业务支撑网网络技术Lesson7第二层交换机功能
交换机的作用与功能
交换机的作用与功能
交换机是一种网络设备，其作用是在计算机网络中传输数据包。
它的主要功能包括如下：
1. 数据链路转发：交换机工作在OSI模型的第二层，即数据
链路层。
当交换机收到一个数据包时，它会根据数据包中的目标MAC地址，将其转发到相应的端口上，以实现数据的有效
传输。
2. 广播和组播过滤：交换机可以在局域网中过滤广播和组播数据，只将数据包转发给目标设备，而不发送给其他设备，从而减少网络流量。
3. 网络分割：交换机可以将一个局域网划分成多个虚拟局域网（VLAN），每个VLAN相互隔离，提高网络的安全性和管
理灵活性。
4. 碰撞域隔离：交换机可以将不同的设备连接在不同的端口上，从而隔离每个设备所在的碰撞域。
这样可以避免设备之间的冲突，提高网络的性能和稳定性。
5. QoS支持：交换机可以支持质量服务（Quality of Service，QoS），通过设置优先级和排队机制，确保重要的数据包能够
优先传输，提高网络的性能和用户体验。
6. 端口监听和流量监控：交换机可以监听网络上的各个端口，并监控流过的数据包。
管理员可以通过监控交换机的端口，了
解网络的流量情况和设备的状态，从而进行网络故障排除和性能调优。
需要注意的是，以上功能可能会因不同类型的交换机而有所不同。
二层交换机用途
二层交换机用途二层交换机主要用途如下：1. 实现局域网扩展：二层交换机可以将多个局域网连接在一起，通过交换机进行数据转发，实现局域网的扩展。
局域网扩展后，用户可以在不同的局域网之间进行通信，增加了局域网的规模和覆盖范围。
2. 提供高带宽传输：二层交换机的数据传输速度通常很快，可以提供高带宽的传输。
这对于需要大量数据传输的场景非常重要，如数据中心、企业内部的大数据交换等。
高带宽的传输能够满足用户对于实时、高效数据传输的需求。
3. 实现虚拟局域网（VLAN）：二层交换机支持VLAN技术，可以将一个物理局域网划分为多个逻辑上的虚拟局域网，不同的VLAN之间的数据相互隔离，提高了网络的安全性。
VLAN还可以根据不同的需求进行隔离和管理，方便网络管理员对于网络资源的控制和管理。
4. 实现局域网的冗余备份：二层交换机支持链路聚合（LACP）和冗余路径选择（STP）等技术，可以实现多个链路的冗余备份。
当物理链路出现故障时，二层交换机可以自动切换到备用链路，确保网络的高可用性和数据的连续性。
5. 提供数据过滤和安全策略：二层交换机支持MAC地址过滤、端口安全、流量控制等功能，可以对网络上的数据进行过滤和筛选，增强网络的安全性。
通过配置二层交换机的策略，可以限制非法用户的访问、防止网络攻击和数据泄露等安全问题。
6. 实现负载均衡：二层交换机支持流量分析和负载均衡技术，可以根据网络的负载情况自动调整流量的分配，避免网络拥塞和性能瓶颈问题。
负载均衡可以提高网络传输的效率和稳定性，保证用户获得更好的网络体验。
7. 实现广播和组播功能：二层交换机可以将广播和组播的数据包转发到相应的目的地，确保网络上的广播和组播消息能够被正确分发。
广播和组播功能对于一些特定的应用场景非常重要，如视频会议、多媒体流媒体等。
总之，二层交换机在局域网和数据中心等网络环境中扮演着重要的角色。
它不仅可以提供高带宽、高效的数据传输，还可以提供网络安全、负载均衡、冗余备份等各种功能，为网络的正常运行和优化提供了有力的支持。
交换机的作用与功能
交换机的作用与功能交换机，又称交换设备或转发设备，是计算机网络中的重要设备之一。
其作用是在局域网或广域网中，根据目的地址将数据包转发到特定的目的地。
交换机具有如下的功能：1. 数据传输和转发：交换机可以接收来自计算机或其他网络设备的数据包，并根据目的地址将数据包转发到相应的目标设备。
它可以检查数据包的目的MAC地址，并将其转发到相应的端口，从而实现设备之间的通信。
2. 分割网络：交换机能够将一个网络分割成多个碰撞域，每个端口都是一个独立的碰撞域。
这意味着在一个网络中，如果一个端口上发生了碰撞，其他端口的传输不会受到影响，可以提高网络的性能和稳定性。
3. 构建虚拟局域网（VLAN）：交换机可以创建虚拟局域网，将不同的设备划分到不同的子网中，实现多个局域网之间的通信。
这样可以提高网络的安全性和管理效率。
4. 过滤和管理流量：交换机可以根据端口、MAC地址、IP地址、协议类型等条件对进出的数据包进行过滤和管理。
通过配置交换机的策略，可以限制某些设备的访问权限，提高网络的安全性。
5. 实现负载均衡：交换机可以根据数据包的目的地址进行负载均衡。
当网络中多台设备提供相同的服务时，交换机可以将数据包均匀地转发给不同的设备，从而实现资源的合理利用和负载的均衡。
6. 监控和故障排除：交换机可以监控网络中的流量和传输情况，并提供一些监控工具和管理功能。
它可以识别网络中的故障点，并提供故障排除的功能，帮助网络管理员及时解决问题。
总之，交换机在计算机网络中起到了至关重要的作用。
它不仅能够传输和转发数据，还能够分割网络、构建虚拟局域网、过滤和管理流量、实现负载均衡、监控和故障排除等功能。
通过合理使用交换机，可以提高网络的稳定性、安全性和性能，从而提升整个网络的运行效果。
业务支撑网网络技术第二层交换机的功能(ppt63张)
End-User PC
– 最小化网络停工时间( downtime)
– UplinkFast 是用于在交换机之间连接时,使网络小于5秒的时间内收 敛
– PortFast 用在中继端口中
UplinkFast
3. BackboneFast (快速主干)
当指定网桥失去了与根桥的连接时，会就发出Inferior BPDU(下级 BPDU)， 表明自己是新的根桥。这样对方的交换机就会在自己的Root Port和原 本处于Blocking状态的端口都收到BPDU了。
• Station D sends a broadcast or multicast frame. • Broadcast and multicast frames are flooded to all ports other than the originating port.
