二层交换机原理
二层交换机 原理
二层交换机原理
二层交换机是一种网络设备，它通过学习和转发数据帧的目的MAC地址来实现数据转发。
它在OSI模型的数据链路层工作，主要用于局域网中的数据转发和广播。
二层交换机的原理是基于MAC地址表进行数据转发。
当二层
交换机收到一个数据帧时，它会从数据帧中提取出目的MAC
地址，并将该地址与其内部的MAC地址表进行匹配。
如果MAC地址表中已经存在目的MAC地址对应的端口信息，二层交换机会将数据帧转发到匹配的端口上。
这样，数据就可以直接从源设备发送到目的设备，而不需要通过所有的端口广播。
如果MAC地址表中没有目的MAC地址对应的端口信息，或
者目的MAC地址对应的端口信息已经过期（例如，设备已经
从网络中移除），二层交换机会通过广播的方式将数据帧发送到所有的端口上。
同时，它也会尝试学习该目的MAC地址的
来源，并将该信息添加到MAC地址表中，以便下次转发时使用。
二层交换机的优点是可以提高局域网的传输效率和安全性。
它可以根据MAC地址进行有针对性的转发，减少了数据的传输
范围，从而提高了传输速度。
同时，由于数据只在目的设备所在的端口上被转发，它也可以防止未经允许的设备获取到数据。
总之，二层交换机通过学习和转发目的MAC地址来实现数据的有选择性转发，提高了数据传输的效率和安全性。
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。
二层交换机原理
⼆层交换机原理⼀、⼆层交换机基本原理 ⼆层交换机通过解析和学习以太⽹帧的源MAC来维护MAC地址与端⼝的对应关系（保存MAC与端⼝对应关系的表称为MAC表），通过其⽬的MAC来查找MAC表决定向哪个端⼝转发。
⼆、以太交换机的功能 （1）维护MAC地址表、MAC寻址 （2）数据帧的转发及过滤 （3）⼆层环路避免及链路冗余 （4）终端设备的接⼊三、MAC地址及MAC地址表 交换机查看数据帧的⼆层头部，在⾃⼰的MAC地址表中查找MAC地址，然后将数据帧从特定的端⼝转发出去。
（1）⼆层交换机的功能就是透传数据，不改变数据包中的源MAC地址和⽬的MAC地址 （2）⼆层交换机只关注数据包中的⽬的MAC地址，来进⾏数据转发 （3）⼆层交换机对数据包的转发，根据的是MAC地址表四、MAC地址 （1）MAC地址有48bit，通常被表⽰为点分⼗六进制数来表⽰ （2）MAC地址分为单播、组播和⼴播MAC地址三类 （3）MAC地址全球唯⼀，由IEEE对这些地址进⾏管理和分配 （4）每个地址由两部分组成，分别是⼚商代码和序列号。
其中前24bit位⼆进制代表供应商代码，余下的24bit位由供应商⾃⼰分配五、为什么需要VLAN （1）缺省情况下，交换机的所有端⼝均属于同⼀个⼴播域 （2）当⽹络中的交换机数量特别多时，⼴播域变得特别庞⼤，⽹络中可能会被⼤量的⼴播包损耗资源 （3）⽆法根据业务需求灵活的规划逻辑单元 注：VLAN（Virtual Local Area Network）即虚拟局域⽹，是将⼀个物理的端⼝在逻辑上划分成多个⼴播域的通信技术，VLAN内的主机可以直接通信，⽽VLAN间不能直接互通，从⽽将⼴播报⽂限制在⼀个VLAN内。
六、VLAN的作⽤ （1）不同的VLAN是不同的⼴播域，通常会使⽤不同的IP⽹段 （2）可根据业务需要灵活的进⾏VLAN的规划 （3）不同的VLAN之间⽆法进⾏⼆层互访七、VLAN知识点⼩结 （1）⼀个VLAN中所有设备都是在同⼀个⼴播域内，不同的VLAN为不同的⼴播域 （2）VLAN之间互相隔离，⼴播不能跨越VLAN传播，因此不同VLAN之间的设备⼀般⽆法互访（⼆层互访），不同VLAN间需通过三层设备实现相互通信 （3）⼀个VLAN⼀般为⼀个逻辑⼦⽹ （4）VLAN中成员多基于交换机的端⼝分配，划分VLAN就是将交换机的接⼝添加到特定VLAN中，从⽽该接⼝所连接的设备也被划⼊了该VLAN （5）VLAN是⼆层交换机的⼀个⾮常基本的⼯作机制⼋、交换机的接⼝类型 Access类型的接⼝： （1）Access接⼝只能加⼊⼀个VLAN，该VLAN⼜被称为Access接⼝的缺省VLAN （2）Access接⼝只发送⽆标记帧，且只接收⽆标记帧或打了缺省VLAN Tag的标记帧 （3）Access接⼝常⽤于连接PC、服务器或其他终端 Trunk类型的接⼝ （1）当⼀条链路需要承载多VLAN数据的时候，可将该链路配置为Trunk链路 （2）Trunk链路两端的接⼝是Trunk类型的接⼝，两端的交换机需采⽤相同的⼲道协议 （3）Trunk链路⼀般常⽤于交换机之间或交换机与路由器之间 Hybrid类型的接⼝ Hybrid接⼝也可以收发多个VLAN的报⽂，⽽且可以指定该接⼝在发送特定VLAN的报⽂时是否携带 Tag。
