二层报文转发详细流程
二层报文转发流程
二层报文转发流程二层报文转发流程是计算机网络中重要的数据传输过程之一，它负责将源主机发送的数据包转发到目的主机。
本文将详细介绍二层报文转发的流程，并解释其中的关键步骤。
二层报文转发是在数据链路层完成的。
数据链路层是计算机网络中的第二层，主要负责将网络层的数据包封装成帧，并在物理介质上进行传输。
二层报文转发的目的是将数据包从源主机发送到目的主机，中间可能经过多个网络设备，如交换机、网桥等。
在开始介绍二层报文转发的流程之前，我们先了解一下二层报文的格式。
二层报文由两部分组成，即帧头和帧数据。
帧头包含了目的MAC地址、源MAC地址和帧类型等信息，用于标识数据包的源和目的。
帧数据部分则是网络层的数据包，如IP数据报。
二层报文转发的流程如下：1. 源主机发送数据包：源主机根据目的主机的IP地址生成网络层的数据包，并将其封装成帧。
源主机通过查询ARP缓存或发送ARP 请求获取目的主机的MAC地址，并将目的MAC地址写入帧头。
然后，源主机通过物理介质将帧发送出去。
2. 网络设备接收帧：当帧经过网络设备时，设备的网卡会接收到帧，并将其传递给设备的操作系统进行处理。
3. 网络设备解析帧头：设备的操作系统会解析帧头，提取出目的MAC地址和源MAC地址等信息。
根据目的MAC地址，设备判断该帧是否需要转发。
4. 判断帧的目的MAC地址：设备将目的MAC地址与自己的MAC地址进行比较。
如果两者相等，则说明该帧是发给自己的，设备就会将帧交给上层的协议进行处理。
如果两者不相等，则说明该帧是要转发给其他主机的。
5. 查询转发表：设备会查询自己的转发表，该表记录了目的MAC地址与对应的接口之间的映射关系。
设备根据目的MAC地址在转发表中查找对应的接口。
6. 转发帧：设备根据转发表中的接口信息，将帧发送到对应的接口。
设备将帧从一个接口复制到另一个接口，实现了帧的转发。
7. 目的主机接收帧：当帧到达目的主机时，目的主机的网卡会接收到帧，并将其传递给设备的操作系统进行处理。
二层基本知识_转发_协议
二层交换基本过程
通过识别MAC进行
A
Switch
B
C
D
二层交换机工作模型
工作在链路层
应应应 表表应 会会应 传传应 网网应 链链应 物物应 链链应 物物应 链链应 物物应 应应应 表表应 会会应
S witch
传传应 网网应 链链应 物物应
二层交换引擎
ASIC--Application Specific Integrated Circuit L2FDB—Layer 2 forwarding database
. .
出口集合 {1} {2} {3}
. .
交换机工作过程—转发
MAC 1234.ABCD.0001 1234.ABCD.0002 1234.ADCB.0005
. .
出口集合 {1} {2} {3}
. .
交换机接收到数据帧后，根据目的 地址查询CAM，找到出口后，把 数据包从该出口集合发送出去。 在单播的情况下，出口列表集合只 有一个元素，但在多播情况下，出 口列表集合就可能不只一个元素。 CAUTION： 多播情况下，CAM表项的建立不是 通过学习得到的，而是通过IGMP 窥探，CGMP等协议获得的。
MACD MACA
端口2
......
MACD
MACA
端口1
......
MAC地地
所所所所
MACA MACB MACC MACD
1 1 2 2
二层交换机的局限性
二层交换机将网段上的冲突域限制到了端口级、但是无法限制广播域的大小 端口间已经不存在冲突 但是广播域仍然为整个LAN
LAN LAN
广广广
冲冲广
Frame Load：有效载荷 FCS： 帧检测序列
二层报文转发详细流程ppt课件
IVL机制的报文转发
1.根据帧内Tag Header的VLAN ID查找MAC转发表，确定查找的范围； 2.根据目的MAC查找出端口，找到相应项则转发； 3.如果在MAC转发表中查找不到该目的MAC，则该报文将通过广播的方式在该
VLAN内所有端口转发（除源端口）；
22
MAC地址在不同方式的地址表中的存在形式可以形象的表示如下：
14
4.3几个重要概念
三种ID： （1）VID：802.1Q帧TAG字段所携带的表示该帧所属VLAN的ID。 （2）PVID：二层交换机上的所有端口必须指明的默认属于某个VLAN的
ID，缺省情况下PVID=1。 （3）Trunk Allowed VLAN ID：Trunk端口上必须标识的允许哪些VLAN报
MAC1 VLAN1 PORT1 MAC2 VLAN1 PORT2
MAC2 VLAN2 PORT3 MAC3 VLAN3 PORT3
MAC1 VLAN1 PORT1 MAC2 VLAN2 PORT2 MAC3 VLAN3 PORT3
IVL
SVL
注意：IVL方式仅仅是逻辑上的划分为多张表，物理上仍只存在一张表。
untagged
tagged
可灵活配置
注意：三种端口模式在默认情况下，对其PVID所对应的VLAN报文都是 untagged状态。
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学习内容
1.交换机在网络中的位置 2.以太网帧结构 3.交换机数据转发机制 4.广播泛滥——VLAN的诞生 5.VLAN的二层转发机制
5.1 VLAN 的划分 5.2 VLAN的入口规则 5.3 VLAN的转发规则 5.4 VLAN的出口规则
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4.2VLAN的标准—802.1Q
二层基本知识_转发_协议
设置以太网端口速率
当设置端口速率为自协商状态时，端口的速率由本端口和对端端口双方自动协 商而定。 以太网端口视图下设置 speed { 10 | 100 | 1000 | auto } undo speed 注意：光端口均不需用户进行设置
常见接口介绍
STP/RSTP
冗余链路
为了提高冗错性，交换机往往通过多条链路连接上层交换机，假设其中一条链 路断了，可以有另外一条备用。
. .
