二层数据交换机的工作原理

交换机

交换机工作在数据链路层，以数据帧作为传输载体，依靠mac地址表作为转发依据

工作原理

1、基于mac地址学习 （收到终端发来的包，记录下端口）
2、收到一个广播，除源端口，所有端口转发
3、基于目的mac转发
4、在不同时间的不同端口收到相同的mac地址，选择最新的

交换机通信分析

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-mDa9UqK7-1586404750430)(https://i.imgur.com/RGnGLGk.png)]

假设这是一个刚刚建立的网络
pc1的ip:10.1.1.1 
mac:54-89-98-5A-1D-F1

pc2的ip:10.1.1.2
mac：54-89-98-20-32-C5

pc3的ip:10.1.1.3
mac：54-89-98-85-0E-E2

此时pc1执行pin 10.1.1.2 这条命令，由应用层产生数据，向下逐层封装，封装到数据链路层的时候
因为不知道目的mac,所以以太网帧的封装不了的，此时，pc1向交换机发送一个arp requst包
交换机收到arp requst包，解封装到数据链路层，交换机首先把剥开的mac地址
与自己的mac地址表对比，发现自己的mac地址表里没有这个mac,所以就把这个mac保存在自己的mac地址表里面
然后就会看到这个帧里面的类型，为0x0806,是一个广播包，马上把它转发到除源端口外的所有端口，
两种情况：
（1）pc2收到的时候解封装到网络层，更新自己的arp缓存表，记录下这个包的源ip和对应的源mac（即pc1的ip、mac）
（2）然后发现这个包的目的IP是自己，它就会回一个arp reply单播包给pc1
（3）而arp reply 在经过交换机的时候，交换机会解封装到数据链路层发现这个包里面的源mac自己的mac 地址表里面没有
（4）然后更新自己的mac地址表，记录下这个mac 和这个mac进来的端口
（5）pc1收到之后，更新自己的arp缓存表，记录下这个包的源ip和源mac(即pc2的ip、mac)
（6）然后继续封装,完成之后，将ping的数据发给交换机，
（7）交换机解封装，看到里面的目的mac,对照自己的mac地址表，将数据从对应的端口发出去

第二种情况：
 (1)pc3收到交换机发过来的arp requst包之后，解封装到数据链路层，
（2）更新自己的qrp缓存表，记录下这个包的源mac 和 源ip(即pc1的 mac 和 ip
（3）所以在arp缓存表有效的时间内，pc3与pc1通信，是不需要发 arp requst包的)

所以在arp缓存表有效的时间内，pc3与pc1通信，是不需要发 arp requst包的)