• 广播MAC地址：FF.FF.FF.FF.FF.FF 组播MAC地址范围 ：01:00:5E:00:00:00---01:00:5E:FF:FF:FF
7.1.1 面板指示灯
7.1.2 交换机和网桥的比较
网桥(Bridge)
交换机(Switch)
7.1.3 交换机的数据转发方式
Cut-Through（直通转发） • Switch checks destination address and immediately begins forwarding frame Store and Forward（存储转发） • Complete frame is received and checked before forwarding
地址学习(Learning Addresses)
• Station D sends a frame to station C. • The switch caches the MAC address of station D to port E3 by learning the source address of data frames.
交换机主要功能
交换机主要功能交换机是计算机网络中的重要设备，主要用于实现局域网内计算机之间的数据交换。
交换机有以下主要功能：1. 转发数据包：交换机可以根据数据包的目的地址来将数据包转发到目标计算机。
当一台计算机发送数据包时，交换机会将数据包的目的地址与自身的转发表进行比对，然后将数据包发送到相应的目标计算机。
这样可以提高数据传输的速度和效率。
2. 广播数据包：交换机可以将数据包广播到整个局域网内的所有计算机。
当一台计算机需要向局域网内的所有计算机发送信息时，交换机可以将数据包复制并发送到所有计算机，实现数据的广播功能。
3. 过滤数据包：交换机可以根据数据包的源地址、目的地址、协议类型等信息对数据包进行过滤。
通过设置过滤规则，交换机可以只转发符合规则的数据包，而忽略其他数据包。
这可以提高网络的安全性，防止非法访问和攻击。
4. 动态配置：交换机可以根据网络的变化自动调整转发表的配置。
当有新的计算机接入或离开局域网时，交换机可以自动更新转发表，保证数据包能够准确地转发到目标计算机。
5. 负载均衡：交换机可以根据流量的大小将数据包均匀地转发到不同的计算机上。
当局域网内有多台服务器时，交换机可以智能地将请求均匀地分发到各台服务器，实现负载均衡，提高系统的性能和稳定性。
6. VLAN划分：交换机可以将局域网划分成多个虚拟局域网(VLAN)，不同的VLAN之间相互隔离。
这样可以提高网络的安全性，防止未经授权的访问。
同时，VLAN还可以优化网络的性能和管理。
总的来说，交换机是实现局域网内计算机之间数据交换的核心设备，具有转发数据包、广播数据包、过滤数据包、动态配置、负载均衡、VLAN划分等主要功能。
通过这些功能的支持，交换机可以提高网络的速度、效率、安全性和可管理性，促进局域网内的数据交换和通信。
二层交换机功能
二层交换机功能二层交换机主要用于局域网中数据帧的转发。
它是一种光纤交换机，使用物理地址进行数据帧的发送和接收。
以下是二层交换机的主要功能：1. MAC地址学习：二层交换机通过监听接收到的数据帧，学习源MAC地址和它所连接的接口。
这样，交换机就能够建立一个MAC地址表，存储着每个MAC地址对应的接口。
2. 数据帧转发：当收到一个数据帧时，二层交换机会检查数据帧的目的MAC地址，并在MAC地址表中查找对应的接口。
然后，交换机会将数据帧转发到该接口，从而实现快速的数据传输。
3. 广播和组播：当交换机收到一个广播或组播帧时，它会将该帧转发到所有的接口（除了来源接口）。
这样，所有与交换机相连的设备都能接收到广播或组播消息。
4. 冲突域隔离：二层交换机将每个端口划分为一个独立的冲突域。
这意味着每个设备能够独立发送和接收数据帧，而不会与其他设备的数据帧产生冲突。
5. VLAN划分：二层交换机可以将局域网划分为多个虚拟局域网（VLAN），实现不同VLAN之间的数据隔离。
这种划分可以提高网络的安全性和可管理性。
6. 端口安全：二层交换机可以配置端口安全功能，限制连接到每个接口的设备数量，防止非法设备的接入。
7. 冗余备份：交换机可以使用冗余链路进行备份，实现网络的高可用性。
当一条链路故障时，备份链路会自动接管数据传输。
8. 优先级划分：二层交换机可以对数据帧进行优先级划分，保证重要数据的传输质量和延迟要求。
9. 环路检测：二层交换机可以通过使用生成树协议（如STP）来检测和消除网络中的环路，避免数据帧在网络中无限循环。
10. 管理和监控：交换机提供了管理接口和监控工具，可以对交换机进行配置和监视。
管理员可以通过这些接口了解网络状态，并对交换机进行故障排查和性能优化。
总之，二层交换机在局域网中起到了至关重要的作用，通过学习和转发数据帧，实现了高速、可靠的数据传输。
它的功能多样化，能够提供灵活的配置和管理方式，满足不同网络环境的需求。
交换机的功能是什么
交换机的功能是什么交换机是用于计算机网络中的一个重要设备，它的功能是将来自不同计算机的数据包按照一定规则进行转发，实现网络中的数据交换。
交换机主要有以下几个功能：1. 数据转发功能：交换机可以根据数据包中的MAC地址进行转发决策。
当交换机接收到数据包时，会查看其目标MAC地址，并根据一张MAC地址表判断要将数据包转发到哪个端口。
这样，交换机能够将数据包直接发送给目的设备，而不需要广播给整个网络。
这种点对点的数据传输方式提高了网络的效率。
2. 广播和多播功能：除了能够进行点对点的数据传输，交换机还可以支持广播和多播功能。
广播是指发送给整个局域网的数据包，多播是指发送给一组特定设备的数据包。
通过支持广播和多播功能，交换机能够满足不同应用的需求，并简化了网络管理。
3. VLAN划分功能：交换机支持虚拟局域网（VLAN）的划分。
