【小菜學網路】交換機與MAC地址學習
上一小節介紹了 集線器 ，一種工作於物理層的簡單網路設備。由於集線器採用廣播的方式中繼、轉發物理訊號，傳輸效率受到極大制約。
精準轉發
為了解決集線器工作效率低下的尷尬，我們需要設計一種更高級的網路設備。新設備根據乙太網幀的目的 MAC 地址，將它精準地轉發到正確埠：
注釋：這裡 埠 ( port )指的是轉發設備的插口，也可叫做網口。
如上圖，中間節點是轉發設備，它在內部維護著一張主機 MAC 地址與對應埠的映射表，現與 3 台主機相連。這樣一來， 當轉發設備接到主機 A 發給主機 C 的數據後，根據目的 MAC 地址搜索映射表，便可將數據準確地轉發到對應的埠 3 。
現在，傳輸模式變得更有針對性了——數據幀被精準轉發到正確的埠，其他埠不再收到多餘的數據：
不僅如此，主機 A 與 B 通訊的同時，其他電腦也可通訊，互不干擾。轉發設備每個埠是一個獨立的衝突域，頻寬也是獨立的。
集線器的缺陷全部避免了！
交換機
能夠根據乙太網幀目的地址轉發數據的網路設備就是 乙太網交換機 ( ethernet switch )：
交換機長相跟集線器沒啥區別嘛。當然了，大部分網路設備都是一個布滿埠的盒子，關鍵在於內部構造。
再看看現實中的交換機長啥樣：
總結起來，乙太網交換機屬於 二層網路設備 ，特點如下：
- 根據目的地址轉發乙太網幀；
- 每個埠是獨立衝突域；
- 每個埠頻寬獨立；
Mac地址學習
交換機完美地解決集線器的缺點，但新問題又來了，映射表如何獲得呢？
最原始的方式是：維護一張靜態映射表。當新設備接入，向映射表添加一條記錄；當設備移除，從映射表刪除對應記錄。然而，純手工操作方式多少有些煩躁。
好在電腦領域可以實現各種花樣的自動化——通過演算法自動學習映射表。我們先來看看大致思路：
初始狀態下，映射表是空的。現在，主機 A 向 B 發送一個數據幀 FRAME1 。因為映射表中沒有地址 B 的記錄，交換機便將數據幀廣播到其他所有埠。
由於交換機是從 Fa0/1 埠收到數據幀的，便知道 A 連接 Fa0/1 埠，而數據幀的源地址就是 A 的地址！此時，交換機可以將 A 的地址和埠 Fa0/1 作為一條記錄加入映射表。交換機學習到 A 的地址！
接著，主機 B 向 A 回復一個數據幀 FRAME2 。由於映射表中已經存在地址 A 的記錄了，因此交換機將數據幀精準轉發到埠 Fa0/1 。同理，交換機學習到主機 B 的地址。
當主機 C 開始發送數據時，交換機同樣學到其地址，學習過程完成！
這就是 MAC地址自動學習 的基本原理。
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