讲解网桥、交换机等数据链路层设备的转发原理、MAC 地址表学习过程和冲突域划分。

# 数据链路层设备

数据链路层设备主要根据 MAC 地址转发帧。考研中重点掌握交换机的 MAC 地址表、学习过程、转发流程、冲突域与广播域。

常见设备：

# 交换机

交换机（Switch）是现代局域网的核心设备。它接收以太网帧，读取目的 MAC 地址，根据 MAC 地址表决定从哪个端口转发。

与集线器相比：

• 集线器收到比特后向所有端口转发，属于物理层广播。
• 交换机根据 MAC 地址有选择地转发，属于数据链路层设备。

# MAC 地址表

MAC 地址表也称交换表、转发表，记录 MAC 地址与交换机端口的映射关系。

典型表项：

交换机转发时主要查目的 MAC 地址；学习时主要看源 MAC 地址。

# 自学习

交换机使用自学习机制建立 MAC 地址表。

当交换机从某端口收到帧：

1. 读取源 MAC 地址。
2. 把 “源 MAC 地址 -> 入端口” 写入或更新 MAC 地址表。
3. 以后发往该 MAC 地址的帧，就可以从对应端口转发。

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flowchart LR
    A[收到帧] --> B[读取源 MAC]
    B --> C[记录源 MAC 对应入端口]
    C --> D[更新 MAC 地址表]

# 转发流程

交换机收到一个帧后，根据目的 MAC 地址分情况处理。

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flowchart TD
    A[交换机收到帧] --> B[学习源 MAC 与入端口]
    B --> C{目的 MAC 是否在表中?}
    C -- 是 --> D{目的端口是否等于入端口?}
    D -- 是 --> E[丢弃帧]
    D -- 否 --> F[转发到目的端口]
    C -- 否 --> G[泛洪到除入端口外所有端口]

# 三种处理结果

泛洪不是 ARP 本身。ARP 请求是主机发出的广播帧；泛洪是交换机面对未知目的 MAC 时的转发行为。

# 冲突域与广播域

# 冲突域

冲突域是可能发生碰撞的一组设备范围。

现代交换式全双工以太网中，基本不再发生传统意义上的碰撞。

# 广播域

广播域是二层广播帧能到达的范围。

交换机会转发广播帧到同一 VLAN 内除入端口外的所有端口。

# 交换方式

交换机常见三种交换方式。

# 为什么碎片隔离检查 64B

以太网最小帧长为 64B。小于 64B 的帧通常是冲突产生的残帧。碎片隔离先等到 64B，能过滤明显无效的冲突碎片。

# 网桥

网桥（Bridge）也是数据链路层设备，用于连接两个或多个局域网网段，并根据 MAC 地址转发帧。

网桥与交换机的本质功能相似：

• 都工作在数据链路层。
• 都根据 MAC 地址转发。
• 都维护转发表。
• 都可隔离冲突域。

区别：

# 交换机与路由器对比

# 交换机自学习例题思路

题目常给出交换机端口连接关系和一系列通信过程，要求填写 MAC 地址表或判断转发端口。

解题步骤：

1. 每收到一帧，先根据源 MAC 更新表项。
2. 再查目的 MAC：
   • 已知：转发到对应端口。
   • 未知：除入端口外泛洪。
   • 目的端口等于入端口：丢弃。
3. 广播地址一定泛洪到同 VLAN 其他端口。
4. 注意表项可能有老化时间，但多数考题默认不老化，除非题目说明。

示例：

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交换机端口:
1 - A
2 - B
3 - C

A 向 B 发送:
学习 A -> 1
不知道 B 在哪，向 2、3 泛洪

B 回复 A:
学习 B -> 2
查到 A -> 1，单播转发到 1

# 本节考点

1. 交换机是数据链路层设备，根据 MAC 地址转发帧。
2. 交换机学习源 MAC，查询目的 MAC。
3. 目的 MAC 未知时泛洪，不是直接丢弃。
4. 目的端口等于入端口时丢弃。
5. 交换机每个端口隔离冲突域，但默认不隔离广播域。
6. VLAN 可划分广播域，路由器也隔离广播域。
7. 存储转发能进行 CRC 校验，直通交换时延低但可能转发错误帧。
8. 网桥和交换机功能类似，交换机可视为多端口高速网桥。