VLAN是一种逻辑上的划分，它将一个物理局域网划分成多个逻辑上的局域网。
通过VLAN划分，不同的用户可以被划分到不同的虚拟局域网中，增加了网络的安全性和管理灵活性。
4. 数据过滤功能：交换机可以根据数据包中的源MAC地址、目标MAC地址、源IP地址、目标IP地址等信息进行数据过滤。
通过配置交换机的过滤规则，可以限制某些用户的访问，防止网络攻击或非法入侵。
5. QoS（Quality of Service）支持：交换机可以根据数据包的优先级和类型进行流量调度和调整。
这样能够确保特定应用或服务的带宽需求，提高整个网络的性能和服务质量。
6. 网络监控和管理：交换机可以提供相关的网络监控和管理功能，如端口的状态监测、流量统计、故障管理等。
这些功能对于网络管理员来说非常重要，可以帮助其及时发现和解决网络问题，以保证网络的正常运行。
总之，交换机在计算机网络中起着至关重要的作用。
它能够根据MAC地址进行数据转发，实现点对点的数据传输；支持广播和多播功能，满足不同应用的需求；实现VLAN划分，增加网络的安全性和管理灵活性；支持数据过滤、QoS和网络监控，提高网络性能和服务质量。
二层交换机的原理
二层交换机的原理随着网络技术的发展，网络规模和复杂性不断增加，对网络交换机的要求也越来越高。
在大型企业、机构或数据中心中，常常需要使用二层交换机来实现高速、稳定和安全的数据传输。
那么，二层交换机是如何工作的呢？下面将详细介绍二层交换机的原理。
二层交换机，也称为以太网交换机或局域网交换机，是一种用于数据链路层的网络设备。
它的主要功能是在局域网中转发数据帧，实现不同终端设备之间的快速通信。
二层交换机的工作原理可以分为三个步骤：学习、过滤和转发。
学习阶段。
当一个数据帧到达二层交换机时，交换机会检查帧的目的MAC地址。
如果交换机的MAC地址表中已经有了该地址的记录，交换机会将该记录对应的端口作为目的端口，并将该帧转发到该端口。
如果交换机的MAC地址表中没有该地址的记录，交换机会将该记录添加到MAC地址表中，并将该帧转发到所有其他端口（广播）。
接下来，过滤阶段。
在这个阶段，交换机会根据MAC地址表中的记录，过滤掉无关的数据帧。
只有目标MAC地址在交换机的MAC 地址表中的数据帧才会被转发到对应的端口。
转发阶段。
在这个阶段，交换机会根据目标MAC地址表中的记录，将数据帧转发到目标MAC地址所对应的端口。
这样，数据帧就能以最快的速度到达目标设备，实现快速的数据传输。
除了上述的基本原理，二层交换机还有一些其他的功能和特性。
其中之一是VLAN（Virtual Local Area Network）技术。
通过VLAN技术，可以将一个物理局域网划分为多个逻辑局域网，从而实现不同逻辑局域网之间的隔离和通信。
二层交换机还支持流量控制和冲突检测。
流量控制可以帮助调节网络中的数据流量，避免网络拥塞和数据丢失。
冲突检测则可以帮助检测和解决网络中的冲突问题，确保数据的正常传输。
二层交换机是一种重要的网络设备，它能够实现快速、稳定和安全的数据传输。
通过学习、过滤和转发等步骤，二层交换机能够将数据帧按照目标MAC地址转发到对应的端口，实现终端设备之间的高效通信。
交换机的功能
交换机的功能交换机是计算机网络中的重要组件，具有多种功能，使其成为网络通信的关键设备之一。
本文将介绍交换机的功能及其在网络中的作用。
1. 数据转发功能交换机主要的功能之一是数据转发。
当数据包从一个设备发送到另一个设备时，交换机负责将数据包从一个端口转发到另一个端口。
它通过读取数据包中的目标MAC地址来确定数据包的转发方向，使得网络中的不同设备可以直接通信，提高数据传输的效率和速度。
2. 网络广播功能交换机能够支持网络广播。
当一个设备发送广播消息时，交换机会将此消息复制并转发到其他所有设备，使得所有设备都能够接收到该消息。
这种广播功能在某些情况下非常有用，如网络诊断、组播等。
3. 网络隔离功能交换机可以实现网络隔离，将一个网络划分为多个虚拟的子网络。
这样，不同的子网络之间的数据包将不会相互干扰，提高了网络的安全性和稳定性。
交换机通过将不同子网络连接到不同的交换机端口上来实现网络隔离。
4. 网络管理功能交换机具有网络管理功能，可以通过一些管理协议与其他网络设备进行通信和管理。
管理员可以使用这些协议来监控和配置交换机，以确保网络的稳定性和安全性。
例如，交换机可以支持SNMP协议，用于监控和管理网络性能。
5. 优先级和流量控制功能交换机可以根据流量的优先级对数据进行处理和调度。
例如，交换机可以基于端口、源地址、目标地址等信息来划分不同的流量。
通过分配不同的优先级和带宽，交换机可以优化网络流量，确保对关键应用和重要数据的优先处理。
6. 冗余和容错功能交换机可以实现冗余和容错的功能，以提高网络的可用性和可靠性。
通过配置多个交换机，并使用协议如Spanning Tree Protocol (STP)等，可以避免网络中的环路和单点故障，确保网络的冗余和容错性。
7. 虚拟局域网（VLAN）功能交换机支持虚拟局域网（VLAN），将一个物理网络划分为多个逻辑网络。
每个VLAN可以具有独立的网络设置和安全策略，使得网络管理更加灵活和可控。
交换机的作用是什么
交换机的作用是什么
交换机（Switch）是计算机网络中的重要设备，主要用于接收、处理和转发网络数据包。
它作为网络的中央控制节点，负责将来自源设备的数据包发送到目标设备，从而实现设备之间的通信和数据传输。
交换机在数据链路层进行操作，通过学习源MAC地址和端口
信息，建立转发表，将数据包从输入端口转发到相应的输出端口，以确保数据包能够快速、准确地到达目标设备。
通过交换机的转发功能，可以实现设备之间的直接通信，避免数据包在网络中的广播或冲突，提高网络的通信效率和带宽利用率。
除了基本的数据转发功能，交换机还具有如下作用:
1. 分割广播域：通过交换机，可以将网络划分为多个虚拟的局域网（VLAN），实现广播隔离，提高网络的安全性和性能。