出口集合 {1} {2} {3}
. .
交换机工作过程—转发
MAC 1234.ABCD.0001 1234.ABCD.0002 1234.ADCB.0005
. .
出口集合 {1} {2} {3}
. .
交换机接收到数据帧后，根据目的 地址查询CAM，找到出口后，把 数据包从该出口集合发送出去。 在单播的情况下，出口列表集合只 有一个元素，但在多播情况下，出 口列表集合就可能不只一个元素。 CAUTION： 多播情况下，CAM表项的建立不是 通过学习得到的，而是通过IGMP 窥探，CGMP等协议获得的。
1234.ABCD.0001
1234.ADCB.0005
交换方式
存储转发
交换机把接收到的整个数据包缓存，检查数据包长度，进行CRC校验，然后查 询CAM表进行转发。 提高了可靠性，可以让错误数据包提前过滤掉，但速度上有折扣。
交换方式
直通方式
交换机接收数据包的时候，只要接收完头部信息，马上查询CAM表，根据结果立即进行 转发。 大大提高了转发速率，但有可能转发一些错误数据包。
以太网端口基本配置
进入以太网端口视图
打开/关闭以太网端口 对以太网端口进行描述 设置以太网端口双工状态 设置以太网端口速率 设置以太网端口网线类型
二层转发与三层转发原理
二层转发与三层转发原理近年来，网络技术得到了迅猛的发展与普及，网络通信已经成为了人类生活的必需品。
其中，三层交换技术与二层交换技术是网络通信不可或缺的组成部分。
本文将会深入解析这两种技术的原理与应用。
一、二层转发原理二层转发技术是以 MAC 地址为关键识别单元，完成在局域网内的报文转发。
它是指通过网络交换机直接在物理层面（MAC 地址层面）实现数据包的转发，所以又称为 MAC 地址交换技术。
在进行二层转发时，交换机会从目的 MAC 地址中学习网络拓扑结构，且维护一个学习表，其中存放着每一个源 MAC 地址对应的物理端口。
当数据包发出后，交换机会查询学习表以确定目的 MAC 地址所在的端口，之后在该端口广播整个局域网内的数据包，所有其他设备都会接受到，但仅有目标设备会读取数据包，并通过 MAC 地址确认该数据包是否是自己需要的。
若该设备接收到的数据包中，目标 MAC 地址并非自身，就会直接丢在废纸篓里，并不会向上层传递，因此，如果我们希望让数据包顺利依托网络层次向目标设备传输，就需要进行三层转发。
二、三层转发原理三层交换是以 IP 地址为关键识别单元，完成在子网内和网间的报文转发。
因此也称为 IP 地址交换技术。
在进行三层转发时，交换机会在目标数据包的目的地址中解析出物理 MAC 地址和逻辑地址，并将逻辑地址与路由表相比较来决定下一个网络设备的位置，然后在物理 MAC 地址上找寻它下一个目的地址所对应的物理 MAC 地址，之后转播到相对应的端口。
交换机的路由表中会包含广域网地址（WAN）和局域网地址（LAN），因此它可以在不同子网和区域之间进行转发和路由选择。
需要注意的是，在三层交换中，不是所有的数据包都能够转发出去，因为交换机中的路由表只是一个基于软件的表，不能和路由器那样去探测和发现网络，不能实现完整的拓扑测绘和寻找最佳路由，只能选择转发。
三、二层与三层交换技术的差异1.差异性识别交换机在进行二层转发时，识别的是物理层面上的 MAC 地址信息，而在进行三层转发时，交换机会通过解析 IP 地址识别出目的设备。
二层转发原理详解（一）
⼆层转发原理详解（⼀）⼀、什么是⼆层转发？⼆层转发就是基于MAC地址进⾏数据包转发。
详解：1、⼆层指的就是⽹络七层模型中的数据链路层。
2、数据链路层传输的数据单元叫 -- 帧以太帧格式 前两个字段分别是⽬的地址和源地址字段。
第3个字段是2字节的类型字段，⽤来标识上⼀层是什么协议(0x800：IP协议，0x0806：ARP 协议等)。
第4个字段是数据字段，长度在46-1500字节之间。
最后⼀个字段是CRC检验字段，存放4字节的帧检测序列FCS。
校验范围是⽬的地址、源地址、类型、数据字段。
MAC帧长度最⼩为64字节，数据字段最⼩为46字节，如果不够，则⾃动加0填充。
3、MAC 地址 MAC地址也就是物理地址，⼤⼩为48位，6个字节，前24位是⼚商代码，后24位为序号，⽐如H3C⼚商代码为00-0f-e2。
单播地址：第⼀个字节最低位为0，如 00-0f-e2-00-00-06多播地址：第⼀个字节最低位为1，如 01-0f-e2-00-00-06⼴播地址：48位全为1，如ff-ff-ff-ff-ff-ff4、冲突域与⼴播域冲突⽹络（冲突域）：连接在同⼀个到导线上的所有⼯作站点集合，⼀个节点发出的报⽂其余节点都能收到，从⽽产⽣冲突。
⼴播⽹络（⼴播域）：限制以太⽹⼴播报⽂的范围，⼀个站点发送⼀个⼴播报⽂其余站点都可以收到。
5、转发基于MAC地址转发：主要是根据原MAC、⽬的MAC、MAC地址表进⾏业务转发（详细见原理）。
基于VLAN转发：为了解决⼴播域的问题引⼊了VLAN机制进⾏隔离。
