数通基础-二层交换原理

MAC地址

1. MAC地址有48bit，通常被表示为十六进制格式。

2. MAC地址分为单播、组播及广播MAC地址三类。

3. 单播MAC地址全球唯一，由 IEEE对这些地址进行管理和分配。

4. 每个单播MAC地址由两部分组成，其中前24bit代表OUI（组织唯一标识），剩下的24位由厂商自己分配。

以太网二层交换机

主要功能

• 使得终端用户能够接入网络；

• 维护MAC地址表；

• 数据帧的转发及过滤；

• 二层环路避免及链路冗余性。

交换机转发数据帧

• 收到单播数据帧（mac地址表存在记录），根据mac地址表指定接口转发。
• 收到单播数据帧（mac地址表不存在记录），复制数据帧，在除收到数据帧以外的接口进行泛洪。
• 收到广播数据帧，在除收到数据帧以外的接口进行泛洪。

工作原理

• PC1、PC2连接在同一台二层交换机上。

• 以太网中基于MAC地址通信。

• 初始情况下，交换机的MAC地址表是空的。

1. PC1发送数据帧给PC2（假设PC1已经知道了PC2的MAC地址）。

2. 交换机在GE0/0/1口接收帧后，在MAC地址表中查询该帧的目的MAC地址。

3. MAC地址表中没有任何表项匹配该目的MAC地址，于是交换机将这个数据帧进行泛洪（将数据帧的拷贝从所有接口发送出去，除了接收该帧的接口）。
   同时，交换机学习该帧的源MAC地址并创建MAC地址表项，将该MAC地址与接收该帧的GE0/0/1接口进行关联。

4. 连接在交换机其他接口的PC都会收到这个数据帧，但是它们会丢弃该数据帧，因为这并不是发送给它们的，PC2接收并处理这个帧。
   现在PC2向PC1回复数据，数据帧发往交换机。

5. 交换机收到数据帧后，首先在MAC地址表中查询该帧的目的MAC地址，发现有一个匹配的表项，于是将数据帧从GE0/0/1接口转发出去。

VLAN

VLAN（Virtual Local Area Network）即虚拟局域网，是将一个物理的LAN在逻辑上划分成多个广播域的通信技术。VLAN内的主机间可以直接通信，而