路由交換技術

MAC地址表

在交換機中有一張記錄著局域網主機MAC地址與交換機接口的對應關系的表,交換機就是根據這張表負責將數據幀傳輸到指定的主機上的,這張表就是MAC表。

交換機的工作原理

交換機在接收到數據幀以後,首先、會記錄數據幀中的源MAC地址和對應的接口到MAC表中,接著、會檢查自己的MAC表中是否有數據幀中目標MAC地址的信息,如果有則會跟據MAC表中記錄的對應接口將數據幀發送出去(也就是單播),如果沒有,則會將該數據幀從非接受接口發送出去(也就是廣播)。

如下圖:詳細講解交換機傳輸數據幀的過程

主機A會將一個源MAC地址為自己,目標MAC地址為主機B的數據幀發送給交換機。

2)交換機收到此數據幀後,首先將數據幀中的源MAC地址和對應的接口(接口為ETH0) 記錄到MAC地址表中。

3)然後交換機會檢查自己的MAC地址表中是否有數據幀中的目標MAC地址的信息,如果有,則從MAC地址表中記錄的接口發送出去,如果沒有,則會將此數據幀從非接收接口的所有接口發送出去(也就是除瞭ETH0接口)。

4)這時,局域網的所有主機都會收到此數據幀,但是隻有主機B收到此數據幀時會響應這個廣播,並回應一個數據幀,此數據幀中包括主機B的MAC地址。

5)當交換機收到主機B回應的數據幀後,也會記錄數據幀中的源MAC地址(也就是主機B的MAC地址),這時,再當主機A和主機B通信時,交換機根據MAC地址表中的記錄,實現單播瞭。

如下圖:當局域網存在多個交換機互聯的時候,交換機的MAC地址表是怎麼記錄的呢?

1)主機A將一個源MAC地址為自己,目標MAC地址主機C的數據幀發送給交換機

2)交換機1收到此數據幀後,會學習源MAC地址,並檢查MAC地址表,發現沒有目標MAC地址的記錄,則會將數據幀廣播出去,主機B和交換機2都會收到此數據幀。

3)交換機2收到此數據幀後也會將數據幀中的源MAC地址和對應的接口記錄到MAC地址表中,並檢查自己的MAC地址表,發現沒有目標MAC地址的記錄,則會廣播此數據幀。

4)主機C收到數據幀後,會響應這個數據幀,並回復一個源MAC地址為自己的數據幀,這時交換機2和交換機1都會將主機C的MAC地址記錄到自己的MAC地址表中,並且以單播的形式將此數據幀發送給主機A。

5)這時,主機A和主機C通信就是一單播的形式傳輸數據幀瞭,主機B和主機C通信如上述過程一樣,因此交換機2的MAC地址表中記錄著主機A和主機B的MAC地址都對應接口 ETH0。

ARP表

在每臺主機中都有一張ARP表,它記錄著主機的IP地址和MAC地址的對應關系。

如下圖:詳細講解ARP的工作原理。

1)如果主機A想發送數據給主機B,主機A首先會檢查自己的ARP緩存表,查看是否有主機B的IP地址和MAC地址的對應關系,如果有,則會將主機B的MAC地址作為源MAC地址封裝到數據幀中。如果沒有,主機A則會發送一個ARP請求信息,請求的目標IP地址是主機B的IP地址,目標MAC地址是MAC地址的廣播幀(即FF-FF-FF-FF-FF-FF),源IP地址和MAC地址是主機A的IP地址和MAC地址。

2)當交換機接受到此數據幀之後,發現此數據幀是廣播幀,因此,會將此數據幀從非接收的所有接口發送出去。

3)當主機B接受到此數據幀後,會校對IP地址是否是自己的,並將主機A的IP地址和MAC地址的對應關系記錄到自己的ARP緩存表中,同時會發送一個ARP應答,其中包括自己的MAC地址。

4)主機A在收到這個回應的數據幀之後,在自己的ARP緩存表中記錄主機B的IP地址和MAC地址的對應關系。而此時交換機已經學習到瞭主機A和主機B的MAC地址瞭。

路由表

路由表記錄著到不同網段的信息。路由表中的信息分為直連路由和非直連路由。

直連路由:是直接連接在路由器接口的網段,由路由器自動生成。

非直連路由:就是不是直接連接在路由器接口上的網段,此記錄需要手動添加或者是使用動態路由。

路由表中記錄的條目有的需要手動添加(稱為靜態路由),有的測試動態獲取的(稱為動態路由)。直連路由屬於靜態路由。

路由器是工作在網絡層的,在網絡層可以識別邏輯地址。當路由器的某個接口收到一個包時,路由器會讀取包中相應的目標的邏輯地址的網絡部分,然後在路由表中進行查找。如果在路由表中找到目標地址的路由條目,則把包轉發到路由器的相應接口,如果在路由表中沒有找到目標地址的路由條目,那麼,如果路由配置默認路由,就走默認路由的配置轉發到路由器的相應接口;如果沒有配置默認路由,則將該包丟棄,並返回不可到達的信息。

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