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  • 网络——复习五(交换机3种转发行为
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    2020-06-10 11:14:42

    交换机的基本作用就是用来转发数据帧

    交换机收到数据帧后的转发方式共有3种:泛洪(flooding)、转发(forwarding)、过滤(filter)

    1、泛洪

    交换机把从某一个端口接收到的数据帧向除了接收端口以外的其他端口转发。泛洪是一点到多点的转发行为。交换机在以下几种情况下会泛洪数据帧:

    (1)收到广播数据帧

    (2)收到组播数据帧

    (3)收到未知的单播数据帧(未知的单播帧是指数据帧的目的MAC地址在MAC地址表中不存在)

    2、转发

    交换机从某一个端口收到数据帧后从另一个端口转发出去,转发是一种点到点的转发行为。交换机转发数据帧流程:交换机收到数据帧以后根据数据帧的目的MAC查看本地MAC地址表,如果MAC地址表中存在目的MAC地址,则将数据帧从目的MAC地址绑定的端口转发出去,如果MAC地址表中不存在MAC地址,则执行泛洪转发。

    3、过滤

    交换机的过滤有两种场景:

    (1)交换机收到数据帧后根据MAC地址表做转发,不从其他端口泛洪数据帧;

    (2)交换机接收到数据帧的端口和转发数据帧的端口是同一个端口,则丢弃数据帧不转发;

     

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    千次阅读 2021-01-23 13:44:10
    交换机对帧的转发操作行为一共有3种:泛洪( Flooding)转发(Forwarding)和丢弃( Discarding)。关于这3种转发操作行为的具体含义在此不再赘述。 在不涉及VLAN的情况下,交换机转发原理可以概括地描述为: (1)如果...

    原理概述
    MAC地址表是交换机的一个核心组成部分,交换机主要是根据MAC地址表来进行帧的转发的。交换机对帧的转发操作行为一共有3种:泛洪( Flooding)转发(Forwarding)和丢弃( Discarding)。关于这3种转发操作行为的具体含义在此不再赘述。


    在不涉及VLAN的情况下,交换机的转发原理可以概括地描述为:

    (1)如果进入交换机的是一个单播帧,则交换机会去MAC地址表中查找这个帧的目的MAC地址,如果查不到这个MAC地址,则交换机将对该帧执行泛洪操作;如果查到了这个MAC地址,则比较这个MAC地址在MAC地址表中对应的端口是不是这个帧进入交换机的那个端口,如果不是,则交换机将对该帧执行转发操作,如果是,则交换机将对该帧执行丢弃操作。

    (2)如果进入交换机的是一个广播帧,则交换机不会去查MAC地址表,而是直接对该帧执行泛洪操作。

    (3)如果进入交换机的是一个组播帧,则交换机的处理行为比较复杂。

    每当IP模块收到上层应用的加入组播组的请求之后,IP模块就会向数据链路层通告,通告的时候携带了组播组的IP地址,于是数据链路层就会把IP地址进行适当的变换变换的结果就是一个组播MAC地址,于是数据链路层把这个组播MAC地址插入自己的接收列表里面,以后每当有数据帧到来的时候,数据链路层就会把数据帧的目的MAC地址跟接收列表里的每项内容进行比较,遇到任何匹配的一项就接收
    下来,并向IP层传送。
    数据链路层如何区分单播MAC地址跟组播MAC地址?一般情况下单播MAC地址的最高字节的最低比特为0,而组播MAC地址的最高字节的最低比特为1

     

    数据链路层做一个IP地址跟组播MAC地址的影射,这个影射是怎样的?

    比如

    IP模块告诉数据链路层软件,自己加入了一个组播组224.10.10.10,则数据链路层形成一个MAC地址01--00--5E--0A--0A--0A(取组播IP地址低23位,高位为上面介绍的规则)并加入接收地址列表中,

    交换机根据什么创建组播转发项,并对组播转发项的出口集合做出修改?

