环路形成 交换机原理
交换机的工作原理是什么
交换机的工作原理是什么交换机是一种用于局域网的网络设备，它的作用是在局域网内部进行数据的转发和交换，实现不同设备之间的通信。
那么，交换机的工作原理究竟是什么呢？首先，我们来了解一下交换机的基本工作原理。
交换机是一种数据链路层设备，它通过学习目的地址和建立转发表的方式，实现数据包的转发和交换。
当一个数据包到达交换机时，交换机会读取数据包中的目的MAC地址，并根据自己的转发表来决定将数据包转发到哪个端口，从而实现数据包的传输。
其次，交换机的工作原理还涉及到广播和单播的处理。
当一个数据包到达交换机时，交换机会首先判断数据包的目的MAC地址，如果目的MAC地址在交换机的转发表中已经有记录，那么交换机会将数据包直接转发到相应的端口；如果目的MAC地址不在转发表中，交换机会将数据包进行广播，即向除了接收数据包的端口外的所有端口发送数据包，以此来寻找目的设备的位置。
此外，交换机还会进行学习和更新转发表。
当交换机接收到一个数据包时，它会学习数据包中的源MAC地址，并将源MAC地址和接收到数据包的端口记录在转发表中；同时，交换机还会定时更新转发表，以保证转发表中的信息是最新的。
另外，交换机的工作原理还包括了虚拟局域网（VLAN）的实现。
VLAN是一种逻辑上的划分，可以将一个物理局域网划分成多个逻辑上的子网，不同的子网之间相互隔离，从而提高网络的安全性和管理性。
交换机可以通过配置端口的方式来实现VLAN的划分和管理，从而实现不同VLAN之间的隔离和通信。
综上所述，交换机的工作原理主要包括了数据包的转发和交换、广播和单播的处理、转发表的学习和更新，以及VLAN的实现。
通过这些工作原理，交换机可以实现局域网内部设备之间的高效通信和数据传输，是局域网中不可或缺的重要设备之一。
交换机工作原理
交换机工作原理交换机是计算机网络中的重要设备，用于在局域网中转发数据包。
它能够根据数据包的目的地址，将数据包从一个端口转发到另一个端口，实现网络中不同设备之间的通信。
下面将详细介绍交换机的工作原理。
1. 数据链路层交换机工作在OSI模型的第二层，即数据链路层。
它通过物理地址（MAC地址）来识别和转发数据包。
每个连接到交换机的设备都有一个唯一的MAC地址，交换机通过学习和存储设备的MAC地址，建立一个地址表（也称为转发表）来实现数据包的转发。
2. 学习过程当交换机接收到一个数据包时，它会检查数据包中的源MAC地址，并将该地址与接收该数据包的端口相关联。
如果该源MAC地址已经存在于地址表中，交换机会更新该端口的时间戳。
如果该源MAC地址不在地址表中，交换机将该地址与接收端口的信息添加到地址表中。
3. 转发过程当交换机接收到一个数据包时，它会检查数据包中的目的MAC地址。
交换机会在地址表中查找目的MAC地址，并确定应该将数据包转发到哪个端口。
如果目的MAC地址在地址表中，交换机将数据包只转发到与目的MAC地址相关联的端口。
如果目的MAC地址不在地址表中，交换机将数据包广播到所有端口（除了接收到该数据包的端口）。
4. 广播和单播交换机根据目的MAC地址来判断是广播还是单播。
如果目的MAC地址是全1（FF:FF:FF:FF:FF:FF），交换机将数据包广播到所有端口。
如果目的MAC地址不是全1，交换机将数据包单播到与目的MAC地址相关联的端口。
5. 碰撞域和广播域交换机的工作原理使得每个端口形成一个独立的碰撞域。
碰撞域是指当两个设备同时发送数据包时可能发生碰撞的范围。
由于交换机能够根据目的MAC地址进行转发，它能够隔离不同端口之间的碰撞域。
另外，交换机也能够划分广播域。
广播域是指当一个设备发送广播数据包时，能够接收到该数据包的范围。
交换机通过转发数据包到特定的端口，能够限制广播数据包的传播范围，从而减少网络中的广播风暴。
环路工作原理
环路工作原理
环路工作原理，是指在电子电路中，通过将输出信号的一部分作为输入信号的反馈，使电路产生自我调节的稳定运行状态的方法。
环路工作原理的基本思想是通过不断调整输入信号或输出信号来实现目标状态的稳定。
在环路工作原理中，通常有三个基本要素：比较器、反馈回路和调节器。
