スイッチの動作原理を解析 必見：スイッチの動作原理を1分で簡単マスター。

php エディター Zimo を使用すると、スイッチの動作原理を 1 分でマスターできます。スイッチはネットワーク機器の重要な部品であり、その動作原理を知ることでネットワーク通信の基本的な仕組みを理解することができます。ネットワークでは、スイッチはさまざまなデバイスを接続し、データを転送するという重要な役割を果たします。スイッチの仕組みについて詳しく知りたいですか?この記事をお見逃しなく!

エンタープライズ ネットワークの発展に伴い、ネットワークにアクセスする必要があるユーザーはますます増えており、スイッチが提供する多数のアクセス ポートはこの需要に十分対応できます。

このスイッチは、初期のイーサネットの競合問題を解決し、パフォーマンスとセキュリティを向上させました。

スイッチはデータ リンク層で動作し、ヘッダー情報に基づいてデータ フレームを転送します。

次に、小規模なスイッチング ネットワークを例として、スイッチの基本的な動作原理を説明します。

スイッチには MAC アドレス テーブルがあり、MAC アドレスとスイッチ ポート間のマッピング関係が保存されます。 MAC アドレス テーブルは、CAM (Content Addressable Memory) テーブルとも呼ばれます。

図に示すように、スイッチによるフレーム転送動作には Flooding、Forwarding )、Discarding (Discarding) の 3 種類があります。 ）。

1. フラッディング: スイッチは、特定のポートからのフレームを他のすべてのポートを介して転送します (「他のすべてのポート」とは、フレームがスイッチに入るポートを除くすべてのポートを指すことに注意してください)。

2. 転送: スイッチは、特定のポートから来たフレームを別のポートを介して転送します (「別のポート」をフレームがスイッチに入るポートにすることはできないことに注意してください)。

3. 破棄: スイッチは、特定のポートからのフレームを直接破棄します。

スイッチの基本的な動作原理は次のように簡単に説明できます:

1. ユニキャスト フレームがスイッチに入ると、スイッチはフレームの宛先 MAC アドレスを検索します。 MAC アドレス テーブル。

1) MAC アドレスが見つからない場合、スイッチはフラッディング操作を実行します。

2) MAC アドレスが見つかった場合は、MAC アドレス テーブル内の MAC アドレスに対応するポートを比較して、フレームがスイッチに入るポートであるかどうかを確認します。そうでない場合、スイッチは転送操作を実行します。そうである場合、スイッチは破棄操作を実行します。

2. ブロードキャスト フレームがスイッチに入力されると、スイッチは MAC アドレス テーブルをチェックせず、直接フラッディング操作を実行します。

3. マルチキャスト フレームがスイッチに入った場合、スイッチの処理動作は複雑になりますが、これについては後述します。

さらに、スイッチには学習機能もあります。フレームがスイッチに入力されると、スイッチはフレームの送信元 MAC アドレスをチェックし、フレームがスイッチに入力するポートに送信元 MAC アドレスをマッピングし、このマッピング関係を MAC テーブルに保存します。

スイッチの初期状態

初期状態では、スイッチは、スイッチの MAC アドレスを認識しません。接続されているホストなので、MAC アドレス テーブルは空です。図に示すように、SWA は初期状態にあり、ホスト A から送信されたデータ フレームを受信する前は、MAC アドレス テーブルにエントリがありません。

MAC アドレスを学習する

ホスト A がホスト C にデータを送信するとき、通常は最初に ARP リクエストを送信します。この ARP 要求フレームの宛先 MAC アドレスはブロードキャスト アドレス、送信元 MAC アドレスは自身の MAC アドレスです。

SWA はフレームを受信すると、送信元 MAC アドレスと受信ポートの間のマッピング関係を MAC アドレス テーブルに追加します。

デフォルトでは、X7 シリーズ スイッチによって学習される MAC アドレス テーブル エントリのエージング タイムは 300 秒です。エージング タイム内に再度ホスト A からデータ フレームを受信すると、ホスト A の MAC アドレスと SWA に保存されている G0/0/1 とのマッピングのエージング タイムが更新されます。

その後、スイッチが宛先 MAC アドレス 00-01-02-03-04-AA のデータ フレームを受信すると、G0/0/1 ポート経由で転送されます。

データ フレームの転送

ホスト A によって送信されたデータ フレームの宛先 MAC アドレスはブロードキャスト アドレスであるため、スイッチは G0/0/2 および G0/0/3 ポートを介してデータ フレームをホスト B およびホスト C にブロードキャストします。

ターゲット ホストの応答

このデータ フレームを受信した後、ホスト B とホスト C は ARP データ フレームを確認します。 。ただし、ホスト B はフレームに応答しません。ホスト C はフレームを処理して ARP 応答を送信します。この応答データ フレームの宛先 MAC アドレスはホスト A の MAC アドレス、送信元 MAC アドレスはホスト A の MAC アドレスです。ホストCさん

SWA は応答データ フレームを受信すると、フレームの送信元 MAC アドレスとインターフェイス間のマッピング関係を MAC アドレス テーブルに追加します。このマッピング関係が MAC アドレス テーブルにすでに存在する場合は、更新されます。次に、SWA は MAC アドレス テーブルを照会し、フレームの宛先 MAC アドレスに基づいて対応する転送ポートを見つけて、G0/0/1 からデータ フレームを転送します。

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