数据链路层设备

掌握网桥和交换机的工作原理和功能，可能在选择题中考察，也会大题中作为知识点进行考察。

网桥

工作原理：网桥根据目的MAC地址来决定是否将数据帧从一个接口转发到另一个接口。当一个数据帧进入网桥时，它会检查数据帧的目的MAC地址，然后将其转发到适当的接口，以便数据帧到达目标设备。网桥还可以学习MAC地址，并维护一个MAC地址表，以便更智能地转发数据帧。
功能：网桥主要用于连接两个或多个局域网段，使它们能够在同一网络中通信。网桥帮助减少了网络中的碰撞域（collision domain），提高了网络性能。

在过去，网桥是用来连接不同的物理媒体类型，例如以太网和令牌环。然而，现代交换机已经取代了许多网桥的功能，因为交换机通常更智能、更高效。

交换机

工作原理：交换机使用MAC地址表来确定将数据帧从哪个接口转发到哪个接口。当数据帧到达交换机时，交换机会查找MAC地址表以查找目标设备的位置，并将数据帧仅发送到目标设备所连接的接口，而不是广播到整个网络。
功能：交换机提供了更快的数据帧传输速度和更低的碰撞域，因为它只将数据帧传输到需要的接口，而不是广播到整个网络。这提高了网络性能和带宽利用率。

交换机学习转发表的过程：

启动时初始化：当交换机首次启动时，它的转发表通常为空。此时，交换机不知道任何设备的位置。
数据帧到达：当数据帧从一个端口进入交换机时，交换机需要决定将数据帧发送到哪个端口。这时候，交换机会进行以下步骤：
- 目标MAC地址检查：交换机会查看数据帧中的目标MAC地址，这个地址用于确定数据帧的目的地。每个网络设备都有唯一的MAC地址。
- 转发表查询：交换机会检查转发表，看是否已经学习到了目标MAC地址的条目。
转发表条目的状态：
- 如果交换表中没有关于目标MAC地址的记录，那么交换机会认为这是一个未知目标，它会将数据帧广播到所有其他端口，以寻找目标设备。这称为广播帧。
- 如果交换表中已经有了关于目标MAC地址的记录，交换机就会使用该记录中的信息来确定数据帧应该发送到哪个端口。
学习新的MAC地址：当数据帧首次进入交换机并且交换机不知道目标MAC地址的位置时，交换机会学习该MAC地址的位置并将其添加到转发表中。学习过程如下：
- 交换机将源MAC地址与接收数据帧的端口关联起来，以记录该MAC地址位于哪个端口。
- 交换机将目标MAC地址与接收数据帧的端口关联起来，以记录该MAC地址位于哪个端口。
- 交换机为这对MAC地址和端口创建一个转发表项，以便将来可以更快地转发数据帧。
更新转发表：转发表不断更新，以反映网络中设备的移动和更改。交换机会定期检查已知设备的活跃性，并根据需要更新转发表中的信息。如果某个设备不再活跃或从网络中断开连接，交换机将删除与其相关的转发表项。