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工业交换机“源地址”和基于“目的地址”转发

2020.02.28

工业交换机在工业领域的应用十分广阔,但很多人对于工业交换机的一些LAN和MAC地址却不是十分了解。今天主要为大家讲解工业交换机这方面相关的知识,希望能帮助到大家。对于工业交换机操作模式的一句简单的话:工业交换机学习“源地址”,基于“目的地址”转发。

LAN工业交换机维护一张表,通过这张表决定如何转发数据流。LAN工业交换机唯一智能部分是利用这张表基于消息的进入端口和目的地址来转发。一个LAN工业交换机中只有一张定义了地址和端口的主交换表;无论进入端口如何,同一目的地址的消息永远从同一出口离开。

工业交换机

一个工业交换机要知道使用哪一个端口传送帧,首先必须学习各端口有哪些设备。随着工业交换机学习到端口与设备的关系,它建立起一张MAC地址表,或内容可寻址寄存表(CAM)。CAM是一种应用于高速查找应用的特定类型的memory。工业交换机将连接到它的端口的设备的MAC地址记录到MAC表中,然后利用表中信息将帧发送至输出端口设备,该端口已指定给该设备。
对于工业交换机操作模式的一句简单的话:工业交换机学习“源地址”,基于“目的地址”转发。帧进入工业交换机时,工业交换机“学习”接收帧的源MAC地址,并将此地址添加到MAC地址表中,或刷新已存在的MAC地址表项的老化寄存器;后续报文如果去往该MAC地址,则可以根据此表项转发。帧转发时,工业交换机检查目的MAC地址并与MAC地址表中地址进行比较。
如果地址在表中,则转发至表中与MAC地址相对应的端口。如果没有在表中找到目的MAC地址,工业交换机会转发到除了进入端口以外的所有端口泛洪(flooding)。有多个互连工业交换机的网络中,MAC地址表对于一个连接至其他工业交换机的端口记录多个MAC地址。

以下步骤描述了更新MAC地址表的方法:

1. 工业交换机在port 1接收到来自PC 1的帧。

2. 工业交换机检查源MAC地址并与MAC地址表相比较。

如果地址不在表中,则工业交换机在MAC地址表中将PC 1的源MAC地址关联到进入端口(port 1)。
如果已经存在该源地址的MAC地址表项,则工业交换机重置老化计时器。通常一个表项会保持5分钟。 

3. 工业交换机记录源地址信息之后,检查目的地址

如果目的MAC地址不在表项中或如果它是一个广播MAC地址,则工业交换机把该帧泛洪(flood)至除了进入端口以外的所有端口。

4. 目标设备(PC 3)返回目的地址为PC 1的单播帧。

5. 工业交换机地址表中输入PC 3的源MAC地址以及进入端口的端口号。在表项中找到该帧的目的地址及关联的输出端口。

6. 工业交换机现在可以在源和目标设备之间传送帧而无需泛洪,因为地址表中已有指定关联端口的表项。

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