交换网络二层技术
二层交换及三层交换和路由器的区别
二层交换及三层交换和路由器的区别网络传输中，路由器和交换机是常见的两个设备，它们在网络中负责不同的工作。
其中，交换机是指二层交换机和三层交换机。
二层交换机和三层交换机与路由器在网络传输中的能力和使用领域都有所不同。
接下来本文将讨论二层交换机、三层交换机和路由器的区别。
一、二层交换机二层交换机是在二层（数据链路层）操作的交换机。
其主要功能是在不同端口之间交换以太网帧，并将数据包转发到目标地址。
它的工作原理是将它所接收到的数据帧对象MAC地址表进行匹配，然后将数据帧传送到目标地址。
由于二层交换机仅在局域网内进行交换操作，它传输速度快，可以快速识别网络中的设备，并将数据传输到其中的目标设备。
二、三层交换机三层交换机是在三层（网络层）操作的交换机。
它已经超出了二层交换机的操作范畴，它不仅可以查找MAC地址表，而且可以查找IP地址表，并对网络流量进行处理和控制。
它是一种智能型交换机，不仅能够快速识别网络中的设备，并将数据传输到其中的目标设备中，还具有路由分组功能，能够在不同的VLAN之间进行转发。
三、路由器路由器也是在三层（网络层）操作的设备，它是一个具有智能型的网络设备，通过路由协议将网络流量转发到目的地。
路由器扮演着不同网络（LAN、WAN等）之间的中转桥梁。
路由器使用路由表来确定网络流量的最佳传输路径，可通过不同的网络之间进行数据的路由选择。
由于路由器是一种智能型设备，可以在复杂的网络环境中快速识别并处理网络流量，因此可扩展性强。
下面是二层交换机、三层交换机和路由器的一些关键区别：1、作用范围不同二层交换机主要用于局域网交换的设备之间的通讯，数据包不需要通过路由，直接在交换机内部完成数据交换。
三层交换机是在二层交换机的基础之上加入路由功能，可以根据IP地址来进行分组转发，不仅可以完成交换机的传输功能，还可以实现部分路由器的功能。
路由器主要用于不同的网络之间通讯的中转，通过路由协议来确定网络流量的最佳传输路径，因此可以实现复杂的网络架构。
以太网二层交换原理
PPP (RFC 1661) 封装 标 志 地 址 控 制 协 议 标 记 静 荷 填 充 域 F C S标 志
o 1 1 1 1 1 1 o 1 1 1 1 1 1 1 1 o o o o o o 1 1 1 或 2 字 节 可 变 可 变 2 / 4 字 节 o 1 1 1 1 1 1 o
网络号码为127.X.X.X，这样的网络号码用作本地软件回送测试（Loopback test）之用。 如：127.0.0.1
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10
IP路由
在路由器中，寻找一条将报文从信源机传往信宿机的传输 路径的过程，称之为寻径。在路由器中，寻径采用的是表驱动 的方式。
在 Internet 的各主机和网关上都包含一个路由表，指明去往 某信宿机的路径。在传送报文时，根据报文的目的地址，查找 路由表，得到一条去往目的地址的路径。
TB053001
以太网二层交换原理
ISSUE 1.0
2019/10/20
光网络产品课程开发室
1
学习目标
学习完本课程，您应该能够：
掌握以太网二层交换基本原理 掌握ET1二层交换基本原理
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2
参考资料
《SS61ET1S单板开局指导书》 《SS42ET1O单板开局指导书》
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Reverse Address Resolution Protocol Internet控制报文协议ICMP
Internet Control Message Protocol
二层交换技术介绍
VLAN配置举例
管理vlan配置： 管理vlan配置需要在设备命令行方式进行：
VLAN配置举例
局端vlan配置：
VLAN配置举例
远端数据业务vlan配置：
VLAN配置举例
远端iptv业务vlan配置：
VLAN配置举例
远端语音业务vlan配置：
VLAN机制小结
由若干VLAN桥组成 VLAN桥的端口有：端口状态、出入口规则等 VLAN桥的端口组成拓扑结构 拓扑结构的生成和维护 滤波规则 查询滤波数据库进行帧转发 动态生成滤波数据库 动态学习机制 GVRP对拓扑结构管理 上层配置
VLAN桥的操作规则——桥操作
滤波和中继转发信息内容：
g) 对与桥端口相关的PVID进行明确配置 h) 对每个端口可接收帧类型参数进行配置 i) 对每个桥端口入口滤波器使能进行配置 j) 通过GVRP自动配置动态VLAN注册Entry k) 通过静态VLAN注册Entry对GVRP操作相关的管理控制信息进行明确配 置 l) j) 通过对网络通信的观察对相关VLAN中的MAC地址进行自动学习 对每个端口的出口进行标签配置
PVLAN技术
人们在传统VLAN的基础上引入新的机制，所有服务器在 同一个子网中，但服务器只能与自己的默认网关通信。这 一新的VLAN特性就是专用VLAN（Private VLAN）。
VLAN的局限
VLAN的限制：交换机固有的VLAN数目的限制； 复杂的STP：对于每个VLAN，每个相关的Spanning Tree的拓扑都需要管理； IP地址的紧缺：IP子网的划分势必造成一些IP地址的浪 费； 路由的限制：每个子网都需要相应的默认网关的配置。
PVLAN基本概念