    回忆单播的情况下,交换机是根据学习来获得单播转发表的,在组播情况下,学习能否奏效?其实在组播情况下,学习是不行的,因为在单播情况下的学习是针对数据帧的源MAC地址进行的,而组播MAC地址不可能出现在数据帧的源MAC地址位置上(组播MAC地址出现的唯一位置就是数据帧的目的MAC地址),所以根本无法学习。这时候我们必须想一些其他办法来解决该问题,这些办法就是二层组播协议(IGMP)。

    交换机分析每个接收到的组播数据帧(IGMP加入消息是以组播方式发送的),看该数据是否是一个IGMP加入消息,如果是,则从消息中就可以知道发出该消息的主机想加入的组播组,根据该组播组的IP地址形成组播MAC地址,并把接收到该消息的端口加入出口列表,这样一个组播转发项就创建完成了。 完成之后,交换机把刚才拦截的IGMP消息在不加改变的转发出去。这样不停的窥探,交换机就可以掌握网络上的组播成员情况,并反映在自己内部转发表里,以后就根据创建的组播转发表来进行数据的转发

    交换机具有转发帧的能力,同时还具有MAC地址学习能力。当一个帧进入交换机后,交换机会检查这个帧的源MAC地址,并将该MAC地址与这个帧进入交换机的那个端口进行映射,然后将这个映射关系作为一个动态地址表项存放进MAC地址表。MAC地址表是一张动态的表,每个表项在创建或刷新时,都会设定并维护一个默认是300s的生存期(也称为老化周期)。一个MAC地址表项如果超过了生存期,则该表项会立即被自动清除。MAC地址表中的表项分为动态表项和静态表项,前者是交换机通过动态学习过程创建的,后者是通过手工配置创建的。静态表项不存在生存期的概念,并且其优先级高于动态表项:对于一个特定的MAC地址,如果手工配置了关于它的静态表项,则MAC地址表中将不会再出现关于它的动态表项。


    如果两台主机之间通过交换机相连,那么其中一台主机在向另一台主机发送数据帧的时候,会首先在自己的ARP缓存表中查找目标主机的MAC地址。如果ARP缓存表中不存在目标主机的MAC地址,则源主机会以广播帧的形式发送ARP请求报文来获取目标主机的MAC地址,目标主机接收到该ARP请求报文后,会以单播帧的形式回应一个ARP回复报文,告知自己的MAC地址。源主机在获取了目标主机的MAC地址后,一方面可利用该MAC地址向目标主机发起通信,另一方面会将目标主机的IP地址和MAC地址建立一个映射关系,并将此映射关系作为一个条目存放在自己的ARP缓存表中。ARP缓存表也是一张动态的表,关于其动态机制这里就不再赘述了。

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    直通转发(Cut-Through )
    交换机接收到目的地址即开始转发过程,交换机不检测错误,直接转发数据帧。
    优点:由于不需要存储,延迟非常小、交换非常快
    缺点:因为数据包内容并没有被以太网交换机保存下来,所以无法检查所传送的数据包是否有误

    存储转发(Store-and-Forward )
    交换机接收完整的数据帧后才开始转发过程,延迟大,延迟取决于数据帧的长度。进行CRC检查,交换机检测错误,发现错误数据包将会丢弃。
    优点:它可以对进入交换机的数据包进行错误检测
    缺点:存储转发方式在数据处理时延时大

    碎片隔离(Fragment-free )
    交换机接收完数据包的前64字节,然后根据帧头信息查表转发表。此交换模式结合了直通方式和存储转发方式的优点。和直通转发一样不用等待接收完完整的数据帧才转发,先检查数据包的长度是否够64字节(512bit),如何小于64字节,说明是假包(或者残帧),丢弃该数据包,如果大于64字节,则转发。并且同存储转发一样,可以提供错误检测,能够检测前64字节的帧错误,并丢弃错误帧。
    优点:避免假包的转发
    缺点:不提供数据校验

    华为交换机的交换模式默认为存储转发
     

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  • 以太网交换机转发数据帧

    千次阅读 2018-07-06 17:45:08
    题目描述以太网交换机实质上就是一个多端口的网桥。网桥工作在数据链路层,根据...以太网交换机转发帧的步骤:先查找交换机的MAC地址表中与收到帧的目的地址有无相匹配的项目。如没有,则向所有其他端口(进入的端...