⼆、⼆层转发原理1、转发原理及流程原理：基于原MAC、⽬的MAC、MAC地址表进⾏业务转发流程：PC_A 与 PC_B通信①PC_A发送ARP请求给交换机1来尝试获取计算机B的mac地址（基于以太⽹的通信必须在数据帧中指定⽬标MAC地址才能通信）②交换机1收到⼴播帧（ARP请求）后，会将他发给除接收端⼝外的所有端⼝，也就是flooding了。
SVL和IVL二层转发流程
共享式虚拟网络学习模式共享式虚拟网络学习模式(Shared VLAN Learning, 简称SVL) 是指一个虚拟网络所学习到的MAC地址可以给其它虚拟网络所使用。
Port-Based VLAN只支持SVL。
独立式虚拟网络学习模式独立式虚拟网络学习模式(Independent VLAN Learning, 简称IVL) 则是指一个虚拟网络所学习到的MAC地址不可以给其它虚拟网络所使用。
SVL方式的二层交换机SVL（Shared VLAN Learning）方式的二层交换机在学习MAC地址并建立MAC地址表的过程中并不附加VLAN ID，或者说它的MAC地址表是为所有VLAN共享使用的。
它的二层转发基本流程如下：（1）根据接收到的以太网帧的源MAC信息添加或刷新MAC地址表项；（2）根据目的MAC信息查找MAC地址表，如果没有找到匹配项，那么在报文对应的VLAN内广播；（3）如果找到匹配项，但是表项对应的端口并不属于报文对应的VLAN，那么丢弃该帧；（4）如果找到匹配项，且表项对应的端口属于报文对应的VLAN，那么将报文转发到该端口，但是如果表项对应端口与收到以太网帧的端口相同，则丢弃该帧。
这种类型的二层交换机转发与普通二层交换机转发基本相同，只是多了转发过程中的VLAN检查。
这样的交换机可能遇到下述问题：位于不同VLAN的主机（或网络设备）具有相同的MAC地址，由于SVL交换机所有VLAN共享一个MAC表，这样对应的MAC表项中端口就会不断的变化，而且两个VLAN的报文转发也会受到影响，这种情况如图7所示。
图7中，VLAN 10的PC A发送给PC B的报文由于MAC地址表查找结果与VLAN不符而被丢弃了；同理，当MAC B学习到PORT 2时，VLAN 20的PC D和PC C之间的通信就会出现问题。
这样，虽然不同的主机被隔离在了不同的冲突域和广播域中，但是MAC地址却可能导致不同VLAN的通信相互影响。
二三层转发原理
二三层转发原理一、引言网络通信中的数据传输离不开路由器的支持，而路由器是实现数据转发的关键设备。
在路由器中，二三层转发原理起着重要的作用。
本文将详细介绍二三层转发原理的相关概念、工作原理及其在网络通信中的应用。
二、二三层转发原理概述二三层转发原理是指通过路由器的二三层转发功能，将数据包从源主机传输到目标主机的过程。
其中，二层指的是数据链路层，主要工作在以太网帧的层面上，通过MAC地址进行数据转发；三层指的是网络层，主要工作在IP数据报的层面上，通过IP地址进行数据转发。
三、二三层转发原理的工作过程1. 二层转发原理在二层转发过程中，路由器通过查找MAC地址表来确定目标主机的位置。
当一台主机发送数据时，路由器会根据目标主机的MAC 地址查找对应的端口，并将数据发送到该端口上。
如果目标主机的MAC地址不在MAC地址表中，路由器会将数据发送到所有端口，以便寻找目标主机。
一旦找到目标主机，路由器会将目标主机的MAC地址添加到MAC地址表中，以便下次转发时的快速查找。
2. 三层转发原理在三层转发过程中，路由器通过查找路由表来确定目标主机的位置。
当一台主机发送数据时，路由器会根据目标主机的IP地址查找对应的路由表项，并选择合适的接口进行转发。
路由表中记录了不同网络的IP地址范围及对应的下一跳地址，路由器根据IP地址的匹配规则选择最佳的路由进行转发。
四、二三层转发原理的应用1. 实现局域网互联通过二三层转发原理，路由器可以连接不同的局域网，实现不同局域网之间的通信。
路由器可以根据二层和三层的转发原理，将数据包从一个局域网转发到另一个局域网，实现跨网段的通信。
2. 提高网络安全性通过二三层转发原理，路由器可以实现网络的分段和隔离，从而提高网络的安全性。
路由器可以根据不同的IP地址范围将网络划分为多个子网，并通过路由表中的规则限制不同子网之间的通信，从而有效地隔离恶意攻击和病毒传播。
3. 实现负载均衡通过二三层转发原理，路由器可以实现负载均衡，提高网络的性能和可靠性。
二层转发原理
二层转发原理
二层转发是指在局域网中，交换机将接收到的数据帧转发给目标地址的过程。
具体而言，二层转发原理如下：
1.源设备在发送数据前，会根据目标设备的MAC地址生成数据包。
2.生成的数据包经过源设备的网卡，进入交换机。
3.交换机根据数据包中的目标MAC地址查找转发表，确定数据包应该转发到哪个端口。
4.交换机将数据包发送到目标端口。
5.目标设备的网卡接收数据包，并进行相应的处理。