3.“Secondary VLAN”的属性 “Secondary VLAN”有两种属性：一种是“isolated”，我 们把它叫做“Isolated VLAN”；另一种是“community”， 我们把它叫做“Community VLAN”。一个“Secondary VLAN”必须、且只能被赋予其中某一种属性。这两种属性 的“Secondary VLAN”都有一些规则，下面我们会讲到。
03 二层技术-以太网交换命令参考-以太网端口命令
目录
1 以太网端口配置命令 .......................................................................................................................... 1-1 1.1 以太网端口通用配置命令 .................................................................................................................. 1-1 1.1.1 default..................................................................................................................................... 1-1 1.1.2 description ........................................................................................
二层交换数据帧的处理过程
二层交换数据帧的处理过程二层交换是一种在网络中传输数据帧的技术。
它通过学习和构建转发表，将接收到的数据帧从一个端口转发到另一个端口，以实现网络中主机之间的数据通信。
以下是二层交换数据帧的处理过程：1.数据帧的接收：当网络上的主机A发送数据帧到二层交换机上时，交换机会通过物理接口接收数据帧。
这些数据帧包含目标MAC地址、源MAC地址和数据等信息。
2.MAC地址的学习：交换机会将数据帧中的源MAC地址和连入该接口的端口关联起来，并将其添加到转发表中。
转发表记录了端口和对应的MAC地址信息。
3.转发表的查询：当交换机接收到新的数据帧后，会首先查找转发表，以确定目标MAC 地址关联的端口。
如果转发表中存在目标MAC地址的记录，则将数据帧转发到相应的端口。
否则，交换机将广播数据帧到所有端口（除了接收到该数据帧的端口），以寻找目标主机。
4.广播和洪泛限制：如果交换机无法在转发表中找到目标MAC地址的记录，它将向该数据帧的源地址以外的所有端口广播该数据帧。
这样，在网络中的所有主机都能接收到该数据帧。
为了避免网络中的洪泛现象，交换机会限制广播的范围，只在必要的范围内广播。
5.数据帧的转发：当交换机确定了数据帧的目标MAC地址的对应端口后，它会将该数据帧转发到该端口。
这样，交换机只需将数据帧发送到目标主机，而不需要广播到整个网络。
6.涉及多个交换机的转发：如果目标主机不在当前交换机直接连入的网络中，而是在其他交换机的网络中，交换机会根据目标主机所在的网络段转发数据帧到相应的交换机。
这个过程被称为跨交换机转发。
7.数据帧的剥除：当数据帧到达目标主机所连接的交换机时，数据帧将从交换机的端口发送到目标主机的NIC（网络接口控制器）。
在目标主机上，数据帧将被剥离，以提取数据帧中的数据。
剥离后的数据将被目标主机的操作系统处理，并传递给适当的应用程序进行处理。
通过上述的处理过程，二层交换可以实现高效的数据传输，同时也能减少网络中的广播和洪泛现象，提高整个网络的性能和可靠性。
计算机网络应用 二层交换原理
计算机网络应用二层交换原理
二层交换机工作于OSI参考模型的数据链路层，在数据链路层中数据传输的基本单位为“帧”，二层交换机能够识别数据帧中的MAC地址信息，然后根据MAC地址进行数据帧的转发，并将这些MAC地址与对应的端口号记录在内部的地址列表中。
简而言之，二层交换就是交换机能够根据MAC地质表转发数据帧。
其交换原理如下：
当交换机从端口收到数据帧后，首先分析数据帧头部的源MAC地址和目的MAC地址，并找出源MAC地址对应的交换机端口。
然后，从MAC地址表中查找目的MAC地址对应的交换机端口。
如果MAC地址表中存在目的MAC地址的对应端口，则将数据帧直接发送到该对应端口。
如果MAC地址表中没有与目的MAC地址的对应端口，则将数据帧广播到交换机所有端口，待目的计算机对源计算机回应时，交换机学习目的MAC地址与端口的对应关系，并将该对应关系添加至MAC地址表中。
添加原理图。
这样，当下次再向该MAC地址传送数据时，就不需要向所有端口广播数据。
并且，通过不断重复上面的过程，交换机能够学习到网络内的MAC地址信息，建立并维护自己内部的MAC地址表。
如图8-15所示，为二层交换机工作原理示意图。
图8-15 二层交换原理。
二层交换技术介绍(二)STP与trunk
生成树协议-STP
端口三种角色，四种状态
root port
-根端口
designated port-指定端口
no-disignated port –非指定端口
生成树协议-STP
根端口
根端口只出现在指定桥上
与根桥直接相连的端口或者到根桥最短的端口
如果到根桥端口不止一条，则比较每条连接的花费
如果花费相同，则比较port id.
