Linux入门真经-042以太网帧与交换机转发原理基础

本文主要是介绍Linux入门真经-042以太网帧与交换机转发原理基础，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

前两节简述了网络整体的样貌以及分层模型，大致属于纲领性的文章，很多细节并没有详说。

本节给大家介绍的是以太网帧的转发方式与交换机的简要工作原理。

我们在前面的小节讲过，交换机可以在同一个广播域里交换数据，从OSI七层模型的角度看，它工作在第二层数据链路层，数据流最多被解封至数据帧，只用做在局域网内的选路，至于IP、运输层、应用层的内容，交换机默认统统都看不到。数据链路层使用MAC地址来进行寻址。还记得MAC地址么？MAC地址由48位二进制数组成，常用12位的16进制数字来表示

一、帧转发方式

局域网内的帧主要通过三个方式发送：单播、广播、组播。

单播

单播是一对一的转发，从单一的源发往单一的目的地

单播帧的源MAC地址的第8个位如果为0，则表示这是一个单播帧。只有真正的目的主机才会接收并处理这个数据帧，其他主机接收后发现目的MAC与本机MAC不一致，则会直接将这个数据帧丢弃，不会做进一步的处理。

广播

广播是一对多的转发。数据从单个源发送给局域网内的所有主机。广播帧的目的MAC为全1，即FF:FF:FF:FF:FF:FF，所有收到这个帧的主机都会处理这个帧的数据。

当局域网里的所有主机都要接收相同的数据并处理的情况下，会用到广播方式。广播方式会产生大量的流量，严重时甚至可能产生网络拥塞，前面也讲过，路由器可以分割广播域。

组播

源MAC的第8位为1，表示这是一个组播帧。组播帧从单一源发往局域网内侦听该组播地址的主机。某些协议会用到组播这一技术，这里我们可以不做过多的了解。

二、交换网络原理

交换机是工作在数据链路层的设备。单播、广播、组播无非是数据帧的种类，他们都会由交换机去传递。

交换机的转发行为大致可分为三种：泛洪、转发、丢弃

我们前面也提到过，交换机里有一个CAM表，记录了MAC地址和交换机端口的映射关系。交换机对于数据帧的处理机制可以概括如下：

1、进入交换机的是单播帧，交换机会在CAM表中查找去往该MAC应该从哪个端口转发：

如果在CAM表里找不到该MAC的相关信息，交换机会执行泛洪操作。（注意，泛洪和广播是两码事，泛洪也能传播单播数据帧）

如果能找到，则对比一下，该mac对应的端口是不是接收该数据帧的端口，如果不是，就从这个端口转发，如果是，则丢弃。

2、如果进入交换机的是广播帧，则不查表，直接泛洪。

3、如果是组播帧。。此处不讨论，不在基础范围内了。

交换机的工作原理就是这么简单。当然，这只是最基础最基础的内容，也是你必须知道的东西。现实生活中还会运用到更多的交换技术。比如，可以隔离广播域的vlan、防止交换机环路产生广播风暴的stp等等。这些大多数是给专攻网络的网络工程师去操心的。感兴趣的朋友可以去看《CCNA学习指南》，看完这本书后掌握的网络知识就足够使用了。这本书还会向你介绍如何配置思科的路由器和交换机，如果你不是网络工程师，可以只看原理不看配置。因为不同厂商的路由交换设备，设备特性和配置方式都会有所不同。这也是搞网络的工程师头疼点之一。所幸的是，这些设备正常工作所遵循的TCP/IP协议族是相同的，厂商也会提供详尽的配置手册和技术支持。网络也是IT行业的一个方向，博大精深。我认为，如果主攻系统运维/数据库/云计算方向，CCNA的知识就绰绰有余了。如果工作有特殊需要，按需学习即可。