局域网切换逻辑

LAN 交换机的最终作用是转发以太网帧。为实现该目标，交换机根据以太网帧中的源 MAC 地址和目标 MAC 地址做出决策。

图 1. 以太网头结构

当交换机接收到一个帧时，它会遵循一组规则并最终决定从哪个端口或多个端口向该帧发送。开关逻辑可以概括为几个步骤：

1. 接收以太网帧，检查源 MAC 地址并更新其 MAC 地址表。

2. 根据目标 MAC 地址决定将帧转发到何处以及如何转发。

3. 如果帧是未知单播或广播帧，则将帧转发到单个端口或将帧的副本转发到多个端口。

让我们从接收帧和学习 MAC 地址的过程开始。

学习 MAC 地址

交换机通过检查传入以太网帧的源 MAC 地址来构建其 MAC 地址表。当在交换机端口上接收到帧并且源 MAC 地址未知时，交换机会在 MAC 表中创建一个新条目。

值得一提的是，术语交换机端口 和交换机接口可以互换使用。另外，交换机的MAC地址表也称为交换表和CAM表（Content-Addressable Memory Table）。

图 1 所示为单开关拓扑。交换机尚未在其 MAC 地址表中创建任何条目。

图 2. LAN 交换机转发帧和学习 MAC 地址

当客户端 1 向客户端 4 发送以太网帧时，该过程开始。让我们仔细看看交换机执行的每个步骤：

1. 在交换机端口 Gi0/1 上接收到以太网帧。如图 1 所示，每一帧都以 7 字节的 前导码和 1 字节 的起始帧定界符 (SFD) 开始。帧的前 8 字节用于引起接收节点的注意。本质上，它们告诉接收节点准备好接收新帧。

2. 交换机检查源 MAC 地址，即 Client 1 的物理地址 - 1111.1111.1111。

3. 然后交换机根据其 MAC 地址表检查此 MAC 地址。如果在表中找不到它，则交换机创建一个新条目。

4. 然后交换机检查目标 MAC 地址。如果路由表中有该地址的条目，则它将帧从该接口发送出去。

开关操作总结在图 3 中。