上一节介绍了集线器，一种工作在物理层的简单网络设备。 由于集线器采用广播方式中继转发物理信号，传输效率受到很大制约。

精准转发

为了解决集线器效率低下的尴尬，我们需要设计更先进的网络设备。 新设备根据其目标 MAC 地址将以太网帧精确转发到正确的端口：

注意：这里的端口是指转发设备的，也可以叫网口。

如上图所示，中间节点是一个转发设备，内部维护着主机MAC地址和对应端口的映射表，现在连接了三台主机。 这样，当转发设备收到主机A发送给主机C的数据时，根据目的MAC地址查找映射表，就可以准确地将数据转发到对应的端口3。

现在，传输方式变得更有针对性——数据帧被精确转发到正确的端口二层交换机系统mac地址，其他端口不再接收冗余数据：

不仅如此，主机A和B在通信的同时，其他计算机也可以通信，互不干扰。 转发设备的每个端口都是一个独立的冲突域，带宽也是独立的。

集线器的弊端统统避免！

转变

能够根据以太网帧的目的地址转发数据的网络设备是以太网交换机（ ）：

交换机看起来就像集线器。 当然，大多数网络设备都是一个装满端口的盒子，关键在于内部结构。

让我们看看实际的开关是什么样子的：

综上所述，以太网交换机属于二层网络设备，具有以下特点：

Mac地址学习

交换机完美解决了集线器的不足，但是新的问题又出现了，如何获取映射表呢？

最原始的方式就是维护一个静态的映射表。 当有新设备连接时，在映射表中增加一条记录； 当设备被移除时二层交换机系统mac地址，相应的记录从映射表中删除。 但是，纯手工的操作方式有些烦人。

幸运的是，在计算机领域，可以实现各种自动化——通过算法自动学习映射表。 我们先看看大概的思路：

在初始状态下，映射表是空的。 现在主机A向主机B发送一个数据帧，由于映射表中没有地址B的记录二层交换机系统mac地址，所以交换机将该数据帧广播到所有其他端口。

由于交换机从Fa0/1端口收到数据帧，所以知道A连接在Fa0/1端口，数据帧的源地址就是A的地址！ 此时，交换机可以将A的地址和端口Fa0/1作为一条记录添加到映射表中。 交换机学习A的地址！

然后，主机B回复一个数据帧给A，由于地址A的记录已经存在于映射表中，交换机将数据帧准确转发到端口Fa0/1。 同样，交换机学习主机 B 的地址。

当主机C开始发送数据时，交换机也学习到了它的地址，学习过程就完成了！

这就是MAC地址自动学习的基本原理。

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