)的以太網(wǎng)中,碰撞碎片必須在前64字節(jié)中檢測(cè)出來(lái).二層轉(zhuǎn)發(fā)3.儲(chǔ)存轉(zhuǎn)發(fā)(Store-and-forwad)交換如果交換機(jī)工作在儲(chǔ)存轉(zhuǎn)發(fā)模式,它的轉(zhuǎn)發(fā)錯(cuò)誤率將會(huì)最低.由于采用速度更快的處理器和ASIC,交換機(jī)不必支持直通交換和快速轉(zhuǎn)發(fā).所以新型號(hào)的Catalyst都采用儲(chǔ)存轉(zhuǎn)發(fā)模式交換二層數(shù)據(jù)幀處理方式透明橋接透明橋接透明橋接(transparentbridging)是由IEEE802.1d定義的.它描述了對(duì)幀處理的5個(gè)過(guò)程,如下:1.學(xué)習(xí)(learning)2.洪泛(flooding)3.過(guò)濾(filtering)4.轉(zhuǎn)發(fā)(forwarding)5.老化(aging)透明橋接透明橋接的狀態(tài)學(xué)習(xí)Learning網(wǎng)橋會(huì)記錄發(fā)送源的源MAC地址和源端口,這個(gè)過(guò)程就是學(xué)習(xí)過(guò)程.網(wǎng)橋只學(xué)習(xí)單播源地址.當(dāng)網(wǎng)橋初次加電啟動(dòng)后,記錄MAC地址和源端口的橋接地址表是不含任何條目的空的橋接地址表.假如4個(gè)網(wǎng)橋都在同一時(shí)間啟動(dòng),這時(shí)候它們的橋接地址表都是空的.假設(shè)工作站1傳輸單播幀到工作站2,由于處于同一個(gè)沖突域,這個(gè)網(wǎng)段上的所有工作站包括網(wǎng)橋A,都會(huì)收到這個(gè)幀,網(wǎng)橋A的端口A1收到這個(gè)幀并查看幀的源MAC地址,然后把這個(gè)地址和端口A1放進(jìn)橋接地址表里透明橋接的狀態(tài)泛洪Flooding當(dāng)工作站1發(fā)送幀的時(shí)候,網(wǎng)橋A會(huì)查看幀的目標(biāo)MAC地址并看自己的橋接地址表里有沒(méi)有該條目.但是此時(shí)間網(wǎng)橋A只知道工作站1的MAC地址,網(wǎng)橋A收到工作站1發(fā)來(lái)的單播幀(目標(biāo)MAC地址標(biāo)記為單一的幀),橋接地址表里沒(méi)有目標(biāo)MAC地址的條目.因此此時(shí)網(wǎng)橋A收到的是未知單播幀(unknownunicastframe).并且網(wǎng)橋A會(huì)把這個(gè)未知單播幀從它的所有端口(除了源端口A1)向外發(fā)送.這個(gè)過(guò)程就叫洪泛.透明橋接的狀態(tài)過(guò)濾Filtering假如說(shuō)工作站2對(duì)工作站1作出響應(yīng),會(huì)發(fā)生什么情況?這個(gè)網(wǎng)段上的所有工作站包括網(wǎng)橋A,將收到工作站2響應(yīng)工作站1的幀.這個(gè)時(shí)候網(wǎng)橋A的A1端口上就學(xué)習(xí)到工作站2的MAC地址.網(wǎng)橋A發(fā)現(xiàn)工作站1和2位于它的同一端口之下,網(wǎng)橋A斷定沒(méi)必要把這個(gè)幀發(fā)送到別的網(wǎng)段上去.因此,網(wǎng)橋A對(duì)這個(gè)幀進(jìn)行過(guò)濾.過(guò)濾是發(fā)生在當(dāng)源MAC地址和目標(biāo)MAC地址位于網(wǎng)橋的同一端口之下.這么做的結(jié)果是不會(huì)造成其他網(wǎng)段帶寬的浪費(fèi)透明橋接的狀態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)Forwarding當(dāng)工作站2發(fā)送幀給工作站6,由于網(wǎng)橋都還沒(méi)有工作站6的MAC地址,網(wǎng)橋會(huì)洪泛這個(gè)幀.當(dāng)工作站6響應(yīng)工作站2的時(shí)候,網(wǎng)橋D檢查自己的橋接地址表發(fā)現(xiàn)為了能夠使幀到達(dá)工作站2,它必須把幀從端口D1轉(zhuǎn)發(fā)出去.當(dāng)網(wǎng)橋的橋接地址表里存在單播幀的目標(biāo)MAC地址之后,并且源MAC地址和目標(biāo)MAC地址位于網(wǎng)橋不同的接口的時(shí)候,網(wǎng)橋就會(huì)采取轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)作.透明橋接的狀態(tài)老化Aging當(dāng)網(wǎng)橋?qū)W習(xí)到某個(gè)源MAC地址之后,它會(huì)給這個(gè)條目打上時(shí)間戳.每當(dāng)網(wǎng)橋收到來(lái)自這個(gè)源MAC地址的幀之后,這個(gè)時(shí)間戳?xí)桓?當(dāng)老化計(jì)時(shí)器(agingtimer)超時(shí)之后還沒(méi)有收到來(lái)自該源MAC地址的幀,那么這個(gè)條目就會(huì)從橋接地址表里移除.老化計(jì)時(shí)器的默認(rèn)時(shí)間為5分鐘,可以人工對(duì)其進(jìn)行修改..什么是CAM表內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器(CAM)如圖所示，CAM表實(shí)質(zhì)就是一個(gè)2層轉(zhuǎn)發(fā)表，所有的Catalyst系列交換機(jī)都是用一個(gè)CAM表進(jìn)行2層交換。交換機(jī)通常有一個(gè)很大的CAM表，但空間還是有限的，所以每個(gè)CAM的條目都設(shè)置了老化時(shí)間，默認(rèn)為300s。當(dāng)CAM表滿后，新的條目無(wú)法加入CAM表，將會(huì)導(dǎo)致交換機(jī)進(jìn)行廣播CAM查找原理為什么要移除這個(gè)老化的條目?那是因?yàn)榫W(wǎng)橋的內(nèi)存是有限的.比如一些低端的網(wǎng)橋可以記錄的MAC地址條目為6096條,而一些高端的可以達(dá)到16000條.網(wǎng)橋還使用老化來(lái)適應(yīng)工作站的遷移.網(wǎng)橋記住了工作站1,2和6的位置.假如工作站6遷移到其他位置C2附近.工作站1傳輸幀到工作站6.網(wǎng)橋A把幀轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)橋