Таблица MAC-адресов
Основная информация о коммутаторах
Теперь, когда вы знаете все о MAC-адресах Ethernet, пришло время рассказать о том, как коммутатор использует эти адреса для пересылки (или отбрасывания) кадров на другие устройства в сети. Если бы коммутатор просто переадресовывал каждый кадр, который он получил на все порты, ваша сеть была бы настолько перегружена, что, вероятно, полностью остановилась бы.
Коммутатор Ethernet уровня 2 использует MAC-адреса для принятия решения о пересылке. Устройство не имеет информации о протоколе, передаваемом в части кадра, выделенной для данных, например, в IPv4-пакете или ND-пакет IPv6. Коммутатор пересылает пакеты только на основе MAC-адресов Ethernet уровня 2.
В отличие от устаревших концентраторов Ethernet, которые повторяют биты на всех портах, кроме входящего, коммутатор Ethernet обращается к таблице MAC-адресов для пересылки каждого конкретного кадра. На рисунке показан только что включенный 4-портовый коммутатор. Таблица показывает таблицу MAC-адресов, которая еще не изучила MAC-адреса для четырех подключенных компьютеров.
Примечание: Для удобства в этом примере MAC-адреса представлены в сокращенном виде.
На диаграмме показаны четыре узла, а также связанные с ними MAC-адреса, подключенные к портам 1 - 4 коммутатора. Таблица MAC-адресов, которая сопоставляет порты с MAC-адресами, в настоящее время пуста.
Примечание: Таблицу MAC-адресов иногда называют таблицей ассоциативной памяти (CAM). Хотя понятие «таблица ассоциативной памяти» используется относительно часто, в этом курсе мы будем называть ее таблицей MAC-адресов.
Коммутатор теперь находится в режиме обучения и выполняет пересылку.
Коммутатор создает таблицу MAC-адресов динамически, проверяя MAC-адрес источника в кадрах, принимаемых портом.Он пересылает кадры на основе совпадения между MAC-адресом назначения в кадре и записью в таблице MAC-адресов.
Четыре хоста, A - D, подключены к коммутатору на портах 1 - 4. Узел A с MAC-адресом 00-0A (упрощенный в данном примере) подключен к коммутатору на порту 1. Узел A отправляет кадр с MAC-адресом назначения 00-0D. MAC-адрес источника кадра — 00-0A. Коммутатор сопоставляет порт 1 MAC-адрес 00-0A в своей таблице MAC-адресов.
Фильтрация кадров
Поскольку коммутатор получает кадры от разных устройств, его таблица MAC-адресов заполняется через проверку MAC-адреса источника каждого кадра. Если в таблице MAC-адресов коммутатора есть MAC-адрес назначения, он может выполнять фильтрацию кадров и пересылать его через один порт.
Четыре хоста, A - D, подключены к коммутатору на портах 1 - 4. Узел D с MAC-адресом 00-0D подключен к коммутатору на порту 4. Хост D отправляет кадр с MAC-адресом назначения 00-0A и исходным MAC-адресом 00-0D. Коммутатор сопоставляет порт 4 с MAC-адресом 00-0D в своей таблице MAC-адресов.
Видеоролик. Таблицы MAC-адресов на подключенных друг к другу коммутаторах
В таблице коммутатора может быть несколько MAC-адресов, связанных с одним портом. Обычно это происходит тогда, когда коммутатор соединен с другим коммутатором. В таблице MAC-адресов коммутатора вводится отдельная запись для каждого кадра, получаемого с другого MAC-адреса источника.
Нажмите кнопку Play (Воспроизведение), чтобы просмотреть видеоролик о построении таблиц МАС-адресов в двух соединенных между собой коммутаторах.
Видео - Отправка кадра на шлюз по умолчанию
Если IP-адрес устройства находится в удаленной сети, отправить кадр Ethernet в устройство назначения напрямую невозможно. Вместо этого кадр Ethernet отправляется по MAC-адресу шлюза по умолчанию, т. е. маршрутизатора.
Нажмите Воспроизвести, чтобы просмотреть видеоролик об обмене данными между компьютером PC-A и шлюзом по умолчанию.
Примечание: В этом видеоролике в IP-пакете, отправляемом с компьютера PC-A на устройство в удаленной сети, указаны IP-адрес источника компьютера PC-A и IP-адрес назначения удаленного узла. В возвращаемом IP-пакете указаны IP-адрес источника удаленного узла и IP-адрес назначения, т. е. адрес компьютера PC-A.
Упражнение. Коммутация в действии!
Определите, как коммутатор пересылает кадр, используя MAC-адреса источника и назначения и информацию из таблицы MAC-адресов. Ответьте на вопросы, используя предоставленную информацию.