生成树协议-STP
生成树协议——STP
生成树协议——STP
STP的局限
30秒内恢复一个连接，在LAN环境可以接受，但目前以太
网络有更多的实时应用，语音/视频等，30秒不可忍受。
RSTP应运而生
生成树协议-STP
协议主要工作流程
（1）确定网桥角色
（2）确定端口角色和状态
生成树协议-STP
端口镜像
端口镜像通过一个或多个端口的数据复制到指定的端口上，从而可进行实 时 的 网 络 流 量 分 析 和 错 误 诊 断 等 。
端口镜像
AN5116-02提供的MIRROR功能
烽火通信科技股份有限公司 2008年2月
我们可以通过将多条线路联合到一起的方式，利用链路汇集技术来提高访问公共网 络的能力。在企业的网络中也可以利用链路汇集技术在吉比特以太网交换机之间建 立连接速度达吉比特极的骨干连接。
端口中继
链路汇聚采用的标准是 IEEE 802.3ad，该标准列出的链路汇集技术的主 要目标如下：
以太网交换及二层协议培训
以太网交换及二层协议培训一、以太网交换概述以太网是一种常用的局域网技术，通过以太网交换可以构建高速、可靠的网络环境。
以太网交换是指在局域网中使用交换机将数据包从一个端口转发到另一个端口，并通过合适的算法来决定数据包的转发路径。
以太网交换可以提供快速的数据转发、广播域划分、数据冲突的避免等功能。
二、以太网交换的基本原理以太网交换的基本原理是通过学习和转发机制实现数据包的转发。
当交换机收到一个数据包时，交换机会根据数据包中的目的MAC地址来学习源MAC地址与端口的对应关系，同时建立转发表。
之后，当交换机收到数据包时，交换机会检查转发表，根据目的MAC地址找到对应的端口，并将数据包转发到对应的端口上。
如此反复，数据包可以在交换机之间快速、准确地转发。
三、以太网交换的优势相比传统的集线器，以太网交换具有以下优势：1.提供更高的带宽：以太网交换可以同时传输多个数据包，大大提高了局域网的带宽。
2.提供更快的转发速度：交换机使用专用的硬件进行转发，而不需要进行广播，因此具有更快的转发速度。
3.实现广播域划分：以太网交换可以将局域网划分为多个广播域，可以减少广播带来的网络拥塞。
4.避免冲突：通过学习和转发机制，以太网交换可以避免数据冲突，提高了数据传输的稳定性和可靠性。
四、二层协议的概念二层协议又称为数据链路层协议，主要用于控制物理链接和局域网内的数据传输。
二层协议是在物理层之上建立的，用于解决数据包的传输问题。
常见的二层协议有以太网协议、令牌环协议等。
五、以太网交换的二层协议以太网交换使用的主要二层协议是以太网协议，它定义了数据包的格式以及数据包的传输规则。
以太网协议在数据包中使用MAC地址来标识设备，通过MAC地址实现数据包的转发和定位。
以太网协议还包括了一些控制帧，用于实现数据链路的控制和管理。
六、以太网交换的改进和发展随着网络的发展，以太网交换也不断进行改进和发展。
其中一项重要的改进是VLAN（虚拟局域网）技术的应用。
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。
二层隔离三层互通原理
二层隔离三层互通原理在传统的网络架构中，二层交换机主要用于实现局域网之间的互通，而三层交换机主要用于实现广域网之间的互通。
但是，为了保护不同网络之间的安全性，通常会通过二层隔离的方式来隔离不同的网络，防止不同网络之间的干扰。
具体而言，二层隔离可以通过以下几种方式来实现：1.VLAN隔离：VLAN是一种虚拟局域网技术，可以将不同的网络逻辑上划分为不同的VLAN，实现彼此之间的隔离。
每个VLAN通过交换机进行管理，交换机根据网络上的设备MAC地址进行转发，实现网络之间的隔离。
2.动态隔离：动态隔离通过交换机或路由器动态地分配IP地址和端口，实现不同网络之间的隔离。
通过此方式，可以实现IP地址和端口之间的映射，确保不同网络之间的数据包互相隔离。
3.ACL隔离：ACL（访问控制列表）是一种基于规则的安全策略，可以实现对网络流量的控制和过滤。
可以通过配置ACL规则来限制不同网络之间的流量，并实现网络的隔离。
在实现了二层隔离之后，为了实现不同网络之间的通信，可以通过三层互通来实现。
1.静态路由：静态路由是一种手动配置的路由策略，管理员需要手动配置不同网络之间的路由表。
通过静态路由表的配置，可以实现不同网络之间的通信。
