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一、幾個概念。
- 以太網基礎：以太網是當今現有局域網（Local Area Network, LAN）採用的最通用的通信協議標準，該標準定義了在局域網中採用的電纜類型和信號處理方法。以太網是建立在CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection，載波監聽多路訪問/衝突檢測)機制上的廣播型網絡。
- 衝突域：衝突域是指連接在同一共享介質上的所有節點的集合，衝突域內所有節點競爭同一帶寬，一個節點發出的報文（無論是單播、組播、廣播），其餘節點都可以收到。
- 廣播域：廣播報文所能到達的整個訪問範圍稱爲二層廣播域，簡稱廣播域，同一廣播域內的主機都能收到廣播報文。
- 單工：單工就是指終端A只能發信號，而終端B只能接收信號，通信是單向的。
- 全雙工：全雙工就是指終端A和終端B都能作爲信號的收發端，並且，信號的收發可以同時進行。相對來說採用全雙工對信道的帶寬要求比半雙工要高。
- 半雙工：半雙工就是指終端A能發信號給終端B，終端B也能發信號給終端A，但是，這兩個過程不能同時進行。
二、兩種以太網型式。
1.HUB總線型以太網。
- 爲了避免衝突，要啓用CSMA/CD機制，導致設備接口只能半雙工發送數據。
- 帶寬分享，用戶越多，帶寬分配越少。
- 基於物理信號轉發機制，所有數據都採用泛洪的轉發方式。
2. SW矩陣型以太網
- 交換機端口就是一個衝突域，交換機隔離不同的衝突域。
- 端口可以工作在全雙工模式下，自動關閉CSMA/CD機制。
- 基於數據幀執行數據轉發。
三、三種幀格式。
1.單播以太幀。
MAC地址的第八個比特等於0，指從單一的源端發送到單一的目的端。
- 每個主機接口由一個MAC地址唯一標識，MAC地址的OUI中，第一字節第8個比特表示地址類型。對於主機MAC地址，這個比特固定爲0，表示目的MAC地址爲此MAC地址的幀都是發送到某個唯一的目的端。
- 在同一廣播域中，所有主機都能收到源主機發送的單播幀，但是其他主機發現目的地址與本地MAC地址不一致後會丟棄收到的幀，只有真正的目的主機纔會接收並處理收到的幀。
2.廣播以太幀。
MAC地址的比特位全等於1，表示幀從單一的源發送到共享以太網上的所有主機。
- 廣播幀的目的MAC地址爲十六進制的FF-FF-FF-FF-FF-FF，所有收到該廣播幀的主機都要接收並處理這個幀。
- 廣播方式會產生大量流量，導致帶寬利用率降低，進而影響整個網絡的性能。
- 當需要網絡中的所有主機都能接收到相同的信息並進行處理的情況下，通常會使用廣播方式。
3.組播以太幀。
MAC地址的第八個比特等於1，組播比廣播更加高效。
- 組播轉發可以理解爲選擇性的廣播，主機偵聽特定組播地址，接收並處理目的MAC地址爲該組播MAC地址的幀。
- 組播MAC地址和單播MAC地址是通過第一字節中的第8個比特區分的。組播MAC地址的第8個比特爲1。
- 當需要網絡上的一組主機（而不是全部主機）接收相同信息，並且其他主機不受影響的情況下通常會使用組播方式。
四、交換機的轉發機制。
1.泛洪。
- 如果從傳輸介質進入交換機的某個端口的幀是一個單播幀，交換機會去MAC表查這個幀的目的MAC地址。如果查不到這個MAC地址，則交換機將對該單播幀執行泛洪操作。
- 如果從傳輸介質進入交換機的某個端口的幀是一個廣播幀，交換機不會去查MAC地址表，而是直接對該廣播幀執行泛洪操作。
總結：泛洪操作針對DMAC未知的單播幀、廣播幀、組播幀。
2.轉發。
如果從傳輸介質進入交換機的某個端口的幀是一個單播幀，則交換機會去MAC表查這個幀的目的MAC地址。如果查到了這個MAC地址表，則比較這個MAC地址在MAC地址表中對應的端口編號是不是這個幀從傳輸介質進入交換機的那個端口的端口編號。如果不是，則交換機執行轉發操作（將該幀送至該幀目的MAC地址在MAC地址表中對應的那個端口，並從那個端口發送出去）。
總結：轉發操作針對DMAC已知的單播幀。
3.丟棄。
如果從傳輸介質進入交換機的某個端口的幀是一個單播幀，則交換機會去MAC表查這個幀的目的MAC地址。如果查到了這個MAC地址表，則比較這個MAC地址在MAC地址表中對應的端口編號是不是這個幀從傳輸介質進入交換機的那個端口的端口編號。如果是，則交換機將對該幀執行丟棄操作。
總結：接收幀的接口也是發送幀的接口，則丟棄。
五、幾個值得注意的點。
- 交換機會學習數據幀的SMAC，並記錄在MAC地址表，默認表項的老化時間位300s。
- 接口出現故障或者shutdown，接口上的MAC地址表項會立刻刪除。
- 每次收到數據幀都進行SMAC地址的學習，並刷新對應表項的老化時間。如果表項存在，則刷新老化時間。如果表項不存在，則新增這個表項。
- SMAC不可能是廣播MAC地址。