一、几个概念。

1. 以太网基础：以太网是当今现有局域网（Local Area Network, LAN）采用的最通用的通信协议标准，该标准定义了在局域网中采用的电缆类型和信号处理方法。以太网是建立在CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection，载波监听多路访问/冲突检测)机制上的广播型网络。
2. 冲突域：冲突域是指连接在同一共享介质上的所有节点的集合，冲突域内所有节点竞争同一带宽，一个节点发出的报文（无论是单播、组播、广播），其余节点都可以收到。
3. 广播域：广播报文所能到达的整个访问范围称为二层广播域，简称广播域，同一广播域内的主机都能收到广播报文。
4. 单工：单工就是指终端A只能发信号，而终端B只能接收信号，通信是单向的。
5. 全双工：全双工就是指终端A和终端B都能作为信号的收发端，并且，信号的收发可以同时进行。相对来说采用全双工对信道的带宽要求比半双工要高。
6. 半双工：半双工就是指终端A能发信号给终端B，终端B也能发信号给终端A，但是，这两个过程不能同时进行。

二、两种以太网型式。

1.HUB总线型以太网。

                    

• 为了避免冲突，要启用CSMA/CD机制，导致设备接口只能半双工发送数据。
• 带宽分享，用户越多，带宽分配越少。
• 基于物理信号转发机制，所有数据都采用泛洪的转发方式。

2. SW矩阵型以太网

                    

• 交换机端口就是一个冲突域，交换机隔离不同的冲突域。
• 端口可以工作在全双工模式下，自动关闭CSMA/CD机制。
• 基于数据帧执行数据转发。

三、三种帧格式。

1.单播以太帧。

       MAC地址的第八个比特等于0，指从单一的源端发送到单一的目的端。

• 每个主机接口由一个MAC地址唯一标识，MAC地址的OUI中，第一字节第8个比特表示地址类型。对于主机MAC地址，这个比特固定为0，表示目的MAC地址为此MAC地址的帧都是发送到某个唯一的目的端。
• 在同一广播域中，所有主机都能收到源主机发送的单播帧，但是其他主机发现目的地址与本地MAC地址不一致后会丢弃收到的帧，只有真正的目的主机才会接收并处理收到的帧。

2.广播以太帧。

       MAC地址的比特位全等于1，表示帧从单一的源发送到共享以太网上的所有主机。

• 广播帧的目的MAC地址为十六进制的FF-FF-FF-FF-FF-FF，所有收到该广播帧的主机都要接收并处理这个帧。
• 广播方式会产生大量流量，导致带宽利用率降低，进而影响整个网络的性能。
• 当需要网络中的所有主机都能接收到相同的信息并进行处理的情况下，通常会使用广播方式。

3.组播以太帧。

       MAC地址的第八个比特等于1，组播比广播更加高效。

• 组播转发可以理解为选择性的广播，主机侦听特定组播地址，接收并处理目的MAC地址为该组播MAC地址的帧。
• 组播MAC地址和单播MAC地址是通过第一字节中的第8个比特区分的。组播MAC地址的第8个比特为1。
• 当需要网络上的一组主机（而不是全部主机）接收相同信息，并且其他主机不受影响的情况下通常会使用组播方式。

四、交换机的转发机制。

1.泛洪。

• 如果从传输介质进入交换机的某个端口的帧是一个单播帧，交换机会去MAC表查这个帧的目的MAC地址。如果查不到这个MAC地址，则交换机将对该单播帧执行泛洪操作。
• 如果从传输介质进入交换机的某个端口的帧是一个广播帧，交换机不会去查MAC地址表，而是直接对该广播帧执行泛洪操作。

       总结：泛洪操作针对DMAC未知的单播帧、广播帧、组播帧。

2.转发。

       如果从传输介质进入交换机的某个端口的帧是一个单播帧，则交换机会去MAC表查这个帧的目的MAC地址。如果查到了这个MAC地址表，则比较这个MAC地址在MAC地址表中对应的端口编号是不是这个帧从传输介质进入交换机的那个端口的端口编号。如果不是，则交换机执行转发操作（将该帧送至该帧目的MAC地址在MAC地址表中对应的那个端口，并从那个端口发送出去）。
       总结：转发操作针对DMAC已知的单播帧。

3.丢弃。

       如果从传输介质进入交换机的某个端口的帧是一个单播帧，则交换机会去MAC表查这个帧的目的MAC地址。如果查到了这个MAC地址表，则比较这个MAC地址在MAC地址表中对应的端口编号是不是这个帧从传输介质进入交换机的那个端口的端口编号。如果是，则交换机将对该帧执行丢弃操作。
       总结：接收帧的接口也是发送帧的接口，则丢弃。

五、几个值得注意的点。

1. 交换机会学习数据帧的SMAC，并记录在MAC地址表，默认表项的老化时间位300s。
2. 接口出现故障或者shutdown，接口上的MAC地址表项会立刻删除。
3. 每次收到数据帧都进行SMAC地址的学习，并刷新对应表项的老化时间。如果表项存在，则刷新老化时间。如果表项不存在，则新增这个表项。
4. SMAC不可能是广播MAC地址。