以太网交换机原理

MAC 地址表自学习

1. 收到帧时，记录源 MAC 地址与入端口的映射
2. 查找目的 MAC 地址在表中的对应端口
3. 根据查找结果决定转发行为

表项格式：MAC地址 | 端口号 | 老化时间，如 AA-AA-...-AA | 1 | 300s。

转发决策

收到帧（入端口 P，目的 MAC=D）：

• 查到 D，端口为 Q：
  • Q == P → 丢弃（源和目的在同一端口）
  • Q != P → 从端口 Q 单播转发
• 未找到 D / D 为广播地址 FF:FF:FF:FF:FF:FF → 泛洪（向除入端口外所有端口转发）

学习过程示例

初始：MAC 地址表为空

1. A(端口1) → C(未知):
   学习 A→端口1；查找 C 未找到；泛洪到端口2,3,4
2. C(端口2) → A(端口1):
   学习 C→端口2；查找 A 端口1；从端口1 单播转发
3. B(端口1) → D(端口3):
   学习 B→端口1；查找 D 端口3；从端口3 单播转发

1. 存储转发（Store-and-Forward）

完整接收帧 → CRC 校验 → 正确则转发，错误则丢弃。优点：不转发错误帧、可靠性高；缺点：延迟大（要收完整个帧）。现代交换机默认方式。

2. 直通交换（Cut-Through）

读取目的 MAC（前 6 字节）即立即转发。优点：延迟小；缺点：可能转发错误帧和超短帧。

3. 无碎片交换（Fragment-Free）

收到 64 字节（最小帧长）后转发，避免转发冲突碎片。延迟介于前两者之间。

老化机制

• 每个表项有老化时间（默认 300 秒）
• 每次收到该 MAC 的帧时刷新老化时间
• 超时未收到则删除表项，防止表项无限增长