交换机的三大功能

1. MAC地址的学习

CAM表：存放的是源MAC地址和接收接口之间的关联信息。

过程：

当交换机接收到一个数据帧的时候，会查看数据帧中的源MAC地址，对照自己的CAM表。若表中有该源MAC地址相应信息，则新的信息会覆盖掉旧的信息；若表中没有该源MAC地址相应信息，则进行学习，将该MAC地址和接收接口以及相应的VLAN信息记录在CAM表中。

 

1. 数据帧的转发和过滤

对比：	过滤	转发
交换机	没有目标MAC地址的信息，从而进行泛洪	根据CAM表转发数据
路由器	没有目标网段的路由信息，从而进行丢包	根据路由表转发数据

过程：

当交换机接收到一个数据帧的时候，会查看数据帧里面的目的MAC地址，再查看本地的CAM表。若本地CAM表中有相应的MAC地址信息，那么就根据CAM表去转发该数据帧；若本地CAM表中没有相应的目的MAC地址信息，则就会泛洪，即向除了接收接口以外的其他所有接口都发出去。

数据帧的种类：

1. 已知单播帧：发送的数据帧里面的源MAC地址和目的MAC地址是具体的，并且交换机里有相应的条目。

处理：根据MAC地址表进行转发

1. 广播帧：发送的数据帧里面的源MAC地址是具体的，目的地址是全F的。

处理：泛洪

1. 未知单播帧：发送的数据帧里面的源MAC地址和目的MAC地址是具体的，但是交换机里没有相应的条目。

处理：交换机地址表里没有，则就是进行泛洪，则相当于把一个单播帧变成了一个广播帧。

形成的原因：

• 自然原因：MAC地址的老化时间

交换机的MAC地址表的老化时间是300s(5min)

PC的MAC地址表老化时间是600s(10min)

解决：将交换机和PC的MAC地址表老化时间改成一样的

• 人为原因：攻击

1）客户端一直发送数据帧，其中帧的源MAC地址是随机的，即源MAC地址是不断改变的，会导致交换机不断地进行MAC地址学习，由于交换机的CAM表是有上限的，从而会将旧的有用的MAC地址条目替换。如果此时原正常用户发送正常数据帧到交换机的时候，交换机会查找不到相应的条目，进而会进行泛洪。

2）客户端一直发送数据帧，其中帧的目的MAC地址是随机的，交换机就收到一大串未知的目的MAC，就会进行泛洪，容易造成使网络的负担大。

避免：

1. 可以设置交换机的该端口最多可以学习MAC地址的数量。
2. 将正常主机的MAC地址和端口进行一个手动绑定。
3. 环路的避免

背景：为了防止单点故障，使用冗余链路，然而会产生环路。

环路产生的问题：广播风暴、帧的多个副本、MAC地址数据库的不稳定

 

解决：STP生成树机制

原理：通过STP生成树机制，将多余链路进行阻塞，即通过选举机制选出一个端口使其在逻辑上堵塞，形成一个无环的网络环境。