[重要笔记]交换机的包转发操作

客官°小女子只卖身不卖艺 2023-06-28 06:06 13阅读 0赞

本文写的是 网络包经过交换机的传输过程。以下是网络知识的个人学习笔记，记录的是较为重要的部分。

**目录**

交换机根据地址表进行转发

MAC 地址表的维护

交换机可同时执行多个转发操作

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> 由于集线器只是原封不动地将信号广播出去 ，所以即便信号受到噪声的干扰发生了失真 ， 也会原样发送到目的地 。 这时 ， 接收信号的设备 ，也就是交换机 、 路由器 、 服务器等 ， 会在将信号转换成数字信息后通过  FCSA校验发现错误 ， 并将出错的包丢弃 。 当然 ， 丢弃包并不会影响数据的传输，因为丢弃的包不会触发确认响应 。 因此协议栈的  TCP  模块会检测到丢包 ， 并对该包进行重传。

### **交换机根据地址表进行转发** ###

**交换机的设计是将网络包原样转发到目的地。**它的内部有一张 **MAC地址与网线端口的对应表**，当接收到包时，会将相应的端口号码和发送方MAC地址写入表中，这样就可以根据地址判断出该设备连接在哪个端口上了。交换机就是根据这些信息来判断把包发送到哪里的。

**简单的说，就是根据MAC地址通过查表确定包从哪个端口发出。**

信号到达网线接口，并由 PHY（MAU）模块进行接收，这一部分和集线器是相同的。也就是说，它的接口和 PHY（MAU）模块也是以MDI-X 模式进行连接的 B，当信号从双绞线传入时，就会进入 PHY（MAU） 模块的接收部分。

接下来，PHY（MAU）模块会将网线中的信号转换为通用格式，然后传递给 MAC 模块。MAC 模块将信号转换为数字信息，然后通过包末尾的 FCS 校验错误，如果没有问题则存放到缓冲区中 C。这部分操作和网卡基本相同，可以认为交换机的每个网线接口后面都是一块网卡。网线接口和后面的电路部分加在一起称为一个端口，也就是说交换机的一个端口就相当于计算机上的一块网卡 （换句话说，如果在计算机上安装多块网卡，并开启“混杂模式”让网卡接收所有的网络包，然后再安装一个和交换机具备同样功能的网络包转发软件，那么这台计算机就变成了一台交换机）。

交换机的工作方式和网卡有一点不同。网卡本身具有 MAC 地址，并通过核对收到的包的接收方 MAC 地址判断是不是发给自己的，如果不是发给自己的则丢弃；相对地，交换机的端口不核对接收方 MAC 地址，而是直接接收所有的包并存放到缓冲区中。因此，和网卡不同，**交换机的端口不具有 MAC** **地址**。将包存入缓冲区后，接下来需要查询一下这个包的接收方 MAC 地址是否已经在 MAC 地址表中有记录了。MAC 地址表主要包含两个信息，一个是设备的 MAC 地址，另一个是该设备连接在交换机的哪个端口上。MAC 地址和端口是一一对应的，通过这张表就能够判断出收到的包应该转发到哪个端口。

### MAC 地址表的维护 ###

交换机在转发包的过程中，还需要对 MAC 地址表的内容进行维护， 维护操作分为**两种**。

**第一种**是收到包时，将发送方 MAC 地址以及其输入端口的号码写入MAC 地址表中。由于收到包的那个端口就连接着发送这个包的设备，所以只要将这个包的发送方 MAC 地址写入地址表，以后当收到发往这个地址的包时，交换机就可以将它转发到正确的端口了。交换机每次收到包时都会执行这个操作，因此只要某个设备发送过网络包，它的 MAC 地址就会被记录到地址表中。

**第二种**是删除地址表中某条记录的操作，这是为了防止设备移动时产生问题。比如，我们在开会时会把笔记本电脑从办公桌拿到会议室，这时设备就发生了移动。从交换机的角度来看，就是本来连接在某个端口上的笔记本电脑消失了。这时如果交换机收到了发往这台已经消失的笔记本电脑的包，那么它依然会将包转发到原来的端口，通信就会出错，因此必须想办法删除那些过时的记录。然而，交换机没办法知道这台笔记本电脑已经从原来的端口移走了。因此地址表中的记录不能永久有效，而是要在一

段时间不使用后就自动删除。过时记录从地址表中删除的时间一般为几分钟，因此在过时记录被删除之前，依然可能有发给该设备的包到达交换机。这时，交换机会将包转发到老的端口，通信就会发生错误，这种情况尽管罕见，但的确也有可能发生。不过大家不必紧张，遇到这样的情况，只要重启一下交换机，地址表就会被清空并更新正确的信息，然后网络就又可以正常工作了。

总之，交换机会自行更新或删除地址表中的记录，不需要手动维护 A。当地址表的内容出现异常时，只要重启一下交换机就可以重置地址表，也不需要手动进行维护。

### 交换机可同时执行多个转发操作 ###

交换机只将包转发到具有特定 MAC 地址的设备连接的端口，当包从最上面的端口发送到最下面的端口时，其他端口都处于空闲状态，这些端口可以传输其他的包，因此交换机可以同时转发多个包。相对地，集线器会将输入的信号广播到所有的端口，如果同时输入多个信号就会发生碰撞，无法同时传输多路信号，因此**从设备整体的转发能力来看****，交换机要高于集线器**。

网络包经由路由器又会是怎样呢？路由器又是什么呢？ ------->  [https://blog.csdn.net/HYZX\_9987/article/details/103877330][https_blog.csdn.net_HYZX_9987_article_details_103877330]

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