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前言

以太网是当今应用最广泛的局域网技术，而交换机作为数据链路层的核心设备，承担着数据帧的转发与过滤。本文从以太网的基本概念出发，依次介绍以太网帧的格式、MAC 地址的分类，再到交换机的工作原理与 MAC 地址表的生成方式，最后给出常用的配置命令，帮助读者建立起从原理到实践的整体认识。

一、以太网

1. 什么是以太网？

答：以太网是一种由 IEEE 在 802.3 规范中定义的局域网技术标准，它基于 CSMA/CD 机制，工作于数据链路层与物理层中，是当今应用最广泛的局域网协议。

2. 什么是以太网帧？

答：即在以太网中传递的数据；帧格式主要可分为两种：

• Ethernet Ⅱ：以太网的标准数据帧，一般多用于对应用程序所产生的数据进行封装，格式如下：
  

• IEEE 802.3：即正式的 IEEE 802.3 协议封装，由 Ethernet Ⅱ 发展而来，一般多用于对协议所产生的数据进行封装，格式如下：
  

各字段含义：

• DMAC（6B）：目的 MAC

• SMAC（6B）：源 MAC

• Type（2B）：协议类型

  • 0x0800：IPv4
  • 0x0806：ARP

• FCS（4B）：帧校验（验证数据完整性，现使用 CRC-32）

• Length（2B）：用户数据的长度值
  注：EthernetⅡ 的type 与 802.3的Length区分：
  当type字段 <= 0x05DC（十进制1500）时，为802.3的数据帧
  当type字段 >= 0x0600（十进制1536）时，为EthernetⅡ 的帧

• LLC（3B）：逻辑链路控制（用来表示上层的公有协议）

  • DSAP（1B）：目的服务访问点（表示上层协议，ip为0x06）
  • SSAP（1B）：源服务访问点（同上，ip也为0x06）
  • Control（1B）：表示一个固定的链接（无连接服务的IEEE 802.3无编号数据格式），字段值通常为0x03

• SNAP（5B）：用来兼容厂家自研协议

  • Org Code（3B）：机构代码标识，三字节都为0
  • Type（2B）：代表厂家的私有协议类型

3.什么是MAC地址？

答：
MAC（Media Access Control Address）地址又称物理地址，是网卡在数据链路层中使用的地址，且 MAC 地址具有全球唯一性。
总长为 48 bit，

其中：

• 前 24 bit 为 OUI（Organizationally Unique Identifier，厂商代码），由 IEEE 为网卡生产厂家进行分配
• 后 24 bit 由网卡制作商自行分配

并且，MAC 地址分为 3 类：

• 单播地址：从左往右数，第八位为0的地址（即转为16进制后，第二个数为偶数的地址。如：00-11-22-33-44-55）
• 组播地址：从左往右数，第八位为1且其他位均不同时为1的地址（即转为16进制后，第二个数为单数的地址。如：01-11-22-33-44-55）
• 广播地址：48bit全为1的地址(即：ff-ff-ff-ff-ff-ff)

二、交换机

1. 什么是交换机？

答：交换机是一种工作在数据链路层的设备，通过使用本设备自身的 MAC 地址表，来实现数据帧的转发。

2. 交换机 MAC 地址表是如何生成的？

按照不同的生成方式，可分为：

• 静态 MAC 地址表项：由管理员手工配置在 MAC 地址表中的表项
• 动态 MAC 地址表项：当交换机收到一条数据帧时，会自动学习该数据帧的 SMAC 地址，并将其添加到 MAC 地址表中

注：

• 静态表项没有老化时间，动态表项存在老化时间（默认 300s，当收到 SMAC 为对应 MAC 的帧时，刷新老化时间）
• 对于静态表项，其严格规定了 MAC 地址与接口的对应关系。即：交换机收到 DMAC 在静态表项中的数据帧时，只会往指定的接口发送数据帧。

3.交换机的工作方式

交换机的工作方式针对收到的不同数据，主要有三种处理操作：

• 转发：当收到数据帧时，查询本机地址表中是否存在数据帧中 DMAC 的表项，若存在，且没有问题，则正常进行转发。
• 丢弃：当收到数据帧时，查询本机 MAC 地址表，当出现下述情况时，丢弃该数据帧：
  • 数据帧的 DMAC 对应的接口与收到该数据帧的接口相同时。
  • 收到数据帧的 DMAC 匹配到黑洞 MAC 时。
• 泛洪：当收到未知单播帧、组播帧与广播帧时，会向除收到该数据帧的接口外的其他所有接口进行泛洪操作。

四、配置命令

4.1.配置静态项

# 配置静态MAC地址[S1]mac-address static MAC地址 接口 vlan<1-4094># 配置黑洞MAC地址[S1]mac-address blackhole MAC地址[vlan<1-4094>]# 配置动态表项的老化时间，单位：s，0 = 不老化[S1]mac-address aging-time<0,10-1000000>

4.2. 查看 MAC 地址表信息

# 查看MAC地址表[S1]display mac-address# 查看老化时间[S1]display mac-address aging-time

总结

本文围绕以太网与交换机展开，梳理了以太网帧的两种格式及其字段含义、MAC 地址的分类与构成，并介绍了交换机 MAC 地址表的生成方式、三种工作方式以及常用的配置命令。理解这些基础概念，是进一步学习网络交换与路由的前提。文中如有疏漏或不当之处，欢迎批评指正。