(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。
二层交换机三层交换机和路由器的基本工作原理和三者之间的主要区别
二层交换机、三层交换机和路由器的基本工作原理和三者之间的主要区别二层交换机: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简单地说，三层交换技术就是：二层交换技术＋三层转发技术。
二层交换机和三层交换机转发原理
二层交换机和三层交换机转发原理
二层交换机和三层交换机都是网络设备，用于在局域网或广域网中进行数据包的转发。
不同之处在于它们的转发原理。
二层交换机转发原理：二层交换机是根据设备的 MAC 地址进行转发的。
当一个数据包到达二层交换机时，它会查看数据包中的目的MAC 地址，并将其与自己维护的 MAC 地址表中的地址进行匹配。
如果找到匹配项，二层交换机会直接将数据包发送到相应的端口。
如果没有找到匹配项，二层交换机会将数据包广播到所有端口，以便找到目标设备的 MAC 地址。
二层交换机的转发速度非常快，适合用于高速局域网中。
三层交换机转发原理：三层交换机是根据设备的 IP 地址进行转发的。
当一个数据包到达三层交换机时，它会查看数据包中的目的 IP 地址，并将其与自己维护的路由表中的地址进行匹配。
如果找到匹配项，三层交换机会将数据包发送到相应的端口。
如果没有找到匹配项，三层交换机会将数据包发送到缺省路由器，缺省路由器会继续将数据包发送到下一跳路由器，直到找到目标设备的 IP 地址。
三层交换机的转发速度较慢，但可以支持更大的网络环境和更复杂的网络拓扑。
总之，二层交换机和三层交换机都是非常重要的网络设备，它们的转发原理不同，应根据具体情况选择适合的设备。
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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。
二层交换机的工作原理
二层交换机的工作原理二层交换机是局域网中非常重要的网络设备，它能够实现局域网内部计算机之间的快速数据交换和通信。
二层交换机的工作原理主要包括MAC地址学习、转发决策和数据转发三个方面。
首先，二层交换机通过MAC地址学习功能来建立MAC地址表，也称为转发表。
当交换机接收到一个数据帧时，会查看数据帧中的源MAC地址，并将其与接收端口关联起来，从而建立起源MAC地址和端口的映射关系。
如果MAC地址表中已经存在该源MAC地址，则会更新该地址的时间戳；如果MAC地址表中不存在该源MAC地址，则会将该地址添加到MAC地址表中。
通过不断地接收和学习数据帧中的MAC地址，二层交换机能够逐渐建立起整个局域网内计算机的MAC 地址表。
其次，二层交换机利用转发决策功能来确定数据帧的转发方向。
当交换机接收到一个数据帧时，会查看数据帧中的目的MAC地址，并在MAC地址表中查找该地址对应的端口信息。
如果MAC地址表中存在该目的MAC地址，则交换机会将数据帧转发到相应的端口；如果MAC地址表中不存在该目的MAC地址，则交换机会将数据帧广播到所有的端口。
通过这种方式，二层交换机能够根据目的MAC 地址来决定数据帧的转发方向，实现数据帧的有针对性转发。
最后，二层交换机通过数据转发功能来实现数据帧的转发。
当交换机确定了数据帧的转发方向后，会将数据帧从接收端口转发到目标端口，从而实现数据帧的传输。
在数据转发过程中，交换机会根据目的MAC地址和端口信息来进行数据帧的转发，确保数据能够准确、快速地到达目标计算机。
总的来说，二层交换机通过MAC地址学习、转发决策和数据转发三个方面的工作原理，实现了局域网内计算机之间的快速数据交换和通信。
它在现代网络中扮演着非常重要的角色，为局域网的正常运行提供了必要的支持和保障。
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一、交换机的工作原理