2. 提供接入控制：交换机可以通过对端口的设置，限制某些设备的访问权限，以防止未经授权的设备进入网络，增强网络的安全性。
3. 支持负载均衡：当网络中的数据流量较大时，交换机可以将数据包分发到多个输出端口，实现负载均衡，提高网络的整体性能。
4. 支持虚拟化技术：现代交换机通常支持虚拟局域网（VLAN）、虚拟局域网划分（VLAN Trunking）等虚拟化技
术，以便更好地管理和配置网络。
总之，交换机是计算机网络中必不可少的设备，它起到了连接和中转数据包的作用，提供了高效、安全的网络通信环境。
交换机的功能与作用简介
一、交换机的定义和基本原理交换机是一种网络设备，用于在局域网内实现数据包的转发和交换。
它根据数据包的目标 MAC 地址，将其从一个端口转发到另一个端口，从而实现设备之间的通信。
交换机的基本原理是通过学习 MAC 地址表来实现数据包的转发。
当一个数据包到达交换机时，交换机会检查数据包的目标 MAC 地址，并在 MAC 地址表中查找该地址对应的端口。
如果找到了对应的端口，交换机就将数据包转发到该端口；如果没有找到对应的端口，交换机就会将数据包广播到所有端口，直到目标设备响应为止。
二、交换机的功能（一）数据转发交换机的主要功能是数据转发。
它根据数据包的目标 MAC 地址，将其从一个端口转发到另一个端口，从而实现设备之间的通信。
交换机可以在不同的端口之间同时进行数据转发，从而提高网络的带宽和性能。
（二）MAC 地址学习交换机可以自动学习连接到其端口的设备的 MAC 地址，并将这些地址存储在 MAC 地址表中。
当交换机接收到一个数据包时，它会检查数据包的目标 MAC 地址，并在 MAC 地址表中查找该地址对应的端口。
如果找到了对应的端口，交换机就将数据包转发到该端口；如果没有找到对应的端口，交换机就会将数据包广播到所有端口，直到目标设备响应为止。
（三）VLAN 划分交换机可以根据端口、MAC 地址、IP 地址等方式将网络划分为多个虚拟局域网（VLAN）。
VLAN 可以提高网络的安全性和性能，同时也可以简化网络的管理和维护。
（四）流量控制交换机可以通过流量控制功能来限制每个端口的流量，从而避免网络拥塞和数据包丢失。
流量控制可以通过设置端口的速率限制、优先级等方式来实现。
（五）QoS 保障交换机可以通过 QoS（Quality of Service）功能来保障关键业务的带宽和延迟要求。
QoS 可以通过设置数据包的优先级、队列等方式来实现。
（六）链路聚合交换机可以通过链路聚合功能将多个物理链路组合成一个逻辑链路，从而提高链路的带宽和可靠性。
交换机的主要功能
交换机的主要功能交换机作为计算机网络中的核心设备，担负着实现数据传输、网络通信和资源共享的重要功能。
主要功能如下：1. 数据转发和转接：交换机能够根据数据包的目的地址，将其从一个接口传输到另一个接口，实现不同终端间的数据交换。
通过存储和转发的方式，可以有效降低数据的延迟和丢包率。
2. 数据过滤和筛选：交换机可以根据网络的规则，对数据包进行过滤和筛选。
例如，可以根据MAC地址、IP地址或端口号等标识符，将数据包转发给特定的终端设备或特定的网络。
3. 网络分割和隔离：交换机的端口可以配置为虚拟局域网（VLAN），将网络划分为多个逻辑子网。
这样可以实现不同用户、不同部门或不同安全等级的隔离，提高网络的安全性和管理的灵活性。
4. 负载均衡和带宽管理：交换机可以利用端口聚合（Port Aggregation）技术，将多个物理接口绑定成一个逻辑接口，实现负载均衡和冗余备份。
同时，交换机还可以根据流量的优先级进行流量控制和带宽管理，确保关键应用的性能和可靠性。
5. 数据广播和组播：交换机可以将数据包通过特定接口复制到所有其他接口，实现数据的广播传输。
而组播则是指将数据包通过多个接口复制到指定的一组接口，实现多对多的数据传输。
6. 虚拟化和弹性扩展：交换机支持虚拟化技术，可以将一个物理交换机虚拟化成多个逻辑交换机，实现资源的灵活配置和管理。
同时，交换机还支持弹性扩展，可以根据实际需求增加或减少交换机的接口和性能。
7. 安全性和管理：交换机可以提供安全认证和访问控制，防止未经授权的用户访问网络资源。
同时，交换机还支持远程管理功能，可以通过远程管理协议（如SSH、Telnet等）对交换机进行配置和监控，提高网络管理的便利性和效率。
综上所述，交换机作为计算机网络中的重要设备，主要功能包括数据转发和转接、数据过滤和筛选、网络分割和隔离、负载均衡和带宽管理、数据广播和组播、虚拟化和弹性扩展、安全性和管理等。
这些功能的实现，可以提高网络的性能、可靠性、安全性和灵活性，为用户提供高质量的网络服务。
二层交换机和三层交换机工作原理
二层交换机和三层交换机工作原理交换机是局域网络中最为常见的设备，用于实现多台计算机之间的数据交换。
它可以通过MAC地址将数据从一个端口转发到另一个端口，提高网络的传输效率和可靠性。
在交换机中，二层交换机和三层交换机是两种常见的类型，本文将详细介绍它们的工作原理。
一、二层交换机二层交换机是指工作在OSI模型的数据链路层，以MAC地址为基础进行数据包转发的网络设备。
当一台计算机需要发送数据包到另一台计算机时，数据包会首先通过交换机连接的端口到达交换机。
交换机会检查数据包的目标MAC地址，并从自己的MAC地址表中查找该地址所在的端口。
如果查找到，则直接将数据包转发到该端口；如果没有查找到，则会广播数据包到所有端口（除来源端口外），以寻找目标设备，并同时将该设备的MAC地址和端口信息更新到自己的MAC地址表中。
二层交换机的工作原理简单，但也存在一些缺点。
当网络中设备数量较少时，数据包广播的次数较少，网络带宽利用率高；但当网络中设备数量增多时，广播次数会增加，导致网络拥塞和设备性能下降。
此外，二层交换机只能进行局域网内部的转发，无法实现跨不同网络的通信。
