二层交换数据帧的处理过程
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。
交换机对数据帧的处理规则
交换机对数据帧的处理规则(仅供内部使用)华为技术有限公司版权所有侵权必究Catalog 目录一、概述 (5)二、交换机基本概念 (5)1. access (5)2. trunk (5)3. hybrid (6)4. PVID (6)三、交换机端口接收数据帧的处理规则 (6)1. Access端口 (6)2. trunk端口 (7)3. hybrid端口 (7)四、交换机端口转发数据帧的处理规则 (7)1. Access端口 (7)2. trunk端口 (7)3. hybrid端口 (8)五、交换机转发数据帧的一个浅显比喻 (8)1. 旅客进入候机室 (8)2. 旅客走出候机室 (9)六、交换机转发规则的实验验证 (10)1. 实验一 (10)2. 实验二 (11)3. 实验三 (13)4. 实验四 (14)5. 实验五 (15)6. 实验六 (16)7. 实验七 (18)8. 实验八 (19)七、总结 (19)八、附录 (20)Figure List 图目录图1 实验一端口设置图 (10)图2 实验二端口设置图 (12)图3 实验三端口设置图 (13)图4 实验四端口设置图 (14)图5 实验五端口设置图 (16)图6 实验六端口设置图 (17)图7 实验七端口设置图 (18)图8 实验八端口设置图 (19)交换机对数据帧的处理规则Keywords 关键词：交换机LAN switch VLAN PVIDAbstract 摘要：以太网交换机对数据帧的转发处理比较复杂，很多同事都不是很清楚。
本文将对此问题进行总结，并通过实验进行验证。
List of abbreviations 缩略语清单：一、概述以太网交换机对二层帧的转发处理比较复杂，很多同事都不是很清楚。
本文将对此问题进行总结，并通过实验进行验证。
二、交换机基本概念在了解交换机转发规则之前，我们先理解交换机的一些概念，如access、trunk、hybrid 和PVID等，这些概念将会经常用到。
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。
网管心得 主要二层交换技术
网管心得主要二层交换技术交换机作为局域网中最常见的互联设备，主要用于完成数据链路层和物理层的工作。
其中，交换技术是交换机的核心技术。
它是指按照通信两端数据传输的需要，将数据发送至符合要求的相应数据传输通道上的技术统称。
目前，二层交换机主要采用帧交换技术。
帧交换技术是目前局域网中应用范围最广的分组交换技术，它通过对传输介质进行分段，提供并行传输机制，以减小冲突域，获得较高的带宽。
市场上不同交换产品在帧交换的实现技术上会有细微差异，但对网络数据帧的处理方式一般有以下几种。
1．直通转发（Cut-through）在直通转发方式中，当交换机的端口检测到有数据输入时，会首先分析数据以获取目的MAC地址，然后根据交换机内部的端口-MAC地址映射表，将该目的地址转换为相应的输出端口，并将数据传送至该端口，实现数据交换。
如图8-16所示，为交换机直通转发方式示意图。
图8-16交换机直通转化方式由于该方式只检测数据帧中包含目的MAC地址的前14个字节，所以直通转发方式具有延迟小、交换速度快的优点。
但是直通转发也具有由于交换机没有保存数据内容，无法检测所传输的数据帧是否有误，不提供错误检测能力；由于没有对数据进行缓存，所以无法在不同速率的端口之间实现数据交换，容易出现数据丢失的现象。
2．存储转发（Store and Forward）存储转发是目前使用最为广泛的交换技术之一。
在存储转发式模式下，当交换机收到数据输入时，会首先将数据帧存入高速缓冲存储器，并使用循环冗余码校验（CRC）检查数据帧的正确性及完整性。
检测完成后，再分析数据帧以获取目的地址。
最后将目的地址转化为输出端口地址，并转发数据帧。
如图8-17所示，为交换机存储转发方式示意图。
图8-17 交换机存储转发方式存储转发方式是通过检测高速缓存中的数据帧，可以排除由于传输差错引起的错误帧，避免了继续传送错误帧对网络带宽的浪费，从而间接改善网络性能。
另外，通过缓存数据，实现了不同速率端口间的数据交换，保证了高速端口和低速端口间的协同工作。
简述二层交换机的工作过程。