    题目描述

    以太网交换机实质上就是一个多端口的网桥。网桥工作在数据链路层,根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发或过滤。
    当网桥收到一个帧时,并不是向所有的端口转发此帧,而是根据此帧的目的MAC地址,查找网桥中的MAC地址表,然后确定将该帧转发到哪一个端口,或把它丢弃(即过滤)。
    以太网交换机转发帧的步骤:
    先查找交换机的MAC地址表中与收到帧的目的地址有无相匹配的项目。
    如没有,则向所有其他端口(进入的端口除外)转发;
    如有,则按MAC地址表中给出的端口进行转发(若MAC地址表中给出的端口就是该帧进入交换机的端口,则应丢弃这个帧)。
    现假设有一个24端口的以太网交换机,你的任务是编写程序对收到的MAC帧进行处理。

    输入描述

    输入的第一行为两个正整数M、N(M、N<=24),分别表示交换机的MAC地址表有M行,有N个MAC帧进入交换机。
    然后就是M行的MAC地址表,每行包括(MAC地址  对应的端口号  时间),相互之间以空格分隔,其中MAC地址用十六进制表示。
    最后N行,每行表示进入交换机的MAC帧相关的信息,包括(目的MAC地址  源MAC地址  进入的端口号  进入的时间),相互之间以空格分隔,其中MAC地址用十六进制表示。

    输出描述

    对于每行输入,输出以太网交换机处理帧的结果。
    输出(目的MAC地址  外出端口号),其中目的MAC地址占18位,左对齐,具体格式详见样例输出。
    如果是向所有端口转发,端口号输出ALL;如果是过滤了,端口号输出NONE。

    输入样例

    5 3
    
    0001.c7ea.e078 20 172
    
    0009.7c7c.c95e 13 163
    
    0009.7ced.ddc6 5 122
    
    0050.0fc3.7770 10 135
    
    
    00e0.8fb2.7a69 11 142
    
    0001.c7ea.e078 0001.646a.1e5c 12 4568
    
    0001.422b.486b 0009.7ced.ddc6 5 5888
    
    ffff.ffff.ffff 00e0.8fb2.7a69 11 7600
    

    输出样例

    0001.c7ea.e078    20
    
    0001.422b.486b    ALL
    
    ffff.ffff.ffff    ALL

    AC代码如下:

    #include <iostream>
    #include <cstdio>
    #include <cstring>
    using namespace std;
    
    struct poin
    {
        char add[20];
        int id;
        int time;
    }a[25];
    
    struct point
    {
        char da[20];
        char aa[20];
        int id;
        int time;
    }b[25];
    
    int isInclude(poin s[],int num,char t[20])
    {
        for(int i=0;i<num;i++)
        {
            if(strcmp(s[i].add,t)==0)
            {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }
    
    int main()
    {
        int m,n;
        scanf("%d %d",&m,&n);
        for(int i=0;i<m;i++) scanf("%s%d%d",a[i].add,&a[i].id,&a[i].time);
        for(int i=0;i<n;i++) scanf("%s%s%d%d",b[i].da,b[i].aa,&b[i].id,&b[i].time);
        for(int i=0;i<n;i++)
        {
            if(isInclude(a,m,b[i].da)!=-1)
            {
                int numi=isInclude(a,m,b[i].da);
                if(b[i].id==a[numi].id) printf("%-18sNONE\n",b[i].da);
                else printf("%-18s%d\n",b[i].da,a[numi].id);
            }
            else
            {
                printf("%-18sALL\n",b[i].da);
            }
        }
        return 0;
    }


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交换机转发行为

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