二、三层交换机三层交换机是指工作在OSI模型的网络层，以IP地址为基础进行数据包转发的网络设备。
它不仅可以实现局域网内部的转发，还可以实现不同网络之间的转发，提高网络的可扩展性。
当一台计算机需要发送数据包到另一台计算机时，数据包会首先通过交换机连接的端口到达交换机。
交换机会检查数据包的目标IP地址，并通过路由表查找到下一跳IP地址。
如果下一跳IP地址与交换机已知的直接相连的网络相同，则直接转发数据包；否则，将数据包转发到相应的路由器进行下一跳转发。
三层交换机的工作原理虽然比二层交换机复杂，但也具有更强的功能和更高的性能。
它可以充分利用网络带宽，实现多个子网之间的无缝连接，并具有较好的防御网络攻击的能力。
总结：二层交换机与三层交换机是局域网中常见的两种网络设备，二者的工作原理是不同的。
简述二层交换机工作原理
简述二层交换机工作原理二层交换机，也被称为以太网交换机，是一个用于局域网的设备，用于在计算机网络中传送数据。
它在数据链路层上操作，能够通过学习和转发数据帧，提高网络性能和传输速度。
二层交换机工作原理：1.决定转发的目的地：当二层交换机接收到一个数据帧时，它会检查帧中的目的MAC地址，并与交换机的MAC地址表进行匹配，以确定该帧是转发到特定端口还是广播到所有端口。
2.构建和更新MAC地址表：二层交换机会维护一个MAC地址表，记录与每个端口关联的MAC地址。
当一个数据帧到达交换机时，交换机会通过读取帧头中的源MAC地址将其与入口端口关联起来，并将该信息存储在MAC地址表中。
如果MAC地址已经存在于表中，交换机会更新其相关的端口。
3.转发和过滤：如果接收到的数据帧的目的MAC地址在MAC地址表中，则交换机会将该帧仅转发到目标端口，减少数据冲突和冒泡。
如果MAC地址不在地址表中，交换机会广播该帧到所有其他端口，以便其他设备可以学习到源MAC地址。
4.广播和未知目标处理：如果接收到的数据帧的目的MAC地址为广播地址（全1的MAC地址），交换机会将该帧广播到所有端口。
如果目标MAC地址未知，则交换机会将该帧广播到所有其他端口，以便其他设备可以学习到源MAC地址，并更新其地址表。
5.学习新的MAC地址：当交换机接收到一个数据帧时，它会检查源MAC地址，并在MAC地址表中查找该地址。
如果找不到该地址，则交换机会将源MAC地址和端口信息添加到地址表中。
这样，在将来的数据传输过程中，交换机就知道了该地址的位置，并可以直接将数据转发给目标设备。
6.循环检测：循环检测是防止数据帧在交换机之间无限循环传输的机制。
当交换机接收到一个数据帧时，它会将源MAC地址和端口信息与地址表中的目的MAC地址进行匹配。
如果目的MAC地址与源MAC地址相同，则说明出现了循环，交换机会立即停止转发该数据帧。
总之，二层交换机是通过学习和转发数据帧，根据MAC地址表来决定数据帧的转发方向，提高网络性能和传输速度的。
二层、三层交换技术介绍
二层、三层交换技术介绍二层、三层交换技术介绍一、二层交换技术介绍二层交换机工作于OSI模型的第2层（数据链路层），故而称为二层交换机。
二层交换技术的发展已经比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC 地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。
（1）当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC 地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的；（2）再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口；（3）如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上；（4）如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。
不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。
从二层交换机的工作原理可以推知以下三点：（1）由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M，交换机总线带宽超过N×M，那么这交换机就可以实现线速交换；（2）学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表，地址表的大小（一般两种表示方式：一为BUFFER RAM，一为MAC表项数值），地址表大小影响交换机的接入容量；（3）还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC （Application specific Integrated Circuit）芯片，因此转发速度可以做到非常快。
由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能。
以上三点也是评判二三层交换机性能优劣的主要技术参数，这一点请大家在考虑设备选型时注意比较。
路由器工作在OSI模型的第三层---网络层操作，其工作模式与二层交换相似，但路由器工作在第三层，这个区别决定了路由和交换在传递包时使用不同的控制信息，实现功能的方式就不同。
二层交换机工作原理
二层交换机工作原理
二层交换机是一种用于局域网中的网络设备，主要功能是根据MAC地址进行数据包的转发。
其工作原理如下：
1. MAC地址的学习：当二层交换机接收到一个数据包时，它
会检查该数据包中的源MAC地址，并将该地址与入端口进行
关联，并记录在一个MAC地址表中。
通过学习源MAC地址，交换机可以知道哪些设备通过哪个端口连接到交换机上。