1.交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。
2.交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。
3.如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。
这一过程称为泛洪（flood）。
4.广播帧和组播帧向所有的端口转发。
二、交换机的三个主要功能
学习：以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。
转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。
消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。
三、交换机的工作特性
1.交换机的每一个端口所连接的网段都是一个独立的冲突域。
2.交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内，也就是说，交换机不隔绝广播（惟一的例外是在配有VLAN的环境中）。
3.交换机依据帧头的信息进行转发，因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备（此处所述交换机仅指传统的二层交换设备）。
四、交换机的分类
依照交换机处理帧时不同的操作模式，主要可分为两类：
存储转发：交换机在转发之前必须接收整个帧，并进行错误校检，如无错误再将这一帧发往目的地址。
帧通过交换机的转发时延随帧长度的不同而变化。
直通式：交换机只要检查到帧头中所包含的目的地址就立即转发该帧，而无需等待帧全部的被接收，也不进行错误校验。
由于以太网帧头的长度总是固定的，因此帧通过交换机的转发时延也保持不变。
五、二、三、四层交换机？
多种理解的说法：
1.
二层交换（也称为桥接）是基于硬件的桥接。
基于每个末端站点的唯一MAC地址转发数据包。
二层交换的高性能可以产生增加各子网主机数量的网络设计。
其仍然有桥接所具有的特性和限制。
三层交换是基于硬件的路由选择。
路由器和第三层交换机对数据包交换操作的主要区别在于物理上的实施。
四层交换的简单定义是：不仅基于MAC（第二层桥接）或源/目的地IP地址（第三层路由选择），同时也基于TCP/UDP应用端口来做出转发决定的能力。
其使网络在决定路由时能够区分应用。
能够基于具体应用对数据流进行优先级划分。
它为基于策略的服务质量技术提供了更加细化的解决方案。
提供了一种可以区分应用类型的方法。
2.
二层交换机基于MAC地址
三层交换机具有VLAN功能有交换和路由///基于IP，就是网络
四层交换机基于端口，就是应用
3.
二层交换技术从网桥发展到VLAN（虚拟局域网），在局域网建设和改造中得到了广泛的应用。
第二层交换技术是工作在OSI七层网络模型中的第二层，即数据链路层。
它按照所接收到数据包的目的MAC地址来进行转发，对于网络层或者高层协议来说是透明的。
它不处理网络层的IP地址，不处理高层协议的诸如TCP、UDP的端口地址，它只需要数据包的物理地址即MAC地址，数据交换是靠硬件来实现的，其速度相当快，这是二层交换的一个显著的优点。
但是，它不能处理不同IP子网之间的数据交换。
传统的路由器可以处理大量的跨越IP子网的数据包，但是它的转发效率比二层低，因此要想利用二层转发效率高这一优点，又要处理三层IP数据包，三层交换技术就诞生了。
三层交换技术的工作原理
第三层交换工作在OSI七层网络模型中的第三层即网络层，是利用第三层协议中的IP包的包头信息来对后续数据业务流进行标记，具有同一标记的业务流的后续报文被交换到第二层数据链路层，从而打通源IP地址和目的IP地址之间的一条通路。
这条通路经过第二层链路层。
有了这条通路，三层交换机就没有必要每次将接收到的数据包进行拆包来判断路由，而是直接将数据包进行转发，将数据流进行交换
4.
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。
具体的工作流程如下：
（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BEFFER 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。