交换技术的基本原理

局域网交换技术是OSI参考模型中的第二层——数据链路层（Data-Link Layer）上的技术，所谓“交换”实际上就是指转发数据帧（frame）。在数据通信中，所有的交换设备（即交换机）执行两个基本的操作：
交换数据帧，将从输入介质上收到的数据帧转发至相应的输出介质；
维护交换操作，构造和维护交换地址表。
下面，我们探讨一下这两个基本操作的具体细节。
交换数据帧
交换机根据数据帧的MAC（Media Access Control）地址（即物理地址）进行数据帧的转发操作。交换机转发数据帧时，遵循以下规则：
假如数据帧的目的MAC地址是广播地址或者组播地址，则向交换机所有端口转发（除数据帧来的端口）；
假如数据帧的目的地址是单播地址，但是这个地址并不在交换机的地址表中，那么也会向所有的端口转发（除数据帧来的端口）；
假如数据帧的目的地址在交换机的地址表中，那么就根据地址表转发到相应的端口；
假如数据帧的目的地址与数据帧的源地址在一个网段上，它就会丢弃这个数据帧，交换也就不会发生
构造维护交换地址表
交换机的交换地址表中，一条表项主要由一个主机MAC地址和该地址所位于的交换机端口号组成。整张地址表的生成采用动态自学习的方法，即当交换机收到一个数据帧以后，将数据帧的源地址和输入端口记录在交换地址表中。思科的交换机中，交换地址表放置在内容可寻址存储器（Content-Addressable Memory, CAM）中，因此也被称为CAM表。
当然，在存放交换地址表项之前，交换机首先应该查找地址表中是否已经存在该源地址的匹配表项，仅当匹配表项不存在时才能存储该表项。每一条地址表项都有一个时间标记，用来指示该表项存储的时间周期。地址表项每次被使用或者被查找时，表项的时间标记就会被更新。假如在一定的时间范围内地址表项仍然没有被引用，它就会从地址表中被移走。因此，交换地址表中所维护的一直是最有效和最精确的地址—端口信息。