2. 数据包转发：当二层交换机接收到一个数据包时，它会检查目标MAC地址，并查询MAC地址表，查找目标MAC地址
所对应的出端口。
如果在表中找到了对应的出端口，交换机就会将数据包仅转发到该端口上，从而实现了数据包的传递。
3. 广播和未知目标MAC地址处理：如果接收到的数据包是广
播包，交换机会将该广播包转发到所有其他端口上，以确保所有连接的设备都能收到。
如果接收到的数据包的目标MAC地
址在地址表中没有找到对应的记录，那么交换机将会将该数据包广播到所有其他端口上。
4. 网络分割与隔离：二层交换机可以将网络分割成多个虚拟网段，通过配置不同的VLAN（虚拟局域网）来实现。
不同VLAN间的数据包是不会相互转发的，从而提高了网络的安全性和性能。
总结起来，二层交换机通过学习MAC地址并建立MAC地址表，根据目标MAC地址将数据包仅转发到对应的出端口，实
现了高效的数据传输。
同时，它还支持广播和未知目标MAC 地址的处理，以及网络分割与隔离功能。
二层交换机 工作原理
二层交换机工作原理
二层交换机是一种网络设备，主要用于在局域网内实现数据的转发和交换。
其工作原理如下：
1. MAC地址学习：二层交换机通过监听网络中的数据包，可
以获取到数据包的源MAC地址和对应的物理接口。
在交换机
内部维护一个MAC地址表，记录了各个MAC地址和对应物
理接口的映射关系。
2. MAC地址表更新：当交换机收到一个数据包时，会检查该
数据包的源MAC地址是否在MAC地址表中。
如果存在，则
更新该MAC地址的物理接口信息为当前接收到数据包的物理
接口，如果不存在，则将该源MAC地址与对应的物理接口信
息存入MAC地址表中。
3. 数据转发：当交换机收到一个数据包，它会根据数据包的目标MAC地址在MAC地址表中进行查找。
如果目标MAC地
址在MAC地址表中存在，交换机会将数据包转发到对应的物
理接口。
如果目标MAC地址不存在，交换机会将数据包广播
到所有的物理接口（除了接收到该数据包的那个物理接口外），以便寻找目标设备。
4. 广播和多播处理：当交换机接收到广播或多播数据包时，它会将这些数据包转发到所有的物理接口（除了接收到该数据包的那个物理接口外），以便让所有设备都能收到这些消息。
5. 碰撞域的划分：二层交换机可以划分网络中的不同物理接口
为不同的碰撞域。
在同一个碰撞域内，物理接口之间可以进行全双工通信，而不会发生碰撞。
总结起来，二层交换机的工作原理是通过学习源MAC地址和对应的物理接口，建立和维护MAC地址表，实现数据的转发和交换。
它能够快速地将数据包转发到目标设备，提高网络传输效率和性能。
二层交换机的功能
二层交换机的功能
•学习地址 •转发及过滤帧 •消除环路
帧交换
帧交换是目前应用的最广的局域网交 换技术，它通过对传统的传输介质进行分 段，提供并行传送的机制，减少了网络的 碰撞冲突域，从而获得较高的带宽。不同 的厂商产品实现帧交换的技术均有差异， 但对网络帧的处理方式一般有：直通式、 存储转发和修改的直通式的交换方式 。
直通式的交换方式
交换机仅读入目的MAC地址， 随即去MAC地址表中查找对应项并 转发，不做CRC校验。所以这种方 式带来的延迟不随帧的长度而改变， 是固定的。
修改的直通式的交换方式
交换机读入前64字节后才转发该帧， 不作CRC校验。因为一般的错误总发生在 前64个字节中，改良直通式较好的改善了 直通式的错误检测，而延迟几乎没有显著 的增加。实际上读入64个字节即保证了局 域网传输所要求的最短报文长度，使得冲 换机将需要转发的整个帧拷贝到 它的缓存当中，并进行CRC校验，因为 整个帧都被拷贝。所以这种方式带来的 延迟随帧的长度而变化。如果CRC校验 出错，或者是巨型帧（帧长≥1518字节） 则帧被丢弃。如果一切顺利，则交换机 在MAC地址表中查找目的MAC地址的对 应表项并根据不同情况转发此帧虽然延 迟长、速度慢，但这种方式对错误率很 高的环境十分适用。
二层交换机
二层交换机工作原理其工作主要包括两个部分：地址学习和转发过滤，数据转发过程如下：（1）当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取数据帧头中的源MAC 地址，这样它就知道源MAC 地址的机器是连在哪个端口上的；（2）再去读取数据帧头中的目的MAC 地址，并在地址表中查找相应的端口；（3）如表中有与这目的MAC 地址对应的端口，把数据帧直接复制到这端口上；（4）如表中找不到相应的端口则把数据帧广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC 地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。
不断的循环这个过程，对于全网的MAC 地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。
路由器工作原理首先A1用户把所发送的数据及发送报文准备好，以数据帧的形式通过集线器或交换机广播发给同一网段的所有节点（集线器都是采取广播方式，而交换机因为不能识别这个地址，也采取广播方式），路由器在侦听到A1发送的数据帧后，分析目的节点的IP地址信息（路由器在得到数据包后总是要先进行分析）。
得知不是本网段的，就把数据帧接收下来，进一步根据其路由表分析得知接收节点的网络ID号与B5端口的网络ID号相同，这时路由器的A5端口就直接把数据帧发给路由器B5端口。
B5端口再根据数据帧中的目的节点IP 地址信息中的主机ID号来确定最终目的节点为B2，然后再发送数据到节点B2。
这样一个完整的数据帧的路由转发过程就完成了，数据也正确、顺利地到达目的节点。
当然实际上像以上这样的网络算是非常简单的，路由器的功能还不能从根本上体现出来，一般一个网络都会同时连接其它多个网段或网络，就像下图所示的一样，A、B、C、D 四个网络通过路由器连接在一起。
