交换机基础

交换机应用背景：

以太网中数据通信存在冲突域

1）在一个网络范围内发送数据时会产生冲突的区域就是冲突域（交换机接口）

2）冲突是以太网致命故障，导致信号冲突，数据损坏、丢失、数据传输慢

分割冲突域的设备：交换机

广播域/网段（能够接收到同样广播消息的网络节点的集合）过大所带来的问题

1）当同一个广播域内广播报文过多时，挤压带宽资源，消耗设备性能（cpu)

2）对局域网造成干扰，导致网络延迟，网络拥塞（上网卡，上网慢），严重情况可以造成广播风暴，导致网络瘫痪，给网络的可靠性和安全性带来了严重挑战。

分割广播域的技术：VLAN

利用VLAN技术可用在交换机中分割广播域，实现广播报文的隔离。

一个VLAN相当于一个广播域。

交换机工作过程：

1）学习：学习数据帧源MAC地址，生成MAC地址表，并将源MAC地址和对应的接口号写入MAC地址表

2）广播：向除接收接口之外的所有接口广播未知目标MAC地址

3）转发：根据MAC地址表转发数据帧

4）更新：端口对应主机MAC地址发生变化重新学习

MAC地址表中记录生存时间为300秒

交换机根据MAC地址表智能转发数据帧

MAC地址表表项：

• MAC Address项:表示主机MAC地址（查询时寻找目标主机MAC地址）
• VLAN项：表示此设备处于哪个VLAN,交换机连接设备默认为VLAN1（VLAN虚拟局域网：一组逻辑上的设备和用户的集合，不受物理位置限制）
• Port项：交换机端口（出接口）
• 老化时间
• MAC表项
  MAC地址表的表项类型（不同设备的表项名称/数量不同，但作用大同小异）：

1. Static：表示该表项是静态MAC地址表项
2. Learned：动态MAC地址表项。可以手工配置也可以由设备学习获得
3. Blackhole：表示该表项是黑洞MAC地址表项
4. OpenFlow：表示该表项是OpenFlow实例的MAC地址表项

vlan技术

1、Virtua lan虚拟局域网

交换机只能分割冲突域，但是不能分割广播域

可以使用VLAN技术分割这个大的广播域

2、Vlan作用：

分割广播域（主要作用）

带宽利用、降低延迟、提高安全性

3、VLAN划分方式

1） 基于交换机接口的静态划分

2） 基于主机MAC地址的动态划分

vlan的两种端口模式

主机发出（接收）的数据帧都是无标记帧

vlan透传

交换机中，“透传”有两种理解：

1、直接透传

某个数据包在两个直连链路的两个端口间传输，数据包的VLAN标记没有发生任何变化。

如两个直连的Trunk口，两个端口的PVID 都是VLAN 1，VLAN 2的数据包从Trunk口A发送出来，被另一端的Trunk口B接收，收发之间（接收时有VLAN2的标签，在允许之列，接收；发送的VLAN2标签与PVID不同直接发出），VLAN 2的数据包无任何改变。

2、间接透传

就是数据包在两个直连端口链路间传输时，在两个端口收发时，数据包的VLAN标签会发生改变，但是最终数据包的VLAN还是没变。

如两个直连的Trunk口，两个端口的PVID 都是vlan 1，VLAN 1的数据包从Trunk口A发送出来，此时被剥除VLAN 1的信息，被另一端的Trunk口B接收，此时又被添加VLAN 1的信息。收发之间，VLAN 1的数据包先是被剥离VLAN信息，然后在接收端又被打上原先的VLAN1信息。

不管是哪种方式透传，透传的结果都是数据包的最终VLAN信息在经历端口收发后，都不改变。