上一節介紹了集線器，一種工作在物理層的簡單網絡設備。 由于集線器采用廣播方式中繼轉發物理信號，傳輸效率受到很大制約。

精準轉發

為了解決集線器效率低下的尷尬，我們需要設計更先進的網絡設備。 新設備根據其目標 MAC 地址將以太網幀精確轉發到正確的端口：

注意：這里的端口是指轉發設備的，也可以叫網口。

如上圖所示，中間節點是一個轉發設備，內部維護著主機MAC地址和對應端口的映射表，現在連接了三臺主機。 這樣，當轉發設備收到主機A發送給主機C的數據時，根據目的MAC地址查找映射表，就可以準確地將數據轉發到對應的端口3。

現在，傳輸方式變得更有針對性——數據幀被精確轉發到正確的端口二層交換機系統mac地址，其他端口不再接收冗余數據：

不僅如此，主機A和B在通信的同時，其他計算機也可以通信，互不干擾。 轉發設備的每個端口都是一個獨立的沖突域，帶寬也是獨立的。

集線器的弊端統統避免！

轉變

能夠根據以太網幀的目的地址轉發數據的網絡設備是以太網交換機（ ）：

交換機看起來就像集線器。 當然，大多數網絡設備都是一個裝滿端口的盒子，關鍵在于內部結構。

讓我們看看實際的開關是什么樣子的：

綜上所述，以太網交換機屬于二層網絡設備，具有以下特點：

Mac地址學習

交換機完美解決了集線器的不足，但是新的問題又出現了，如何獲取映射表呢？

最原始的方式就是維護一個靜態的映射表。 當有新設備連接時，在映射表中增加一條記錄； 當設備被移除時二層交換機系統mac地址，相應的記錄從映射表中刪除。 但是，純手工的操作方式有些煩人。

幸運的是，在計算機領域，可以實現各種自動化——通過算法自動學習映射表。 我們先看看大概的思路：

在初始狀態下，映射表是空的。 現在主機A向主機B發送一個數據幀，由于映射表中沒有地址B的記錄二層交換機系統mac地址，所以交換機將該數據幀廣播到所有其他端口。

由于交換機從Fa0/1端口收到數據幀，所以知道A連接在Fa0/1端口，數據幀的源地址就是A的地址！ 此時，交換機可以將A的地址和端口Fa0/1作為一條記錄添加到映射表中。 交換機學習A的地址！

然后，主機B回復一個數據幀給A，由于地址A的記錄已經存在于映射表中，交換機將數據幀準確轉發到端口Fa0/1。 同樣，交換機學習主機 B 的地址。

當主機C開始發送數據時，交換機也學習到了它的地址，學習過程就完成了！

這就是MAC地址自動學習的基本原理。

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