6.目标设备发送响应数据包时，也会经过交换机的转发。
7.重复以上步骤，直到通信结束。
二层转发有以下几个主要特征：
1.基于MAC地址：交换机通过记录每个端口上的MAC地址与对应的
端口号，建立起转发表，用于在数据包到达交换机时选择应该转发到哪个端口。
这种方式称为基于MAC地址的转发。
2.无冲突转发：通过相互独立的虚拟连接，交换机可以同时在多个端口上进行数据包的转发，这种方式称为无冲突转发。
3.自学习能力：交换机能够通过学习网络中不同设备的MAC地址，建立起端口与MAC地址之间的对应关系，从而可以快速地转发数据包。
4.广播与组播：在二层网络中，数据包可以通过广播和组播的方式发送给多个目标设备。
总结：
二层转发是指交换机在局域网中转发数据包的过程，它主要基于MAC 地址进行转发，拥有无冲突、自学习、广播与组播等特点。
了解这些原理有助于我们对交换机的工作原理有更深入的理解和掌握。
二层和三层转发
二层和三层转发二层转发的机制是什么?学习线程和报文转发线程。
二层只跟MAC地址有关与IP无关所以在二层做IP－MAC绑定是无效的。
三层以太网交换机的转发机制主要分为两个部分：二层转发和三层交换。
先讲二层转发流程。
1、MAC地址介绍MAC地址是48 bit二进制的地址，如：00-e0-fc-00-00-06。
可以分为单播地址、多播地址和广播地址。
单播地址：第一字节最低位为0，如：00-e0-fc-00-00-06多播地址：第一字节最低位为1，如：01-e0-fc-00-00-06广播地址：48位全1，如：ff-ff-ff-ff-ff-ff注意：1）普通设备网卡或者路由器设备路由接口的MAC地址一定是单播的MAC地址才能保证其与其它设备的互通。
2）MAC地址是一个以太网络设备在网络上运行的基础，也是链路层功能实现的立足点。
----------------------------------------------------------------------------------2、二层转发介绍交换机二层的转发特性，符合802.1D网桥协议标准。
交换机的二层转发涉及到两个关键的线程：地址学习线程和报文转发线程。
学习线程如下：1）交换机接收网段上的所有数据帧，利用接收数据帧中的源MAC地址来建立MAC地址表；2）端口移动机制：交换机如果发现一个包文的入端口和报文中源MAC地址的所在端口不同，就产生端口移动，将MAC地址重新学习到新的端口；3）地址老化机制：如果交换机在很长一段时间之内没有收到某台主机发出的报文，在该主机对应的MAC地址就会被删除，等下次报文来的时候会重新学习。
注意：老化也是根据源MAC地址进行老化。
报文转发线程:1）交换机在MAC地址表中查找数据帧中的目的MAC地址，如果找到，就将该数据帧发送到相应的端口，如果找不到，就向所有的端口发送；2）如果交换机收到的报文中源MAC地址和目的MAC地址所在的端口相同，则丢弃该报文；3）交换机向入端口以外的其它所有端口转发广播报文。
linux二层转发流程
linux二层转发流程Linux二层转发流程一、引言在计算机网络中，数据包的传输需要经过多个层次的处理与转发。
其中，二层转发是指在数据链路层进行的转发过程，主要涉及到以太网帧的封装、解封装、MAC地址的学习和转发决策等操作。
本文将详细介绍Linux系统中的二层转发流程。
二、Linux二层转发的基本原理Linux系统在进行二层转发时，主要依赖于内核中的网络协议栈和数据包处理模块。
其基本原理如下：1. 以太网帧的封装与解封装在进行二层转发时，Linux系统需要将上层协议的数据进行封装，生成以太网帧，以便在局域网中进行传输。
而在接收到以太网帧后，系统需要进行解封装，提取出上层协议的数据进行处理。
这一过程主要通过内核中的网络设备驱动程序来完成。
2. MAC地址的学习与转发决策在进行二层转发时，Linux系统需要学习各个网络设备的MAC地址，并建立转发表。
当接收到一个数据包时，系统会通过查找转发表来确定数据包的转发目的地。
如果目的MAC地址在转发表中存在对应的端口，则将数据包转发到相应的端口；如果不存在，则进行广播或丢弃处理。
三、Linux二层转发的详细流程在Linux系统中，二层转发的具体流程如下：1. 接收数据包当网络设备接收到一个数据包时，会触发中断通知内核，内核通过网络设备驱动程序将数据包从设备中读取到内存中。
2. 解封装数据包内核会对读取到的数据包进行解封装操作，提取出以太网帧中的数据和MAC地址等信息。
3. 查找转发表内核会根据目的MAC地址查找转发表，以确定数据包的转发目的地。
4. 转发数据包如果目的MAC地址在转发表中存在对应的端口，则将数据包转发到相应的端口。
否则，根据设置的转发策略进行广播或丢弃处理。
5. 更新转发表如果数据包的源MAC地址不在转发表中，则将该MAC地址与对应的端口进行学习，并更新转发表。
这样可以在下次转发时直接查找转发表，提高转发效率。