比较器用于比较输入信号与输出信号，以判断是否需要进行调节；反馈回路将一部分输出信号送回到输入端，作为反馈信号，与输入信号进行比较和调整；调节器根据比较结果，对输入信号进行调节，使得输出信号逐渐接近或维持在目标状态。
具体而言，环路工作原理可分为负反馈和正反馈两种方式。
负反馈是指将输出信号的一部分反馈到输入端，与输入信号进行比较，通过调节器对输入信号进行调整，使得输出信号逼近设定的目标状态。
这种方式能够提高系统稳定性和减小误差，常用于放大器、稳压器等电路。
正反馈则是将输出信号的一部分反馈到输入端，与输入信号进行比较，通过调节器对输入信号进行调整，使得输出信号远离设定的目标状态。
这种方式常用于振荡器、开关电路等。
总的来说，环路工作原理通过将输出信号的一部分与输入信号进行比较和调整，实现电路自身的稳定工作状态。
不同类型的反馈方式在各种电子电路中广泛应用，能够实现不同的功能和效果。
二层环路原理
二层环路原理
二层环路原理是指在具有环形拓扑结构的网络中，由于某种原因，如交换机故障或错误的配置，导致网络中的数据帧在环形结构中不断循环复制并转发，形成一个闭环。
这种环路会导致网络中的数据帧被无限循环复制，消耗大量的网络资源，并可能造成网络拥塞和故障。
为了解决二层环路问题，通常采用生成树协议（如STP）来控制环路的形成。
STP通过禁用网络中的某些链路来形成一个无环的树形拓扑结构，从而避免环路的发生。
同时，STP 还提供了快速收敛机制，当网络中的拓扑发生变化时，能够快速重新计算生成树，并将受影响的链路快速地置于阻塞状态，从而避免了环路的发生和影响。
在实际应用中，为了避免二层环路问题，需要正确配置和使用生成树协议，并注意避免在配置网络时形成环形拓扑结构。
同时，还需要定期检查网络的连通性和配置，及时发现和解决潜在的环路问题。
任务4：解决交换机组网过程中的环路问题
任务4：解决交换机组网过程中的环路问题
——了解生成树协议（6） ❖交换机的VLAN 1生成树协议相关信息：
❖可以看到这台交换机VLAN 1的Bridge ID值被修改为8193+0000.0C28.6082， 之所以这台交换机没有成为跟网桥，是因为跟网桥的Bridge ID值更小，为 4097+0090.0C3D.2B67。 ❖我们也可以使用命令将某台交换机直接指定为根桥。 Switch(config)#spanning-tree vlan 1 root primary
任务4：解决交换机组网过程中的环路问题
——了解生成树协议（2） ❖根据生成树算法产生根桥、根端口、指定网桥、指定端口和阻塞端口，从而产 生的一棵生成树。
❖最上面的网桥被选为了根桥（Root Bridge），其他网桥为非根桥，非根桥上 带圈的端口为它的根端口（Root Port）。 ❖箭头所指的网桥为箭头所在网段的指定网桥，所指的端口为箭头所在网段的 指定端口（Designated Port）。根网桥一定会成为根网桥所连接网段的指定网 桥的，根网桥所连接的网段也一定会将根网桥的连接端口指定为指定端口。 ❖带叉的网桥端口为堵塞端口（Blocked Port）。这种端口不转发数据帧，用 来防止循环的产生，但它可以监听。
例如： Switch(config)#spanning-tree vlan 1,10-20,30 priority 20480
❖ 连字符“-”前后没有空格，各组VLAN号之间用英文逗号分隔。 bridge-priority为桥优先级，增量设置，为4096的整数倍。允许值范围是 0-61440，可以是：0、4096、8192、12288、……、61440。
二层环路
冗余的网络中，二层环路是怎么形成的？我在之前的文章中说过：“为了防止单点失效，我们应该设计一个具有冗余备份功能的网络环境”。
冗余备份的网络结构的好处是可以解决单点故障，但是冗余备份的网络结构却也能带来环路。
PC发出个数据。
二层环路形成步骤–图4：Switch-1收到这个数据后，因为这个数据是一个ARP，所以Switch-1会从自己的其他接口也泛洪这个ARP包，于是这个数据包又从Switch-1的F0/0口发了出来。
接着这个数据发回到了数据的发起者PC那里。