图2现在我们来看一下在如上图所示网络环境下路由器又是如何发挥其路由、数据转发作用的。
我们同样需要假设，各网络用户的IP地址分配就不多讲了，图上已有标注。
(完整版)二层交换机原理总结
二层交换机原理总结一．背景知识以太网这个术语通常是指由DEC 、Intel 和Xerox 公司在1982年联合公布的一个标准，它是当今TCP/IP 采用的主要的局域网技术，它采用一种称作CSMA/CD 的媒体接入方法。
在TCP/IP 世界中，以太网IP 数据报文的封装在RFC 894中定义。
以太网采用广播机制，所有与网络连接的工作站都可以看到网络上传递的数据。
通过查看包含在帧中的目标地址，确定是否进行接收或放弃。
如果证明数据确实是发给自己的，工作站将会接收数据并传递给高层协议进行处理。
以太网采用CSMA/CD （Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection ）媒体访问机制，任何工作站都可以在任何时间访问网络。
在以太网中，所有的节点共享传输介质。
如何保证传输介质有序、高效地为许多节点提供传输服务，就是以太网的介质访问控制协议要解决的问题。
二．标准以太网帧结构46-150026648前导码：由7字节的前同步码和1字节的帧起始定界符构成。
这个字段有7个字节（56位）交替出现的0和1，它的作用就是提醒接收系统有帧的到来，以及使到来的帧与计时器进行同步。
前同步码其实是在物理层添加上去的，并不是（正式的）帧的一部分。
前同步码的目标是允许物理层在接收到实际的帧起始符之前检测载波，并且与接收到的帧时序达到稳定同步。
这个字段用1字节（10101011）作为帧开始的信号，表示一帧的开始。
最后两位是11，表示下面的字段是目的地址。
目的地址（DA ）： 48位，表示帧准备发往目的站的地址，共6个字节，可以是单址（代表单个站）、多址（代表一组站）或全地址（代表局域网上的所有站）。
当目的地址出现多址时，表示该帧被一组站同时接收，称为“组播”（Multicast ）。
目的地址出现全地址时，表示该帧被局域网上所有站同时接收，称为“广播”（Broadcast ），通常以DA 的最高位来判断地址的类型，若第一字节最低位为“0”则表示单址，第一字节最低位为“1”则表示组播。
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2020/3/10
地址学习(Learning Addresses)
• Station D sends a frame to station C. • The switch caches the MAC address of station D to port E3 by
2020/3/10
STP的术语---根桥
• 根桥(Boot Bridge)是桥ID最低的网桥
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STP的术语---桥ID
• 桥ID（Bridge ID）由桥优先级(思科交换 机默认为32768)+交换机的MAC地址
2020/3/10
STP的术语---BPDU
• BPDU (Bridge Protocol Data Unit,网桥 协议数据单元)是交换机之间利用BPDU 互相交换信息，BPDU中包括桥ID来选举 出根网桥。
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7.2.2 路径的开销
链路带宽 10Gbps 1Gbps 100Mbps 10Mbps
链路开销 2 4 19 100
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7.2.3 STP的操作
• 选举根网桥 • 选举根端口 • 选举指定端口 • 非指定端口
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STP的操作
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STP的计算
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7.1.1 面板指示灯
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7.1.2 交换机和网桥的比较
网桥(Bridge)
交换机(Switch)
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7.1.3 交换机的数据转发方式
Cut-Through（直通转发） • Switch checks destination
address and immediately begins forwarding frame
Lesson 7 第二层交换机的功 能
7.1 第二层交换机的工作原理 7.2 生成树协议(STP) 7.3 高级生成树协议 7.4 第二层交换机的基本配置 7.5 交换机的端口安全
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7.1 第二层交换机的工作原理
• 7.1.1 面板指示灯 • 7.1.2 交换机和网桥的比较 • 7.1.3 交换机的数据转发方式 • 7.1.4 第二层交换机的功能 • 7.1.5 冗余(Redundant)
• Host X sends a unicast frame to router Y. • The MAC address of router Y has not been learned by
either switch. • Router Y will receive two copies of the same frame.