四、Linux二层转发的配置与管理在Linux系统中，可以通过配置和管理网络设备来实现二层转发的相关操作。
二层交换机转发流程
二层以太网交换机基本原理及转发流程版本主要作者版本描述完成日期1.0 李小玮二层以太网交换机基本原理及转发流程2011-7-21目录1 MAC地址的简单介绍 .......................................................... 错误！未定义书签。
2 VLAN的简单介绍................................................................ 错误！未定义书签。
3 IP 过滤技术的简单介绍 (4)4 QOS的简单介绍 (4)5 实验 (5)6 小结 (17)MAC（Media Access Control，介质访问控制）地址是烧录在Network Interface Card （网卡）的EPROM里。
MAC地址是48 bit二进制的地址，如：00-e0-fc-00-00-06。
前24位叫做组织唯一标志符，后24位是由厂家自己分配。
MAC地址可以分为单播地址、多播地址和广播地址。
单播地址：第一字节最低位为0，如：00-e0-fc-00-00-06多播地址：第一字节最低位为1，如：01-e0-fc-00-00-06广播地址：48位全1，即：ff-ff-ff-ff-ff-ff2、VLAN的简单介绍VLAN（Virtual Local Area Network）的中文名为"虚拟局域网"。
VLAN是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段，从而实现虚拟工作组的新兴数据交换技术。
VLAN网络可以是有混合的网络类型设备组成，比如：10M以太网、100M以太网、令牌网、FDDI、CDDI等等，可以是工作站、服务器、集线器、网络上行主干等等。
VLAN除了能将网络划分为多个广播域，从而有效地控制广播风暴的发生，以及使网络的拓扑结构变得非常灵活的优点外，还可以用于控制网络中不同部门、不同站点之间的互相访问。
二层转发和三层路由原理
二层转发和三层路由原理二层转发和三层路由原理一、什么是二层转发和三层路由•二层转发是指在局域网或广域网中，通过物理地址（MAC地址）来进行数据包的传输和转发的过程。
•三层路由是指在网络中，通过网络地址（IP地址）来进行数据包的传输和路由选择的过程。
二、二层转发原理1.物理地址（MAC地址）–物理地址也称为MAC地址（Media Access ControlAddress），是网卡（网络适配器）的唯一标识。
–MAC地址由48位二进制数表示，通常以十六进制的方式显示。
–MAC地址由两部分组成：前24位称为组织唯一标识符（OUI），用于标识网卡的制造商；后24位称为扩展标识符（EI），用于标识具体的网卡。
2.二层转发过程–当主机A需要向主机B发送数据包时，主机A首先会将数据包封装成数据帧（Frame）。
–数据帧中包括目的MAC地址、源MAC地址、数据等信息。
–主机A将数据帧发送到本地网络的交换机。
–交换机接收到数据帧后，通过目的MAC地址来查找目的主机B的位置。
–如果交换机已经学习到了主机B的MAC地址，那么它将数据帧直接转发给主机B；如果没有学习到主机B的MAC地址，那么它将数据帧广播到所有的端口，并更新自己的学习表。
–主机B接收到数据帧后，根据目的MAC地址来判断是否是自己的数据。
3.二层转发的优点和缺点–优点：二层转发速度快、效率高，适用于局域网或数据中心等规模较小的网络环境。
–缺点：二层转发只能在同一个广播域内进行，无法跨越不同的网络进行通信。
三、三层路由原理1.网络地址（IP地址）–IP地址是网络中设备的逻辑地址，用于标识设备所属的网络和主机。
–IP地址由32位二进制数表示，通常以点分十进制的方式显示。
2.路由表–路由表是路由器中存储的用于决策数据包转发的表格。
–路由表中包含了网络地址和下一跳路由器的信息。
3.三层路由过程–当主机A需要向主机B发送数据包时，主机A首先会将数据包封装成IP数据报。
二层报文转发流程
二层报文转发流程二层报文转发流程是指在网络通信中，数据从源设备发送到目标设备的过程。
在这个过程中，二层报文扮演着重要的角色，负责将数据从一个网络节点转发到下一个网络节点。
本文将详细介绍二层报文转发流程。
一、二层报文概述二层报文是以太网帧（Ethernet Frame）的一种形式，它包含了源MAC地址、目标MAC地址、数据以及一些控制字段。
以太网帧是数据链路层的数据单元，它在网络中扮演着数据传输的重要角色。
1. 源设备发送数据当源设备需要发送数据时，它会将数据封装成以太网帧。
首先，源设备会获取目标设备的MAC地址，这可以通过发送ARP请求来获取。
然后，源设备将目标MAC地址、源MAC地址、数据以及一些控制字段组成以太网帧。
