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实验目的：

实验环境配置：

实验原理：

实验步骤：

实验结果：

实验分析：

结论：

交换机中的交换表具有自学习功能，这是指交换机能够通过观察数据包的源MAC地址来学习哪个设备连接到了哪个端口。当交换机收到一个数据包时，它会检查数据包中的源MAC地址，并将该地址与接收到数据包的端口相关联。这样，交换机就能够建立起一个MAC地址与端口的映射表，也就是交换表。通过自学习功能，交换机可以动态地更新交换表，确保数据包能够准确地转发到目标设备，而不会向整个网络广播。这种智能学习功能使得交换机能够有效地管理网络流量，并提高网络性能和安全性。

1台型号为2960的二层交换机（2960-24TT交换机0）；5台PC（PC0：IP地址为192.168.1.1，子网掩码为255.255.255.0；PC1：IP地址为192.168.1.2，子网掩码为255.255.255.0；PC2：IP地址为192.168.1.3，子网掩码为255.255.255.0；PC3：IP地址为192.168.1.4，子网掩码为255.255.255.0；PC4：IP地址为192.168.1.5，子网掩码为255.255.255.0）；直连线。

交换机的学习功能，是指交换机对MAC地址表的更新具有自主学习新的MAC地址，并建立相对应的MAC地址表的功能。

Step1：创建网络拓扑。在工作区添加1台型号为2960的交换机和5台PC，用直连线将PC0、PC1、PC2 、PC3、PC4与交换机0相连，连接好后设备连线处将变为绿色。如图1-1所示。

图1-1  创建网络拓扑

Step2：分别给5台PC配置相关参数。在工作区单击相应的PC，打开设备配置对话框，切换到桌面选项卡，如图1-2所示（以PC0为例），选择IP配置，将PC-PT PC0的IP设置为192.168.1.1，按回车键会自动生成子网掩码255.255.255.0；按照同样的步骤配置PC1：IP地址为192.168.1.2，子网掩码为255.255.255.0；PC2：IP地址为192.168.1.3，子网掩码为255.255.255.0；PC3：IP地址为192.168.1.4，子网掩码为255.255.255.0；PC4：IP地址为192.168.1.5，子网掩码为255.255.255.0，如图1-3所示。

图1-2  PC0的桌面选项卡

图1-3  配置PC的相关参数

Step3：执行ping命令，观察分组。在模拟模式下，只过滤ARP和ICMP协议，从PC0 ping PC3，如图1-4所示。单击PC0处的ARP分组，该分组被封装为以太网广播帧（目的MAC地址为全1），这里暂不考虑ARP的原理，仅观察ARP分组里的源和目的MAC地址，如图1-5所示。

图1-4  从PC0 ping PC1

图1-5  观察ARP分组里的源和目的MAC地址

由于该分组还没有到达交换机，所以，此时交换机的交换表是空的，可查看交换机的交换表进行验证，如图1-6所示。

图1-6  查看交换机的交换表

Step4：在交换机中添加交换表记录。ARP分组到达交换机，如图1-7所示，此时查看交换表，如图1-8所示。

图1-7  ARP分组到达交换机

图1-8  查看交换机的交换表

实验时利用ping命令去访问另一台主机，在ping包发出前，网络会先运行ARP协议来获得对方主机的MAC地址。这样，按照自学习算法，交换机会首先学习到ARP分组中的源MAC地址和对应端口号，并记入交换表。可以看到，PC0的MAC地址已经被交换机自动学习到了。

Step5：ARP分组被交换机广播出去，如图1-9所示。但需要注意的是，此广播属于ARP的广播（目的MAC地址全为1），而非交换机找不到转发表中的记录所进行的广播。

图1-9  ARP分组被交换机广播出去

Step6：单击PC3上ARP的应答分组，如图1-10所示，观察PC3的MAC地址（0004.9A68.E8C8）。

图1-10  观察PC3的MAC地址

Step7：交换机转发ARP分组。ARP分组返回交换机，如图1-11所示，此时，按照自学习算法，PC3的MAC地址被记录到交换表中可查看交换机的交换表进行查看，如图1-12所示。

图1-11  ARP分组返回交换机

图1-12  查看交换机的交换表

Step8：观察交换机的转发。如图1-13所示，可以看到，交换机直接将该分组由Fa0/1转发出去，而不是向其他端口广播，这正是依据交换表转发的结果。

图1-13  交换机直接将该分组由Fa0/1转发出去

Step9：清空交换机的MAC地址表，如图1-14所示，再次由PC0 ping PC3。此时由于PC0的ARP缓存中保存有PC3的MAC地址，因此，PC0处封装的目的MAC地址为PC3的MAC地址，当帧到达交换机时，由于交换机地址表中没有该目的地址的记录，所以按照自学习算法将向所有其他端口转发，如图1-15所示。

图1-14  清空交换机的MAC地址表

图1-15   交换机向所有其他端口转发

Ping命令结束后，再次查看交换机中的交换表，此时交换表中的记录有2条，如图1-16所示。

图1-16  查看交换机的交换表

交换机可以即插即用，不需要人工配置交换表，交换表的建立是通过交换机自学习得到的。其主要思路为主机A封装的帧从交换机的某个端口进入，当然，也可以从该端口到达主机A。这样，当交换机在收到一个帧时，可以将帧中的源MAC地址和对应的进入端口号记录到交换表中，作为交换表中的一个转发项目。若交换表中没有目的MAC地址的记录，则通过广播方式去寻找，即向除该进入端口外的所有其他端口转发。

一台交换机开机后，首先，地址表除了静态绑定的以外，MAC地址表是空的。当交换机开始工作后，收到一个MAC地址表中不存在的MAC数据帧，那它将不知道该如何转发，从哪个端口转发出去，所以就会有一个ARP的过程，通过ARP后交换机能找到该数据从哪个端口转发出去。