本文主要介绍交换机的帧转发技术，MAC 地址表的维护方法，三种帧转发模式，以及冲突域和广播域。
帧转发网路及铁通中的交换概念
以太网上的帧包含源 MAC 地址与目的 MAC 地址。交换机从源设备接收到帧并快速发往目的地址。交换的基本概念指基于以下两条准则作出决策的设备：
术语 ingress 用于描述帧通过特定端口步入设备，egress 用于描述设备通过特定端口离开设备。交换机作出转发决定的时侯，是基于步入端口以及消息的目的地址的。
LAN 交换机维护一张表，通过这张表决定怎样转发数据流。LAN 交换机惟一智能部份是借助这张表基于消息的步入端口和目的地址来转发。一个 LAN 交换机中只有一张定义了地址和端口的主交换表；因此，无论步入端口怎样，同一目的地址的消息永远从同一出口离开。
MAC 地址表的动态更新
一个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什么设备。随着交换机学习到端口与设备的关系，它构建起一张 MAC 地址表，或内容可轮询寄存表（CAM）。CAM 是一种应用于高速查找应用的特定类型的 memory。交换机将联接到它的端口的设备的 MAC 地址记录到 MAC 表中，然后借助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。
记住交换机操作模式的一句简单的话是：交换机学习“源地址”，基于“目的地址”转发。帧步入交换机时，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；后续报文假如去往该 MAC 地址，则可以依据此表项转发。帧转发时，交换机检测目的 MAC 地址并和 MAC 地址表中地址进行比较。如果地址在表中，则转发表中与 MAC 地址相对应的端口。如果没有在表中找到目的 MAC 地址，交换机会转发到不仅步入端口以外的所有端口泛洪（flooding）。有多个互连交换机的网路中，MAC 地址表对于一个联接至其他交换机的端口记录多个 MAC 地址。
以下几个步骤描述了更新 MAC 地址表的方式。
交换机在 port1 接收到来自 PC1 的帧：
交换机检查源 MAC 地址并与 MAC 地址表进行比较：
交换机记录源地址信息以后，检查目的地址：
目标设备（PC3）返回目的地址为 PC1 的单播帧。
交换机地址表中输入 PC3 的源 MAC 地址以及步入端口的端口号。在表项中找到该帧的目的地址及关联的输出端口。
交换机如今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。
交换机转发形式存储转发交换（Store-and-Forward）
运行在储存转发模式下的交换机在发送信息前要把整帧数据读入显存并检测其正确性。尽管采用这些方法比采用直通方法更花时间，但采用这些方法可以储存转发数据，从而保证其准确性。由于运行在储存转发模式下的交换机不传播错误数据，因而更适宜小型局域网。存储转发模式有两大特点区别于直通转发模式：
差错控制
使用储存转发技术的交换机对步入帧进行差错控制。在步入端口接收完整一帧以后，交换机将数据报最后一个数组的帧校验序列（frame check sequence，FCS）与自己的 FCS 进行比较。FCS 校验过程用以帮助确保帧没有化学及数据链路错误，如果该帧校准正确，则交换机转发。否则，丢弃。
自动缓存
存储转发交换机通过步入端口缓存，支持不同速度以太网的混和联接。例如，接收到一个以 1Gb/s 速率发出的帧，转发至千兆以太网端口，就须要使用储存转发形式。当步入与输出端口速度不匹配时，交换机将整帧内容装入缓存中，计算 FCS 校验，转发至输出缓存以后将帧发出。
Cisco 的主要交换方法是存储转发交换。
直通交换（Cut-Through）
直通交换的一个优势是比储存转发技术更快速。采用直通模式的交换机会在接收完整数据包之前就读取帧头，并决定把数据发往那个端口。不用缓存数据也不用检测数据的完整性。这种交换方法有两大特征：快速帧转发以及无效帧处理。
快速帧转发
如下图所示，一旦交换机在 MAC 地址表中查找到目的 MAC 地址，就立即作出转发决定。而无需等待帧的剩余部份步入端口再作出转发决定。
使用直通形式的交换机就能快速决定是否有必要检测帧头的更多部份，以针对额外的过滤目的。例如，交换机可以检测前14个字节（源MAC地址，目的MAC，以太网类型数组），以及对以后的40字节进行检测，以实现 IPv4 三层和四层相关功能。
无效帧处理
对于大多数无效帧，直通形式交换机并不将其遗弃。错误帧被转发至其他网关。如果网路中出现高差错率（无效帧），直通交换可能会对带宽导致不利影响，损坏以及无效帧会导致带宽串扰。在串扰情况下，这种交换机必须像储存转发交换机那样缓存。
无碎片转发（Fragment Free）
无碎片转发是直通形式的一种改进模式。交换机转发之前检测帧是否小于64字节（小于则遗弃），以保证没有碎片帧。无碎片方法比直通方法拥有更好的差错测量，而实际上没有降低延时。它比较适合于高性能估算应用，即进程到进程延时大于10毫秒的应用场景。
交换机域
交换机比较容易混淆的两个术语是冲突域和广播域。这一段述说这两个影响 LAN 性能的重要概念。
冲突域
设备间共享同一公网称为冲突域。因为该网关内两个以上设备同时尝试通信时，可能发生冲突。使用工作在数据链路层的交换机可将各个网关的冲突域隔离，并降低竞争带宽的设备数目。交换机的每一个端口就是一个新的网关，因为插入端口的设备之间无需竞争。结果是每一个端口都代表一个新的冲突域。网段上的设备可以使用更多带宽，冲突域内的冲突不会影响到其他网关，这也成为微网关。
如下图所示，每一个交换机端口联接到一台主机，每一个交换机端口代表一个隔离的冲突域。
广播域
尽管交换机根据 MAC 地址过滤大多数帧，它们并不能过滤广播帧。LAN上的交换机接收到广播包后，必须对所有端口泛洪。互连的交换机集合产生了一个广播域。网络层设备如路由器，可隔离二层广播域。路由器可同时隔离冲突和广播域。
当设备发出二层广播包，帧中的目的 MAC 地址被设置为全二进制数，广播域中的所有设备就会接收到该帧。二层广播域也称为 MAC 广播域。MAC 广播域包含 LAN 上所有接收到广播帧的设备。广播通讯比较多时，可能会带来广播风暴。特别是在包含不同速度的网关，高速网关形成的广播流量可能造成低速网关严重拥挤，乃至崩溃。
“
原文链接：
”