2. 二层报文传递到交换机源设备发送的以太网帧会通过物理介质（如以太网电缆）传递到交换机。
交换机是一个多端口设备，它可以连接多个网络设备。
当以太网帧到达交换机时，交换机会根据目标MAC地址来决定将帧转发到哪个端口。
3. 交换机学习MAC地址当交换机接收到一个以太网帧时，它会检查帧中的目标MAC地址。
如果交换机的MAC地址表中已经记录了该目标MAC地址所对应的端口，那么它会直接将帧转发到对应的端口。
如果交换机的MAC地址表中没有记录该目标MAC地址，那么它会将该帧发送到除了接收端口之外的所有端口上。
4. 交换机广播帧当交换机接收到一个以太网帧，但MAC地址表中没有记录该目标MAC地址时，它会将该帧发送到除了接收端口之外的所有端口上。
这个过程称为广播（Broadcast）。
这样做的目的是为了让其他设备学习到该目标MAC地址。
5. 目标设备接收以太网帧当交换机将以太网帧发送到目标设备所在的端口时，目标设备会接收到该帧。
目标设备会检查帧中的目标MAC地址是否与自己的MAC 地址匹配。
如果匹配成功，目标设备会将帧解析出数据，并进行后续处理。
如果匹配失败，目标设备会丢弃该帧。
6. 目标设备发送响应如果目标设备需要向源设备发送响应数据，它会将数据封装成以太网帧，并以类似的方式发送给交换机。
linux 二层转发流程
linux 二层转发流程Linux二层转发流程一、引言在计算机网络中，二层转发是实现局域网内主机之间通信的关键技术之一。
Linux作为一种广泛使用的操作系统，其二层转发功能也相当强大。
本文将介绍Linux二层转发的流程及相关知识。
二、Linux二层转发的基本概念Linux二层转发是指在Linux操作系统上实现的局域网内主机之间的数据包转发。
在二层转发过程中，主要涉及到MAC地址的学习和转发、ARP协议的使用以及交换机的作用。
1. MAC地址的学习和转发在局域网中，每个网络设备都有一个唯一的MAC地址。
当主机A 要向主机B发送数据包时，首先需要知道主机B的MAC地址。
为了实现这一目的，主机A会发送一个广播帧，其中包含了主机B的IP地址。
当主机B接收到该广播帧后，会回复一个带有自己MAC 地址的数据帧给主机A。
主机A在收到回复后，会将主机B的MAC地址与其IP地址建立映射关系，以便后续的数据包转发。
2. ARP协议的使用ARP（Address Resolution Protocol）协议是一种广泛用于局域网中的协议，用于将IP地址映射到MAC地址。
当主机A需要向主机B发送数据包时，会首先查询自己的ARP缓存表，看是否已经有了主机B的MAC地址。
如果没有，则会通过ARP协议发送一个ARP 请求广播帧，请求其他主机告知主机B的MAC地址。
其他主机收到该请求后，如果MAC地址与请求匹配，则会回复一个ARP应答广播帧，告知主机A主机B的MAC地址。
主机A在收到应答后，会将主机B的MAC地址与其IP地址建立映射关系。
3. 交换机的作用交换机是局域网中的重要设备，用于实现数据包的转发。
当一台主机A要向主机B发送数据包时，主机A会将数据包发送到交换机。
交换机会根据数据包中的目标MAC地址进行转发。
如果交换机的MAC地址表中有与目标MAC地址匹配的条目，则直接将数据包转发给目标主机。
如果没有匹配的条目，则会将数据包广播到所有端口，以便于其他主机学习到目标主机的MAC地址。
交换机基本原理和转发过程
交换机基本原理和转发过程（李建昂 0023000149 专用设备/驱动科室）本文主要介绍了一下交换机的工作原理，通过本文能够熟悉交换机的原理并对二层交换的一些概念有较深的理解。
首先介绍一下几个设备。
我们经常会看到一些设备的名字，比如HUB、交换机等。
这些设备之间到底有什么区别和联系，下面就简单说一下。
1、Ethernet HUBEthernet HUB的中文名称叫做以太网集线器，其基本工作原理是广播技术（broadcast），也就是HUB从任何一个端口收到一个以太网数据帧后，它都将此以太网数据帧广播到其它所有端口，HUB不存储哪一个MAC地址对应于哪一个端口。
以太网数据帧中含有源MAC地址和目的MAC地址，对于与数据帧中目的MAC地址相同的计算机执行该报文中所要求的动作；对于目的MAC地址不存在或没有响应等情况，HUB既不知道也不处理，只负责转发。
HUB工作原理：(1) HUB从某一端口A收到的报文将发送到所有端口；(2) 报文为非广播报文时，仅与报文的目的MAC地址相同的端口响应用户A；(3) 报文为广播报文时，所有用户都响应用户A。
随着网络应用不断丰富，网络结构日渐复杂，导致传统的以太网连接设备HUB已经越来越不能满足网络规划和系统集成的需要，它的缺陷主要表现在以下两个方面：(1) 冲突严重——HUB对所连接的局域网只作信号的中继，所有物理设备构成了一个冲突域；(2) 广播泛滥2、二层交换技术二层交换机的出现能够在一定程度上解决HUB存在的缺陷——主要是冲突严重的问题，其与HUB的区别从大的方面来看可以分为以下三点：（1）从OSI体系结构来看，HUB属于OSI模型的第一层物理层设备，而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备。
