学习目标
掌握交换机的基本工作原理
掌握交换机的基本配置
交换机的基本工作原理
交换机是局域网（LAN）中实现数据高效转发的核心设备，工作在 数据链路层（OSI 模型第二层），其基本工作原理可概括为 “学习、记忆、转发、过滤”，具体流程如下：
一、交换机的核心功能与组成
- 硬件基础
- 端口：连接终端设备（如电脑、服务器），每个端口对应一个独立的物理接口。
- 交换矩阵：内部高速数据通道，负责在端口之间转发数据帧。
- MAC 地址表：存储 “MAC 地址 - 端口” 映射关系的表格，用于快速查找数据转发路径。
二、工作原理详解
1. MAC 地址学习（Address Learning）
- 当交换机从某个端口收到一个数据帧时，首先提取帧中的 源 MAC 地址 和 入端口号，并将这对信息写入 MAC 地址表（若表中无该 MAC 地址）。
- 示例：电脑 A（MAC-A）连接到交换机的端口 E0/1，当 A 发送数据时，交换机记录 “MAC-A → E0/1”。
2. 转发决策（Forwarding Decision）
- 交换机解析数据帧的 目的 MAC 地址，查询 MAC 地址表：
- 若存在匹配项：直接将数据帧从对应的端口单播转发（仅发送到目标端口），避免广播到其他端口，提高效率。
- 若不存在匹配项：将数据帧从 除入端口外的所有端口广播（泛洪），直到找到目标设备或目标设备响应后学习其 MAC 地址。
3. 广播与组播处理
- 当数据帧为 广播帧（目的 MAC 为全 F：FF-FF-FF-FF-FF-FF） 或 组播帧 时，交换机无法通过 MAC 地址表匹配，会将其泛洪到所有端口（除入端口）。
- 广播帧用于设备发现（如 ARP 请求），但过量广播可能导致网络拥堵（广播风暴），需通过 VLAN 等技术限制。
4. 消除冲突域（Collision Domain）
- 交换机的每个端口属于 独立的冲突域（集线器所有端口共享一个冲突域），支持 全双工通信（同时发送和接收数据），避免端口间数据碰撞，提升带宽利用率。
5. MAC 地址表老化（Aging）
- 为避免表项过时，交换机对 MAC 地址表中的条目设置 老化时间（默认通常为 300 秒）。若某个 MAC 地址在老化时间内未被再次学习，对应表项会被删除，确保表项实时更新。
三、交换机与集线器的区别
| 特性 | 交换机（二层） | 集线器（一层） |
|---|---|---|
| 工作层次 | 数据链路层 | 物理层 |
| 转发依据 | MAC 地址 | 广播所有端口 |
| 冲突域 | 每个端口独立 | 所有端口共享一个 |
| 带宽利用率 | 高（全双工，按需转发） | 低（半双工，广播导致冲突） |
四、总结
交换机通过 学习终端设备的 MAC 地址，建立 “MAC - 端口” 映射表，根据目的 MAC 地址 精准转发数据帧，避免广播冗余，实现局域网内高效的数据交换。其核心优势是 分割冲突域、支持全双工、基于 MAC 地址的智能转发，是构建高速局域网的基础设备。
交换机的基本配置
1. 进入系统视图
<Huawei> system-view
2. 配置设备名称
[Huawei] sysname SwitchA
3. 配置接口
3.1 进入接口视图
[SwitchA] interface GigabitEthernet 0/0/1
3.2 配置接口描述
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] description Connect_to_PC
3.3 开启接口
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] undo shutdown
3.4 返回系统视图
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] quit
4. 配置VLAN
4.1 创建VLAN
[SwitchA] vlan batch 10 20
4.2 命名VLAN
[SwitchA-vlan10] name Sales
[SwitchA-vlan20] name Marketing
[SwitchA-vlan20] quit
4.3 将接口加入VLAN
[SwitchA] interface Ethernet0/0/2
[SwitchA-Ethernet0/0/2] port link-type access
[SwitchA-Ethernet0/0/2] port default vlan 10
[SwitchA-Ethernet0/0/2] quit
5. 配置Trunk接口
[SwitchA] interface GigabitEthernet 0/0/24
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/24] port link-type trunk
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/24] port trunk allow-pass vlan 10 20
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/24] quit
6. 配置链路聚合（Eth-Trunk）
6.1 创建Eth-Trunk接口
[SwitchA] interface Eth-Trunk 1
6.2 配置模式
[SwitchA-Eth-Trunk1] mode lacp-static
6.3 将物理接口加入Eth-Trunk
[SwitchA-Eth-Trunk1] trunkport GigabitEthernet 0/0/10 to 0/0/11
[SwitchA-Eth-Trunk1] quit
7. 配置交换机管理IP
[SwitchA] interface Vlanif 10
[SwitchA-Vlanif10] ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
[SwitchA-Vlanif10] quit
8. 保存配置
[SwitchA] save
总结
当一台主机从交换机的一个端口移动到另一个端口时，交换机的MAC地址表会发生什么变化？
交换机通过 动态学习源 MAC 地址的入端口，自动更新 MAC 地址表：新端口映射立即生效，旧端口映射在老化时间后删除。这一过程无需人工干预，但依赖主机在新端口的主动通信来触发更新，确保网络连通性在短暂调整后恢复正常。