简述二层交换机的工作过程。
二层交换机是计算机网络中的一种重要设备，用于实现局域网内主机之间的数据交换。
它的主要工作过程可以简述为以下几个步骤。
当二层交换机接收到一个数据帧时，它会先检查该帧的目的MAC 地址。
MAC（Media Access Control）地址是一个唯一的硬件地址，用于标识网络设备。
交换机通过查找自己的转发表来确定该目的MAC地址是否已经存在于该表中。
转发表是交换机内部存储的一个表格，记录了不同主机的MAC地址与所在端口的对应关系。
如果转发表中已经存在该目的MAC地址的记录，交换机就会根据转发表中的信息将该数据帧转发到相应的端口。
这样，数据帧就能够直接从源主机传输到目的主机，而无需经过其他端口的转发。
这种直接传输的方式称为“透明转发”。
如果转发表中没有该目的MAC地址的记录，交换机就会执行广播操作。
广播操作是指交换机将数据帧从一个端口发送到所有其他端口，以便让其他主机学习到该数据帧的存在。
这样，其他主机就能够更新自己的转发表，并将数据帧传送给目的主机。
在执行广播操作时，交换机还会记录下发送广播数据帧的源MAC 地址与所在端口的对应关系，并更新转发表。
这样，当其他主机需要向该源主机发送数据时，交换机就可以直接将数据帧转发到该端口，而无需再执行广播操作。
二层交换机还支持VLAN（Virtual Local Area Network）功能。
VLAN是一种虚拟的局域网技术，可以将一个物理网络划分为多个逻辑上独立的虚拟网络。
交换机可以根据VLAN信息对数据帧进行过滤和转发，从而实现不同VLAN之间的隔离和通信。
二层交换机的工作过程主要包括接收数据帧、查询转发表、执行透明转发或广播操作、更新转发表等步骤。
通过这些步骤，二层交换机可以实现快速、准确的数据交换，提高局域网的传输效率和安全性。
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。
简述二层交换机的转发原理
简述二层交换机的转发原理二层交换机是现实网络中应用最为广泛的一种交换机，其主要作用是根据目的MAC地址将数据帧转发到指定端口，实现数据的局域网内的转发。
其转发原理主要包括学习、过滤和转发三个过程。
下面将逐一进行详细阐述。
1. 学习过程：当一个数据帧到达交换机的某个端口时，交换机会提取数据帧的源MAC地址。
交换机会将该源MAC地址与该端口进行绑定，建立源MAC地址到端口的映射关系。
如果交换机中没有与该源MAC地址对应的条目，则会添加一条新的映射关系。
这样，交换机的学习过程就是不断更新和维护源MAC地址与端口的映射。
2. 过滤过程：交换机中的过滤过程主要是在学习过程的基础上，实现了对不同VLAN的数据帧的区分和过滤。
交换机可以通过配置VLAN的端口成员关系，将不同端口划分到不同的VLANs中。
在过滤过程中，交换机会根据目的MAC地址和所属VLAN，查找MAC地址表，确定数据帧要转发到的端口。
交换机只会将数据帧转发到目标端口，从而实现了对局域网内数据流量的过滤。
3. 转发过程：当交换机接收到一个数据帧时，会根据目的MAC地址查找MAC地址表。
如果MAC地址表中存在与目的MAC地址相匹配的条目，则交换机会将数据帧转发到与目的MAC地址对应的端口。
如果MAC地址表中不存在与目的MAC地址相匹配的条目，则交换机会根据广播地址进行广播，将数据帧发送到所有的端口（除了接收数据帧的端口外）。
这样，局域网内的所有设备都可以接收到该数据帧。
另外，当交换机接收到的数据帧的目的MAC地址是交换机自身的MAC地址时，交换机会丢弃该数据帧，从而避免了数据帧无限循环的问题。
总结起来，二层交换机的转发原理是通过学习过程建立起源MAC地址与端口的映射关系，并通过过滤过程实现对不同VLAN的数据帧的区分和过滤。
在转发过程中，交换机会根据目的MAC地址查找MAC地址表，并将数据帧转发到与目的MAC地址对应的端口。
如果目的MAC地址在MAC地址表中不存在，则进行广播处理，从而保证数据帧可以到达局域网内的所有设备。
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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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。