2.动态路由：动态路由是一种自动学习路由策略的方式，通过交换机或路由器之间的协议，可以自动学习网络拓扑信息，自动更新路由表，实现不同网络之间的通信。
3.VRF隔离：VRF（虚拟路由转发）是一种隔离不同网络的技术，通过在网络设备上创建多个VRF实例，可以实现不同VRF之间的隔离和通信。
总的来说，二层隔离三层互通原理通过二层隔离技术保护不同网络之间的安全性，通过三层互通技术实现不同网络之间的通信。
这种架构可以确保网络之间的隔离和互通，提高网络的安全性和稳定性，同时有效地实现资源共享和信息传递。
二层交换的工作原理
二层交换的工作原理
二层交换是一种在局域网中通过数据包的目标MAC地址来进行转发的网络交换技术。
其工作原理如下：
1. 数据链路层帧格式：二层交换使用数据链路层帧来进行数据的传输。
帧中包含源MAC地址和目标MAC地址，以及其他控制信息。
2. MAC地址学习：交换机通过监听网络中的数据帧，并从中提取源MAC地址和接口信息，并将其存储在交换机的转发表中。
这样交换机就能够学习到不同设备所在的接口。
3. 存储和转发：当交换机接收到一个数据帧时，它首先会检查目标MAC地址。
如果目标MAC地址在转发表中存在，交换机就会将该帧转发到对应的接口上；如果目标MAC地址不在转发表中，交换机会将该帧广播出去，以寻找目标设备并学习其位置。
4. 广播和筛选：在初始阶段，交换机需要将数据帧广播到所有接口上，以便学习网络中的设备和其位置。
但随着学习到设备位置的增多，交换机会根据转发表中的信息，只将数据帧转发到目标设备所在的接口上，从而减少网络中的广播流量。
5. 冲突域隔离：二层交换可以将网络中的设备隔离成不同的冲突域，从而提高网络的效率。
当交换机将数据帧转发到目标设备时，其他接口上的设备不会收到该帧，从而避免了冲突。
总结：二层交换通过学习和转发数据帧的方式，实现了局域网中设备之间的通信。
它能够智能地将数据帧转发到目标设备所在的接口，避免了广播带来的网络拥塞和冲突。
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。
什么是二层交换和三层交换
什么是二层交换和三层交换！三层交换机使用了三层交换技术简单地说，三层交换技术就是：二层交换技术＋三层转发技术。
它解决了局域网中网段划分之后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。
什么是三层交换三层交换（也称多层交换技术，或IP交换技术）是相对于传统交换概念而提出的。
众所周知，传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层——数据链路层进行*作的，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。
简单地说，三层交换技术就是：二层交换技术＋三层转发技术。
三层交换技术的出现，解决了局域网中网段划分之后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。
三层交换原理一个具有三层交换功能的设备，是一个带有第三层路由功能的第二层交换机，但它是二者的有机结合，并不是简单地把路由器设备的硬件及软件叠加在局域网交换机上。
其原理是：假设两个使用IP协议的站点A、B通过第三层交换机进行通信，发送站点A在开始发送时，把自己的IP地址与B站的IP地址比较，判断B站是否与自己在同一子网内。
若目的站B与发送站A在同一子网内，则进行二层的转发。
若两个站点不在同一子网内，如发送站A要与目的站B通信，发送站A要向“缺省网关”发出ARP(地址解析)封包，而“缺省网关”的IP地址其实是三层交换机的三层交换模块。
当发送站A对“缺省网关”的IP地址广播出一个ARP请求时，如果三层交换模块在以前的通信过程中已经知道B站的MAC地址，则向发送站A回复B的MAC地址。
否则三层交换模块根据路由信息向B站广播一个ARP请求，B站得到此ARP请求后向三层交换模块回复其MAC地址，三层交换模块保存此地址并回复给发送站A,同时将B站的MAC地址发送到二层交换引擎的MAC 地址表中。
从这以后，当A向B发送的数据包便全部交给二层交换处理，信息得以高速交换。