也就意味着HUB只是对数据的传输起到同步、放大和整形的作用，对数据传输中的短帧、碎片等无法进行有效的处理，不能保证数据传输的完整性和正确性；而交换机不但可以对数据的传输做到同步、放大和整形，而且可以过滤短帧、碎片等。
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应用层 传输层 网络层 链路层 物理层 端系统
学习内容
1.交换机在网络中的位置 2.以太网帧结构
2.1 MAC地址介绍 2.2 以太网帧的封装
3.交换机数据转发机制
4.广播泛滥——VLAN的诞生
5.VLAN的二层转发机制
数据的封装：
2.1 MAC地址介绍
MAC地址有48位，但它通常被表示为12位的十六进制数，MAC地址全球唯 一，由IEEE对这些地址进行管理和分配。每个地址由两部分组成，分别是供应 商代码和序列号。其中前24位二进制代表该供应商代码，剩下的24位由厂商自 己分配 我们公司的交换产品MAC地址都是以00:0a:5a开头的。 MAC地址分类： 单播地址：第一字节最低位为0，如00-27-19-9B-07-26 多播地址：第一字节最低位为1，如01-27-19-98-07-26 广播地址：48位全为1，即FF-FF-FF-FF-FF-FF
5.4VLAN的出口规则
当Access端口发送帧时：
剥离802.1Q tag header，发出的帧为普通以太网帧。
发送方向
Access
当Trunk端口发送帧时： 当该帧的VLAN ID与端口的PVID不同时，直接透传； 当该帧的VLAN ID与端口的PVID相同时，则剥离802.1Q tag header
能同时属于多个 VLAN
可灵活配置
注意：三种端口模式在默认情况下，对其PVID所对应的VLAN报文都是 untagged状态。
学习内容
1.交换机在网络中的位置
2.以太网帧结构
3.交换机数据转发机制
4.广播泛滥——VLAN的诞生 5.VLAN的二层转发机制
5.1 5.2 5.3 5.4 VLAN 的划分 VLAN的入口规则 VLAN的转发规则 VLAN的出口规则
发送方向
Trunk
SVL机制的报文转发
1.交换机先根据目的MAC地址查MAC转发表，检查是否有匹配项； 2.若有匹配项，然后判断这个端口所属的VLAN是否和报文携带的VLAN信息对应的 VLAN相等，如果相等就转发，否则就丢弃。 3.如果根据目的MAC没有找到匹配项，则在报文所属的VLAN内进行广播（除源端 口）。
接收方向
Access
当Trunk端口收到帧时： 如果该帧不包含802.1Q tag header，将打上端口的PVID； 如果该帧包含802.1Q tag header，则不改变。
接收方向
Trunk
所以报文存在于交换机的内部一定是带有TAG头的。
5.3VLAN的转发规则
VLAN的加入使二层交换机的转发流程发生了相应的变化。由于交换机的报 文转发机制有两种——SVL和IVL，因此首先我们需要了解两种机制的区别： （1）SVL： Shared vlan learning，共享式vlan学习。在这种方式下，MAC地址在 整张表中是唯一的，一个MAC地址在地址表中只能有一条记录，一个MAC 只能被学习到一个端口上。 （2）IVL： Independent vlan learning，独立式vlan学习。在这种方式下，MAC 地址表在逻辑上可以被看成根据VLAN信息分成了很多张表，一个MAC地址 可学习到不同VLAN对应的“地址表”上。
TCI： 1、priority,这3为指明帧的优先级，一共8种（0-7）优先级，主要用于 当交换机阻塞时，优先发送优先级高的数据包。 2、CFI(Canoniacl Format Indicator),这1位主要用于总线型的以太网与 FDDI，令牌环网交换数据时的帧格式。 3、VLAN ID,这是一个12位的域，指明VLAN 的ID，2^12=4096，取值范围 是 0-4095，每个支持802.1Q协议的主机发送出来的数据包都会包含这个域，以指明 自己所属的VLAN
MAC1 VLAN1 PORT1
MAC2 VLAN1 PORT2
MAC1 VLAN1 PORT1
MAC2 VLAN2 PORT2
MAC2 VLAN2 PORT3 MAC3 VLAN3 PORT3
MAC3 VLAN3 PORT3
SVL IVL 注意：IVL方式仅仅是逻辑上的划分为多张表，物理上仍只存在一张表。