二层环路形成步骤–图5：而且，这个ARP包也传给了Switch-2的F0/0口，Switch-2收到之后，会从其他接口泛洪这个ARP数据包，这个数据包又从Switch-2的F0/1口发了出去。
至此，这个ARP广播包就在这个网络里面不停的传，这就形成了二层环路。
形成了环路之后，这个网络就会产生非常严重的问题。
二层环路一共会带来三个严重的危害（下面有每个危害的详细介绍）：广播风暴多帧拷贝MAC地址表抖动，不稳定广播风暴的形成：1、PC发出一个广播包，目的MAC地址是，如下图：这个数据包被Switch-1和Switch-2都从F0/0口收到了这个ARP广播包2、交换机处理广播包的的方法是从其他所有接口泛洪，如下图：Switch-1和Switch-2把这个广播包分别从自己的F0/1口发了出去3、两台交换机又分别从F0/1口收到了对方发出的ARP广播包，于是两台交换机又把这个ARP广播包复制一份，从各自的F0/0口又发了出去。
如下图：4、就这样，这些广播包在这个网络里会不停的传递，广播包会越来越多。
如下图：广播风暴的危害：严重消耗带宽资源严重消耗交换机的CPU、内存等资源二、多帧复制：1、PC发送一个单播帧去往Server，如下图：该单播帧被Switch-1和Switch-2收到后，基于MAC地址表转发，两台交换机都转发给了ServerServer从两个方向收到了相同的数据帧。
交换机的工作原理
交换机的工作原理交换机是计算机网络中的重要设备，用于实现局域网内计算机之间的数据交换和通信。
它通过接收和转发数据包来实现计算机之间的通信，并且能够根据目的地址将数据包转发到相应的目标设备。
交换机的工作原理可以分为以下几个方面：1. 数据链路层的处理：交换机工作在OSI模型的第二层，即数据链路层。
它通过物理接口接收到达的数据包，并根据帧头中的目的MAC地址来判断数据包的目标设备。
交换机会维护一个MAC地址表，记录着每个接口对应的MAC地址，以便进行目的地址的匹配。
2. 学习与转发：当交换机接收到一个数据包时，它会首先检查数据包的源MAC地址，并将该地址与接收到数据包的接口绑定，更新MAC地址表。
如果目的MAC地址在MAC地址表中存在，则交换机会将数据包转发到相应的接口；如果目的MAC地址不在MAC地址表中，则交换机会将数据包广播到所有接口，以便学习到目的MAC地址所在的接口。
3. 交换与过滤：交换机会根据目的MAC地址将数据包转发到相应的接口，而不是广播到所有接口。
这种交换方式称为单播。
同时，交换机还可以根据需要进行多播和组播的转发。
此外，交换机还可以根据网络管理员的配置，对某些特定的源MAC地址或目的MAC地址进行过滤，以实现网络安全策略。
4. 冲突域的划分：交换机能够将局域网划分为多个冲突域。
在传统的集线器（Hub）网络中，所有设备共享同一个冲突域，当多个设备同时发送数据时，会产生冲突，导致网络性能下降。
而交换机通过为每个接口创建独立的冲突域，可以避免冲突的发生，提高网络的传输效率。
5. VLAN的支持：交换机还可以支持虚拟局域网（VLAN）的划分。
VLAN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之间的通信需要通过交换机进行路由。
VLAN的划分可以提高网络的安全性和管理性，同时也可以优化网络的性能。
总结起来，交换机的工作原理包括数据链路层的处理、学习与转发、交换与过滤、冲突域的划分以及VLAN的支持。
交换机原理及作用-1
交换机原理及作⽤-1交换机原理及作⽤什么是交换机？交换switching 是按照通信两端传输信息的需要，⽤⼈⼯或设备⾃动完成的⽅法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。
⼴义的交换机switch就是⼀种在通信系统中完成信息交换功能的设备。
交换和交换机最早起源于电话通讯系统(PSTN)，我们现在还能在⽼电影中看到这样的场⾯:⾸长(主叫⽤户)拿起话筒来⼀阵猛摇，局端是⼀排插满线头的机器，戴着⽿麦的话务⼩姐接到连接要求后，把线头插在相应的出⼝，为两个⽤户端建⽴起连接，直到通话结束。
这个过程就是通过⼈⼯⽅式建⽴起来的交换。
当然现在我们早已普及了程控交换机，交换的过程都是⾃动完成。