由于仅仅在路由过程中才需要三层处理，绝大部分数据都通过二层交换转发，因此三层交换机的速度很快，接近二层交换机的速度，同时比相同路由器的价格低很多。
简述二层交换机工作原理
简述二层交换机工作原理一、引言二层交换机是网络中常见的设备之一，其主要作用是在局域网内实现数据的快速转发和交换。
本文将详细介绍二层交换机的工作原理。
二、二层交换机的概述二层交换机又称为数据链路层交换机，其主要功能是在局域网内实现数据帧的转发和交换。
它可以学习网络设备的MAC地址，并根据MAC地址进行转发，从而提高数据传输效率和网络性能。
三、二层交换机的工作原理1. MAC地址学习当一个设备发送数据帧到二层交换机时，它会检查该帧中的源MAC地址，并将该地址添加到自己的MAC地址表中。
如果MAC地址表中已经存在该地址，则更新该条目的时间戳；如果不存在，则添加一条新纪录。
2. MAC地址表MAC地址表是二层交换机存储已知MAC地址和对应端口信息的地方。
当一个数据帧到达时，二层交换机会检查目标MAC地址是否在其MAC地址表里面，如果存在，则直接将该帧转发到对应端口；如果不存在，则向所有端口广播该帧。
3. 广播和洪泛当一个未知目标MAC地址到达时，为了确保所有设备都能接收到该帧，二层交换机会向所有端口广播该帧。
这种方式称为广播。
当广播过多时，可能会导致网络拥塞，因此二层交换机会采用洪泛方式来减少广播次数。
4. 网络环路当一个数据帧在网络中存在环路时，可能会导致数据包重复发送和网络拥塞。
为了解决这个问题，二层交换机采用了STP协议（Spanning Tree Protocol），它可以通过选择一个根桥和一些备选桥的方式来消除网络环路。
5. VLANVLAN（Virtual Local Area Network）是一种虚拟局域网技术，它可以将一个物理局域网划分成多个逻辑上的子网。
二层交换机可以支持VLAN功能，从而实现不同VLAN之间的隔离和通信。
四、总结本文介绍了二层交换机的工作原理，包括MAC地址学习、MAC地址表、广播和洪泛、STP协议以及VLAN技术等方面。
通过深入了解二层交换机的工作原理，我们可以更好地理解和应用这种设备，并提高网络性能和安全性。
交换机的二层通信原理和配置
交换机的二层通信原理和配置1.引言1.1 概述交换机作为网络中的重要设备之一，扮演着实现局域网内计算机通信的关键角色。
它可以通过学习和记录设备的MAC地址，将数据包从一个端口转发到另一个端口，实现快速、准确的数据传输。
二层通信则是指在局域网内，通过交换机传输数据的过程。
在二层通信中，数据包是以帧的形式传递的。
每个帧包含源MAC地址和目的MAC地址，交换机通过分析这些地址信息，可以将数据包准确地发送到目的设备。
交换机会保存目的MAC地址，以便日后再次传输时能够直接发送，提高通信的效率。
交换机的配置对于实现稳定的二层通信至关重要。
基本配置包括设置交换机的主机名称、IP地址和子网掩码等，这些信息可以帮助交换机与其他设备进行正常通信。
此外，还可以配置VLAN、端口速率和双工模式等高级设置，以满足不同网络环境下的需求。
总结来说，本文将介绍交换机的二层通信原理和配置。
首先，我们将详细解释什么是二层通信，以及其原理和工作原理。
然后，我们将探讨交换机的基本配置和高级配置，以帮助读者了解如何正确地配置交换机以实现稳定的网络通信。
最后，我们将总结二层通信原理和强调交换机配置的重要性，希望能为读者提供有关交换机的全面知识。
1.2文章结构1.2 文章结构在本篇文章中，我们将首先介绍交换机的二层通信原理，包括什么是二层通信以及其原理。
接着，我们将详细讨论交换机的配置，包括基本配置和高级配置。
最后，我们将对整篇文章进行总结，强调二层通信原理的重要性以及交换机配置的重要性。
通过这样的文章结构，读者将能够全面了解交换机的二层通信原理以及如何进行相应的配置。
我们希望通过这篇文章，读者能够获得对交换机的深入理解，并能够灵活应用这些知识进行网络的建设和优化。
1.3 目的本文的目的是探讨交换机的二层通信原理和配置。
通过了解二层通信的基本概念和原理，以及熟悉交换机的配置方法，读者将能够深入了解网络中数据在二层之间是如何传递的，并掌握如何正确配置交换机以确保网络的顺畅运行。
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。