三种端口模式： （1）Access/untagged端口：若交换机上某端口所连设备（如PC）不能 识别802.1Q帧，则通常将该端口设置为Access模式。 （2）Trunk/tagged端口：若交换机上某端口所连设备（如交换机）能识别 802.1Q帧，则通常将其设置为Trunk模式。 （3）Hybrid端口：可灵活配置tagged/untagged VLAN。
4.3几个重要概念
Access端口、Trunk端口和Hybrid端口的区别：
端口模式
Access Trunk
所连设备
不支持802.1Q 支持802.1Q
所属VLAN
只能属于一个 VLAN 能同时属于多个 VLAN
在所属VLAN中的 状态
untagged tagged
Hybrid
支持或不支持的设 备均可
谢谢！
二层交换机存储转发流程 ——学习交流
学习内容：
了解二层交换机在网络中的位置及其工作原理 掌握二层交换机接收、处理和发送数据流程
• •
学习内容
1.交换机在网络中的位置
2.以太网帧结构
3.交换机数据转发机制
4.广播泛滥——VLAN的诞生
5.VLAN的二层转发机制
交换机在网络中的位置Fra bibliotek应用层 传输层 网络层 链路层 物理层 端系统 网络层 链路层 物理层 路由器 网络层 链路层 物理层 路由器 链路层 物理层 网桥
2.2以太网帧的封装
学习内容
1.交换机在网络中的位置 2.以太网帧结构 3.交换机数据转发机制
3.1 交换机工作基本原理 3.2 交换机数据转发流程
4.广播泛滥——VLAN的诞生 5.VLAN的二层转发机制
3.1交换机工作基本原理
早期交换机的转发机制： 直通转发，存储转发，无碎片转发。 交换机工作原理归纳起来，可以表述如下： （1）根据源MAC地址（SA）学习MAC地址表； （2）根据目的MAC地址(DA)查找MAC地址表表项；
4.3几个重要概念
三种ID：
（1）VID：802.1Q帧TAG字段所携带的表示该帧所属VLAN的ID。 （2）PVID：二层交换机上的所有端口必须指明的默认属于某个VLAN的 ID，缺省情况下PVID=1。
（3）Trunk Allowed VLAN ID：Trunk端口上必须标识的允许哪些VLAN报 文通过。
TAG头：
VLAN报文格式在原地之后增加了一个4个字节的802.1Q标签，其中包含了2个字节的标签协议标识TPID
（Tag Protocal Identifer，它的值是0x8100），以及2个字节的标签控制信息 TCI（Tag Control Information），TPID是IEEE定义的新的类型，标明这是加了802.1Q标签的报文。
（3）根据查找结果转发报文；
（4）采用地址自动学习和老化机制管理MAC地址表。
3.2交换机数据转发流程
交换机数据转发流程可用下图表示：
学习内容
1.交换机在网络中的位置
2.以太网帧结构
3.交换机数据转发机制
4.广播泛滥——VLAN的诞生
4.1 VLAN的使命 4.2 VLAN的标准—802.1Q 4.3 几个重要概念
5.VLAN的二层转发机制
4.1VLAN的使命
广播域：指的是网段中的一组设备，他们侦听在该网段上发送的所有广播。 冲突域：是一个以太网术语，指的是这样一种网络情形，即网段上的一台设备发送分组， 该物理网段上的其他所有设备都必须侦听它。 交换机的产生（CSMA/CD：载波侦听多路访问/冲突检测）使以太网告别了网络冲突，但是， 对其广播泛滥及安全性较低问题却仍束手无策。广播报文通过网络及交换机将传遍归 属于该局域网的所有主机，而该局域网内所有用户可以相互通信，使信息安全难以保 证。 VLAN的工作原则：将不需要相互通信的用户主机隔离起来，抑制广播域大小，解决广播泛 滥问题；提高网络信息安全。
IVL机制的报文转发
1.根据帧内Tag Header的VLAN ID查找MAC转发表，确定查找的范围； 2.根据目的MAC查找出端口，找到相应项则转发； 3.如果在MAC转发表中查找不到该目的MAC，则该报文将通过广播的方式在该 VLAN内所有端口转发（除源端口）；
MAC地址在不同方式的地址表中的存在形式可以形象的表示如下：
4.2VLAN的标准—802.1Q
IEEE 802.1q协议也就是“Virtual Bridged Local Area Networks”（虚拟桥接局域网， 简称“虚拟局域网”）协议，主要规定了VLAN的实现方法。 简而言之，802.1Q采用某种方式将用户主机发出的以太网帧打上特殊的标签（后 面我们称之为VLAN tag header），用以区别用户所属VLAN，这种含VLAN tag header 的帧，我们称之为802.1Q帧，如下图所示：
5.1VLAN的划分
VLAN的划分： 基于端口划分 基于MAC地址划分 基于IP划分 基于协议划分 VLAN的划分方式有多种，其中最常用的是基于端口划分方式。
5.2VLAN的入口规则
当Access端口收到帧时： 如果该帧不包含802.1Q tag header ，将打上端口的PVID； 如果该帧包含802.1Q tag header ，丢弃