组播MAC地址范围 ：01:00:5E:00:00:00---01:00:5E:FF:FF:FF
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7.1.5 冗余(Redundant)
• 优点：冗余能够避免单点故障 • 缺点：交换循环(Switch loop)
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交换循环的危害
• 广播风暴(Broadcast Storms) • 多帧复制(Multiple Frame copies) • MAC地址表不稳定（ MAC Database
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7.1.4 第二层交换机的功能
• 地址学习 (Address learning) • 转发/过滤决定 (Forward/filter
decision) • 避免循环 (Loop avoidance)
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MAC地址表(MAC Address Table)
交换机上电初始化期间MAC地址表是空的
2020/3/10
STP端口状态
• 在学习和转发状态下将学习MAC地址
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7.2.5 STP的类型
• 公共生成树(CST)
所有的VLAN只有单个STP实例,这个实例称为公共生 成树(Command Spanning Tree, CST).基于802.1Q
• 每VLAN生成树(PVST)
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STP的术语---指定端口
• 在每个冲突域中选举到根网桥开销路径最低的 端口，如果有开销相同的路径则使用桥ID最小 的交换机所在端口作为指定端口。指定端口将 被标记为转发端口.可以转发数据帧。
2020/3/10
STP的术语---非指定端口
• 在一个交换网络中选举完根端口和指定端口之 后剩下的端口被称为非指定端口。非指定端口 将被置为阻塞状态。不能转达发数据帧。
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7.2 生成树协议
• 生成树协议(Spanning-tree protocol, STP)的出 现可以使用我们的交换网络既可以发挥冗余技 术的的优点，同时解决因交换循环所带来的缺 点 ,采用IEEE802.1D标准
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7.2.1 STP的术语
• STP 交换机之间通过互送BPDU（Bridge protocol data unit）来检测无环路网络.
learning the source address of data frames. • The frame from station D to station C is flooded out to all ports
except port E3 (unknown unicasts are flooded).
• 启用STP (默认是启用的) Switch(config)# spanning-tree vlan [vlan-id]
• 更改优先级成为根交换机 Switch(config)# spanning-tree vlan [vlan-id] priority [priority]
• 调节路径Cost 在Trunk端口设置某一VLAN的Cost Switch(config-if)# spanning-tree vlan [vlan-id] cost [cost] 在access端口设置Cost Switch(config-if)# spanning-tree cost [cost]
• Station D sends a broadcast or multicast frame. • Broadcast and multicast frames are flooded to all ports other than the
originating port. • 广播MAC地址：FF.FF.FF.FF.FF.ring Frames)
• Station A sends a frame to station C. • The destination is known; the frame is not flooded.
2020/3/10
过滤帧(Filtering Frames )
• 启用PortFast Switch(config-if)# spanning-tree portfast
• 启用UplinkFast (不能在根交换机上使用) Switch(config-if)# spanning-tree Uplinkfast
• 启用BackboneFast（全部交换机都要启用） Switch(config)# spanning-tree backbonefast
Instability）
2020/3/10
广播风暴(Broadcast Storms)
• Host X sends a broadcast. • Switches continue to propagate broadcast traffic
over and over.
2020/3/10
多帧复制(Multiple Frame copies)
• Station A sends a frame to station B. • The switch has the address for station B in the MAC
address table.
2020/3/10
广播和组播帧(Broadcast and Multicast ) Frames
2020/3/10
STP的术语---非根网桥
• 非根网桥是除根网桥外的所有其他网桥
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STP的术语---根端口
• 根端口(Root Port)是在所有非根网桥中选举 连接到根网桥开销路径最小的链路所在的端 口,如果有开销相同的路径则使用PID最小的 端口。PID（端口ID）由端口优先级（默认 为128）加端口的MAC地址组成。根端口将 被标记为转发端口.可以转发数据帧。
Cisco的专利版本,每个VLAN都有一个独立的STP实例. 基于Cisco ISL
• 每VLAN生成树加(PVST+)
也是Cisco的专利版本,可以使PVST和CST协议的设备 可以进行互操作.在802.1Q和ISL上操作
2020/3/10
CST
简化交换机的配置,节省计算STP时的CPU的开销
不能实现在冗余链路的负载平衡
New Forwarding Path for VLAN Red
End-User PC
– 最小化网络停工时间( downtime)
– UplinkFast 是用于在交换机之间连接时,使网络小于5秒的时间内 收敛
2020/3/10
MAC地址表不稳定(MAC Database Instability）
• Host X sends a unicast frame to router Y. • The MAC address of router Y has not been learned by either switch. • Switches A and B learn the MAC address of host X on port 0. • The frame to router Y is flooded. • Switches A and B incorrectly learn the MAC address of host X on port 1.