二层漫游的原理 -回复
二层漫游的原理-回复二层漫游的原理:二层漫游是一种允许设备在不同的局域网(LAN)上进行漫游（即无缝切换）的技术。
它主要用于无线局域网（WLAN）中，允许用户在不断变化的网络环境中自由移动，同时保持与网络的连接。
在本文中，我们将详细介绍二层漫游的原理，包括漫游过程、数据包转发以及几种常见的二层漫游协议。
一. 二层漫游的过程在了解二层漫游的具体原理之前，首先需要了解漫游过程。
简单来说，漫游是指用户设备从一个访问点(AP)移动到另一个AP，并且在此过程中保持与网络的连接。
漫游过程可以分为以下几个步骤：1. 扫描：当用户设备感知到自身的信号弱或者丢失信号时，它会开始扫描周围的AP来寻找新的AP。
扫描的方式通常分为主动扫描和被动扫描，主动扫描是设备发送特定的请求来寻找AP，而被动扫描是设备监听周围的AP广播。
2. 关联：一旦扫描到新的AP，用户设备将与新的AP建立关联。
在这个过程中，设备将向新的AP发送关联请求，并提供身份验证和安全参数等信息。
3. 授权：新的AP收到关联请求后，会进行身份验证和授权。
这个过程包括验证设备的身份、检查设备的权限以及为设备分配IP地址等。
4. 切换：完成授权后，用户设备与新的AP建立连接，并且断开与旧AP 的连接。
在切换过程中，设备可能会经历短暂的断连时间，但是用户通常不会察觉到这个切换。
二. 数据包转发在二层漫游过程中，有效地转发数据包是至关重要的。
为了实现这一点，网络中的交换机需要知道用户设备所处的位置，并且能够将数据包从旧的AP转发到新的AP。
为了实现数据包的转发，交换机通常使用以下两种技术：1. 数据包跟踪：交换机会自动跟踪设备的MAC地址，并且会将设备所在的端口与其MAC地址进行绑定。
当设备移动到新的AP时，交换机会更新设备的位置信息，并将数据包转发到新的AP。
2. 端口镜像：在某些情况下，交换机没有直接与AP相连，因此无法直接跟踪设备的位置。
为了解决这个问题，交换机可以将与AP相连的端口镜像至其他端口。
二层交换机,三层交换机和路由器的基本工作基础学习知识原理
二层交换机:二层交换技术是发展比较成熟,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.具体如下:(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;(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三层交换机: 三层交换技术就是将路由技术与交换技术合二为一的技术。
在对第一个数据流进行路由后,它将会产生一个MAC地址与IP地址的映射表,当同样的数据流再次通过时,将根据此表直接从二层通过而不是再次路由,从而消除了路由器进行路由选择而造成网络的延迟,提高了数据包转发的效率.路由器:传统地,路由器工作于OSI七层协议中的第三层,其主要任务是接收来自一个网络接口的数据包,根据其中所含的目的地址,决定转发到下一个目的地址。
因此,路由器首先得在转发路由表中查找它的目的地址,若找到了目的地址,就在数据包的帧格前添加下一个MAC地址,同时IP数据包头的TTL(Time To Live域也开始减数,并重新计算校验和。
当数据包被送到输出端口时,它需要按顺序等待,以便被传送到输出链路上。
路由器在工作时能够按照某种路由通信协议查找设备中的路由表。
如果到某一特定节点有一条以上的路径,则基本预先确定的路由准则是选择最优(或最经济的传输路径。
由于各种网络段和其相互连接情况可能会因环境变化而变化,因此路由情况的信息一般也按所使用的路由信息协议的规定而定时更新。
主要区别:二层交换机工作在数据链路层,三层交换机工作在网络层,路由器工作在网络层。
具体区别如下:二层交换机和三层交换机的区别:三层交换机使用了三层交换技术三层交换(也称多层交换技术,或IP交换技术是相对于传统交换概念而提出的。
众所周知,传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层——数据链路层进行*作的,而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。
二层交换及三层交换和路由器的区别