在计算机⽹络系统中，交换概念的提出是对于共享⼯作模式的改进。
我们以前介绍过的HUB集线器就是⼀种共享设备，HUB 本⾝不能识别⽬的地址，当同⼀局域⽹内的A主机给B主机传输数据时，数据包在以HUB为架构的⽹络上是以⼴播⽅式传输的，由每⼀台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。
也就是说，在这种⼯作⽅式下，同⼀时刻⽹络上只能传输⼀组数据帧的通讯，如果发⽣碰撞还得重试。
这种⽅式就是共享⽹络带宽。
交换机拥有⼀条很⾼带宽的背部总线和内部交换矩阵。
交换机的所有的端⼝都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端⼝会查找内存中的地址对照表以确定⽬的MAC(⽹卡的硬件地址)的NIC(⽹卡)挂接在哪个端⼝上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到⽬的端⼝，⽬的MAC若不存在才⼴播到所有的端⼝，接收端⼝回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加⼊内部地址表中。
使⽤交换机也可以把⽹络“分段”，通过对照地址表，交换机只允许必要的⽹络流量通过交换机。
通过交换机的过滤和转发，可以有效的隔离⼴播风暴，减少误包和错包的出现，避免共享冲突。
交换机在同⼀时刻可进⾏多个端⼝对之间的数据传输。
每⼀端⼝都可视为独⽴的⽹段，连接在其上的⽹络设备独⾃享有全部的带宽，⽆须同其他设备竞争使⽤。
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环路形成 交换机原理
交换机是计算机网络中的一种重要设备，它通过建立数据链路
层的连接来实现网络中不同设备之间的数据传输。交换机能够
查看数据帧的目的MAC地址，并将数据发送到相应的目标设
备，从而实现网络的快速传输和有序连接。
交换机原理是指交换机内部如何实现数据的转发和交换的具体
过程。以下是交换机原理的相关内容：
1. 数据帧的转发
交换机通过物理接口接收到数据帧后，首先会检查数据帧的目
的MAC地址，并与交换机的转发表进行匹配。如果找到了匹
配的目的地址，交换机会将数据帧发送到对应的端口，否则将
数据帧发送到除接收端口以外的所有端口。
2. 转发表的建立
转发表是交换机内部的一个关键数据结构，用于存储和管理
MAC地址与相应的端口之间的对应关系。当交换机接收到数
据帧时，会从数据帧头部获取源MAC地址和输入端口信息，
然后更新转发表中对应的记录。如果转发表中不存在该MAC
地址，交换机会将这条记录添加到转发表中。
3. MAC地址学习
交换机通过不断接收和转发数据帧，可以不断学习到各个设备
的MAC地址。当交换机收到一个数据帧时，会根据源MAC
地址在转发表中查找相应的记录。如果找到了对应的记录，说
明交换机已经学习到了该MAC地址的信息，否则会将新的
MAC地址添加到转发表中。
4. 广播和多播
交换机会将广播和多播帧发送到除接收端口以外的所有端口。
因为广播帧需要发送给网络中的所有设备，而多播帧需要发送
给指定的一组设备。此外，交换机对于广播帧会进行广播风暴
的控制，通过限制广播帧的转发次数来减少网络中的冲突和带
宽占用。
5. VLAN划分
VLAN（Virtual Local Area Network）是一种广泛应用于局域
网中的技术，它可以将一个物理网络划分为多个逻辑上独立的
虚拟局域网。交换机可以支持VLAN的划分和配置，通过将
不同的端口划分到不同的VLAN中，实现不同VLAN之间的
隔离和互通。
6. QoS支持
交换机可以通过配置各个端口的QoS（Quality of Service）参
数，对数据流进行优先级和带宽的控制。QoS技术可以根据不
同的数据流特性和需求，对数据进行分类和调度，从而实现对
网络性能和服务质量的有效管理。
总结起来，交换机原理是建立在学习MAC地址和转发表的基
础上的，通过查表和匹配实现数据帧的快速转发和交换。此外，
交换机还支持VLAN划分和QoS配置，以满足不同网络环境
下的需求和优化网络性能。