Рассмотрим сценарий, при котором хост 1(комп 1) отправляет сетевой пакет хосту 2(комп 2). Работа коммутатора в этом случае выглядит следующим образом.
1. Инициализация: пустая таблица коммутации
В момент включения коммутатора его таблица коммутации (таблица MAC-адресов) пуста — устройство не знает, какие устройства к нему подключены и через какие порты.
2. Обучение: заполнение таблицы
Когда коммутатор получает первый Ethernet-кадр от хоста 1, он анализирует заголовок пакета и фиксирует в своей таблице два ключевых параметра:
- MAC-адрес отправителя — 00:00:00:00:00:01
- Номер порта, через который пришёл пакет — порт 1
В результате таблица коммутации пополняется первой записью:
3. Поиск получателя и передача данных
Далее коммутатор извлекает из пакета MAC-адрес получателя — 00:00:00:00:00:02 — и пытается найти его в своей таблице. В данном случае такой адрес отсутствует, так как хост 2 ещё не отправлял ни одного пакета.
Поскольку местоположение получателя неизвестно, коммутатор действует по принципу широковещательной передачи : он пересылает пакет на все активные порты, кроме того, через который пакет был получен (в данном случае — порт 1). То есть кадр будет отправлен на порт 2 и порт 3 .
Таким образом, хост 2 получит пакет, даже если его адрес ещё не известен коммутатору.
4. Дальнейшее обучение: добавление новой записи
Теперь предположим, что хост 2 отвечает хосту 1. При получении кадра от хоста 2 коммутатор снова анализирует MAC-адрес отправителя и порт приёма:
- MAC-адрес: 00:00:00:00:00:02
- Порт: 2
Эта информация добавляется в таблицу:
5. Точная доставка пакетов
Теперь, когда коммутатор знает, где находится хост 1 (порт 1), он может направить ответный пакет напрямую, без широковещательной рассылки. Пакет от хоста 2 к хосту 1 будет отправлен только на порт 1 , минимизируя нагрузку на сеть.
6. Расширение логики: взаимодействие с новыми узлами
Если хост 1 захочет отправить пакет хосту 3, у которого MAC-адрес 00:00:00:00:00:03, коммутатор проверит свою таблицу. Поскольку запись о таком адресе отсутствует, пакет будет ретранслирован на все порты, кроме входного (порт 1), то есть на порт 2 и порт 3.
Как только хост 3 ответит, его MAC-адрес и номер порта будут добавлены в таблицу, и дальнейшие передачи на него будут происходить уже напрямую.
Вывод
Коммутатор динамически строит свою таблицу коммутации, изучая MAC-адреса отправителей. Если адрес получателя неизвестен, используется широковещательная рассылка. По мере обмена данными таблица заполняется, и передача становится точной, эффективной и избирательной. Это позволяет снизить сетевую нагрузку и повысить производительность локальной сети.