二层交换及三层交换和路由器的区别1二层交换技术二层交换技术是发展比较成熟，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。
具体如下：(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;(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。
2三层交换技术三层交换技术就是将路由技术与交换技术合二为一的技术。
在对第一个数据流进行路由后，它将会产生一个MAC地址与IP地址的映射表，当同样的数据流再次通过时，将根据此表直接从二层通过而不是再次路由，从而消除了路由器进行路由选择而造成网络的延迟，提高了数据包转发的效率。
3路由器传统地，路由器工作于OSI七层协议中的第三层，其主要任务是接收来自一个网络接口的数据包，根据其中所含的目的地址，决定转发到下一个目的地址。
因此，路由器首先得在转发路由表中查找它的目的地址，若找到了目的地址，就在数据包的帧格前添加下一个MAC 地址，同时IP数据包头的TTL(Time To Live)域也开始减数，并重新计算校验和。
当数据包被送到输出端口时，它需要按顺序等待，以便被传送到输出链路上。
路由器在工作时能够按照某种路由通信协议查找设备中的路由表。
如果到某一特定节点有一条以上的路径，则基本预先确定的路由准则是选择最优(或最经济)的传输路径。
由于各种网络段和其相互连接情况可能会因环境变化而变化，因此路由情况的信息一般也按所使用的路由信息协议的规定而定时更新。
4主要区别二层交换机工作在数据链路层三层交换机工作在网络层路由器工作在网络层5详细对比1、二层交换机和三层交换机的区别：简单地说，三层交换技术就是：二层交换技术+三层转发技术。
它解决了局域网中网段划分之后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。
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5、甲再ping乙，可捕获802.1q数据
生成树技术
生成树协议数据单元
生成树形成过程
A0-11-23-B1-0D-01
根-交换机
指定端口 A0-11-23-B1-0D-02 根-PORT
指定端口 根-PORT A0-11-23-B1-0D-03
指定端口
根-PORT
A0-11-23-B1-0D-04
提纲
• VLAN技术及其应用 • 生成树技术 • 快速生成树协议（802.1w） • 生成树协议与虚拟局域网 （IEEE802.1s） • 链路聚合 • 端口MAC绑定
VLAN技术及其应用
PVID与VID
PVID和VID
• Access端口——接终端设备的
1
2
PVID 值
3 VID 值
PVID和VID
新的BPDU处理方式
• 每台交换机主动将其BPDU每2秒发送一次 • 更快的信息超时机制 • 接受上游交换机的BPDU
快速生成树的收敛过程
• 生成树收敛过程
root
A
B
C
D
边缘端口和工作模式
• 快速生成树收敛过程
root
A
B
C
D
请求/确认序列
2、同步状态（替换端口不变化） 替换端口
2
2、同步状态（指定端口block）
– 将sw1的某根网线断开再接上，使用show spanning-tree命令查看 交换机的生成树状态已经稳定后停止PC中的抓包过程查看，分析。
生成树协议与虚拟局域网
VLAN30
VLAN10
VLAN20
不需要生成树，没有环路
生成树协议与虚拟局域网
Vlan10；20；30
trunk
Vlan10；20；30
。。。
使用MSTP实现链路负载分担
V30
SW1
SW2
V10
TRUNK
V20
SW3
V20
SW4
V10
V20
V30
V10
V20
V30
Vlan 10使用线路
SW3
V10
SW2
V10
SW4
V10
Vlan 20 使用线路
SW1
SW2
V20
SW3
V20
SW4
V20
V20
Vlan 30 使用线路
V30
SW1
交换机
a
c
e
g
b
d
f
• 参考指导书实验二
24
课堂实验
24
1
9
MAC-A MAC-B
1
9
MAC-C MAC-D
VLAN数据转发过程分析
VLAN 延伸实验1
VLAN10
