网上有很多关于交换机工作原理的知识，也有很多人为大家解答关于交换机的工作原理的问题，今天小编为大家整理了关于这方面的知识，让我们一起来看下吧!
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一、交换机工作原理
三、交换机的工作原理
一、交换机工作原理
用三句话解释开关的工作原理：
1、基于源mac地址的学习；
2、基于目的mac地址的转发；
3.单播单播帧，广播广播帧，泛洪未知帧。
下面是实验截图，很好理解。
图1设备连接图
图2 PC1 ping PC2
图3交换机学习生成的MAC表
以上是本文大家分享的知识。祝你学习愉快！
二、简述交换机的工作原理
交换机的工作原理可以分为三步：学习：交换机本身没有MAC地址表或者它的MAC本身是空的，但是当它接收到一个数据帧的时候，它会查询数据帧的原始MAC地址，然后它会把从数据帧查询到的原始MAC地址和自己的接口绑定。从而形成MAC地址表，加快转发效率。
查找：交换机根据数据来自的帧中的目的MAC地址来检查自己的MAC表。一般有三种查询结果。当搜索到的目的MAC地址与自己的MAC表进行比较，有对应的MAC地址时，交换机会查询目的MAC地址，然后通过自己对应的MAC地址的接口将数据发送出去。
当搜索到的目的MAC地址与其自身的MAC表进行比较时，如果没有对应的MAC地址，交换机将广播该数据。把数据转发给你所有的主机，尽量找到对应MAC地址的主机。当没有MAC地址时，交换机什么也做不了。
搜索到的目的MAC地址和自己的MAC表比对后有对应的MAC地址，但是当都在自己MAC表的同一个接口时，交换机不会转发这个数据帧，直接扔掉。转发：当交换机查询数据帧的报文，发现MAC地址第8位为1时，交换机不会用自己的360问答的MAC表查找数据帧的MAC地址，而是会记住青丝记录的数据的原始MAC，直接广播数据转发数据。
三、交换机的工作原理
交换机的工作原理：交换机建立接收到的数据帧中的源MAC地址与交换机端口之间的映射，并写入MAC地址表。将交换机数据帧中的目的MAC地址与建立的MAC地址表进行比较，以决定向哪个端口转发。
如果数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，它将被转发到所有端口。这个过程叫做洪水。广播帧和组播帧被转发到所有端口。
交换机是一种用于电信号转发的网络设备。它可以为访问交换机的任意两个网络节点提供专用的电信号路径。最常见的交换机是以太网交换机。其他常见的有电话语音交换机、光纤交换机等。
交换机的作用：获取：交换机学习接收到的数据帧的源MAC地址；当交换机从端口接收到数据帧时，它会读取该帧的源MAC地址，并将该MAC地址及其对应的端口填入MAC表。通过学习过程学习到的MAC条目具有时间戳，时间戳用于从MAC表中删除旧条目。
交换机的特点：主要工作在OSI模型的物理层和数据链路层；提供以太网之间的透明桥接和交换；根据链路层的MAC地址，以太网数据帧在端口之间转发。
四、交换机的工作原理是怎么样的？
开关的工作原理：
根据交换机接收到的数据帧中的源MAC地址，建立该地址与交换机端口的映射，并写入MAC地址表。
将交换机数据帧中的目的MAC地址与建立的MAC地址表进行比较，以决定向哪个端口转发。
如果数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，它将被转发到所有端口。这个过程叫做洪水。
广播帧和组播帧被转发到所有端口。
开关的三个主要功能：
学习：以太网交换机知道连接到每个端口的设备的MAC地址，将这些地址与相应的端口进行映射，并将它们存储在交换机缓存中的MAC地址表中。
转发/过滤：当一个数据帧的目的地址映射在MAC地址表中时，转发到该目的节点连接的端口，而不是所有端口(如果该数据帧是广播/组播帧，则转发到所有端口)。
环路消除：当交换机包含冗余环路时，以太网交换机通过生成树协议来避免环路，并允许备用路径存在。
开关的工作特性：
连接到交换机每个端口的网段是一个独立的冲突域。
连接到交换机的设备仍在同一个广播域中，也就是说，交换机不会隔离广播(唯一的例外是VLAN环境)。
根据交换机帧报头中的信息，交换机是工作在数据链路层的网络设备。
开关的分类：
根据交换机处理帧的不同操作模式，它可以分为两类。
转发：在转发之前，交换机必须接收整个帧，检查错误，如果没有错误，就将帧发送到目的地址。帧通过交换机的转发延迟随着帧的长度而变化。
直通式：交换机在检查完帧头中包含的目的地址后立即转发帧，而不等待接收所有帧，也不进行错误检查。因为以太网帧头的长度总是固定的，所以帧通过交换机的转发延迟保持不变。
注意：
直通模式的转发速度比存储转发模式快得多，但可靠性差，因为可能会转发冲突帧或有CRC错误的帧。
生成树协议
消除循环：
在由交换机组成的交换网络中，通常设计冗余链路和冗余设备。这种设计的目的是防止一个点的故障造成整个网络功能的丧失。虽然冗余设计可能会消除单点故障问题，但也会导致交换环路的产生，从而导致以下问题。
广播风暴
同一帧的多个副本
不稳定的MAC地址表
因此，交换网络中必须有一种停止环路的机制，生成树协议的作用就在这里。
生成树的工作原理：
生成树协议的国际标准是IEEE802.1b。运行生成树算法的网桥/交换机通过网桥协议数据单元(BPDU)的组播帧，在指定的时间间隔(默认为2秒)内与其他交换机交换配置信息。其工作过程如下：
通过比较网桥优先级来选择根网桥(在给定的广播域中只有一个根网桥)。
其余的非根桥只有一个通向根交换机的端口，称为根端口。
每个网段只有一个转发端口。
根交换机的所有连接端口都是转发端口。
注意：生成树协议一般在交换机上默认开启，无需人为干预即可正常工作。然而，这种自动生成方案可能导致数据传输路径未被优化。因此，手动设置网桥优先级会影响生成树的结果。
生成树的状态：
运行生成树协议的交换机上的端口总是处于以下四种状态之一。在正常操作期间，端口处于转发或阻塞状态。当设备识别出网络拓扑的变化时，交换机自动执行状态转换，在此期间，端口暂时处于侦听和学习状态。
阻塞：所有端口都以阻塞状态启动，以防止环路。生成树决定哪个端口转换到转发状态，处于阻塞状态的端口不转发数据但可以接受BPDU。
监听：不转发，检测BPDU，(临时状态)。
学习：学习MAC地址表(临时状态)不转发。
转发：端口可以转发和接收数据。
小知识：其实交换机实际使用时可能会有一个特殊的端口状态——禁用状态。这是由于错误的交换机配置导致的端口故障或数据冲突造成的死锁状态。如果不是端口故障，我们可以通过重启交换机来解决这个问题。
生成树的重新计算：
当网络拓扑发生变化时，生成树协议会重新计算以生成新的生成树结构。当所有交换机的端口状态变为转发或阻塞时，意味着重新计算完成。这种状态叫做收敛。
注意：网络拓扑变化过程中，设备在生成树收敛之前无法通信，可能会影响某些应用。因此，一般认为能使生成树运行良好的交换网络不应超过七层。此外，一些特殊的开关技术可以加快收敛时间。
以上就是关于交换机工作原理的知识，后面我们会继续为大家整理关于交换机的工作原理的知识，希望能够帮助到大家！