2端口 10端口
VLAN20
1端口
20端口
甲
乙 甲乙相同网段，是否可ping通？
VLAN延伸实验2
VLAN20 丙
VLAN10
甲和乙通信报文，丙是否可通过镜像截获？
放弃
端口处于活动状态 No No
学习MAC地址 No No
Listening
放弃
Yes
No
Learning
学习
Yes
Yes
Forwarding
转发
Yes
Yes
新的BPDU格式
01234567
拓扑变化确认
同意
转发 学习
端口作用 请求
00 未知作用 01 替换或备份端口 10 根端口 11 指定端口
(拓扑变化)
G
100/300
• SVL：
– 以MAC为主键进行储存
端口 端口1 端口24
MAC地址 VIDLeabharlann A100G
100，300
设备只允许一个MAC地址对应一个vlan
端口 端口1 端口24
MAC地址 VID
A
100
G
100
端口 端口1 端口24
MAC地址 VID
A
100
G
300
课堂实验-SVLorIVL
• 参考指导书实验一
1
2
sw1
sw2
2
1
快速生成树协议（802.1w）
端口作用
• 备份端口是：
– 指定端口到生成树树叶的路径的备份
• 替代端口
– 提供了对交换机当前根端口的替换选择
根端口 替换端口
根交换机
指定端口
指定端口
根端口
指定端口
备份端口
端口状态
STP状态 RSTP 端口状态
Disabled
放弃
Blocking
甲
乙
VLAN延伸实验3
• 给定设备，交换机1台， PC2台，网线2条，抓 包软件。
• 设计网络拓扑 • 目标：捕获802.1q数据 • ……
参考拓扑
Trunk，pvid=1 vlan10
乙
1、甲与乙相同网段地址
2、交换机划分vlan10，加入两个端口
3、甲和乙接入vlan10端口互ping
甲
4、将乙移至TRUNK端口，开启抓包
指定端口 阻塞端口
生成树状态
• 阻塞：处于阻塞状态的端口不转发数据帧 但可接受并处理BPDU
• 监听：不转发数据帧，但检测BPDU（临时 状态）
• 学习：不转发数据帧，但学习MAC地址表 （临时状态）
• 转发：可以传送和接收数据帧
生成树的收敛
2
3
DSW1
1 2
sw1
课堂实验
sniffer
DSW1
路中某端口成为阻塞状态。 – 分析vlan20的拓扑结构，改变实例2的相关交换机参数确保备份链
路中某端口成为阻塞状态。 – 分析vlan30的拓扑结构，改变实例3的相关交换机参数确保备份链
路中某端口成为阻塞状态。 – 使用交换机中show spanning-tree命令查看当前状态，确认配置成
替换端指口定端口
3
2
4
指定端口
3
A
2、同步状4、态发（送边请缘求B端P口DU不变化）
4
A
1
3、确认包
1
0
root
1、请求包
0
root
4、变为转发状态
• 理解生成树协议的收敛过程
PC1
课堂实验
sw1
sw2
PC2
– 按照拓扑图连接交换机和PC机
– 在PC1和PC2中分别启动sniffer抓包软件开启捕获BPDU数据的过 程。
SW3
V30
SW4
V30
课堂实验
• 实现多实例生成树下的链路负载均衡和相互备份。
– 拓扑如上胶片，四台交换机 – 配置四台交换机的vlan和trunk接口 – 在四台交换机的MST生成树配置模式配置MST区域名称保持一致 – 分别在四台交换机中配置实例1、2、3对应vlan10、20、30 – 分析vlan10的拓扑结构，改变实例1的相关交换机参数确保备份链
trunk
trunk
Vlan10；20；30
多生成树协议MIESETEP802.1s
• MST：多实例生成树 • Instance：实例
常见术语
Mst区域（MST area），统一area 标识
实例1（instance 1） 实例2（instance 2）
vlan10 vlan20
vlan30 vlan40
• Trunk端口
– 接支持802.1q的网络中间设备接口
4
5
6
理解交换机对数据的处理过程
A
1
2
Access端口
B
1
2
Access端口
3
4
Trunk端口
包颜色和 我的PVID
一样
3
4
Trunk端口
SVL与IVL
• IVL:
– 以MAC＋VID为主键进行储存
端口 MAC地址 VID
端口1
A
100
端口24