3.交换机基础原理与VLAN专题

最新推荐文章于 2025-09-18 13:58:37 发布

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以太网的帧类型

EthernetII:由目的 MAC、源MAC、协议类型、数据内容、FCS 组成。一般用与数据传输
802.3 RAW:只支持IPX/SPX 网络，被淘汰
802.3 LLC:由目的 MAC、源 MAC、长度、LC 头部、数据内容、FCS 组成
802.3SNAP:由目的 MAC、源 MAC、长度、LLC头部、SNAP 头部、数据内容FCS
802.3 帧格式的 LLC 头部和 SNAP 头部中拥有更多字段，所以可以实现更多的对链路的控制，一般以大网数据链路层协议使用的帧格式都是802.3格式;(STP)但是 802.3格式的帧多出的头部导致留给有效数据载荷的空间就变少了，所以在用于普通数据传输时,一般使用Ethernet II格式来封装

交换机接收到数据帧后的处理:

交换机收到数据帧后，学习数据帧的源MAC 地址，把数据帧的源 MAC 地址、收到帧的端口、该端口的PVID 进行映射，产生一条 MAG地址记录
对于支持 VLAN 的交换机，会给数据帧加上VLAN tag,VLAN tag 中的 VLAN id就是接收该帧端口的所属 VLAN
交换机在 Tag 中 VLAN的 MAC 地址表中检查数据帧的目的 MAC地址,如果目的 MAC地址在MAC地址表中有记录，则按照记录对应的出接口进行转发;如果表中没有记录，则对该帧做广播泛洪处理，把该帧从除了接收端口之外的所省其他端口转发出去
如果交换机收到的数据帧本身就是广播帧，会把该帧从除了接收端口之外的所口有其他端口转发出去

基本信息:
- MAC Address:学习到的,用来标识不同的网络设备
- VLAN ID:标识MAC地址属的VLAN
- Port/Nickname:端口,端口名,端口与数据帧的源 MAC 地址的关联
属性信息:
- Type:类型,动态和静态;静态不会老化
- State:状态,MAC 地址条目的当前状态
- Aging:老化时间,反映了自设备最后一次收到来自该 MAC 地址的数据帧以来所经过的时长

VLAN 帧格式:

被加上 VLAN tag 的帧格式称为 802.1Q 格式。该格式的帧一般只有交换机能识别、路由器在子接口上开启 802.1Q 识别后也能识别，PC无法识别
给数据帧加上 VLAN tag 是为了使交换机知道该数据帧是来自与哪个 VLAN
802.1Q 帧格式为目的 MAC 地址、源 MAC 地址、VLAN tag、协议类型、数据内容、FCS
VLAN tag 的格式为TPD、Priority、CFI、VLAN ID
- TPID:标签协议识别符,用于辨识区分一个帧是否被标记
- Priority:802.1P优先级,用于交换机进行QOS拥塞管理
- CFI:标准格式指示,若为1代表MAC地址为非标准格式,若为0则为标准格式
- VLAN ID:标记该帧数据接收端口的VLAN id

VLAN 通讯原理

交换机端口分为 Access、Trunk、Hybrid 三种类型
Access 口对帧的处理:
- 收到不带 Tag 的帧，打上该接口 PVID 的 VLAN tag
- 收到带 Tag 的帧，当 Tag 中的VLAN id 与接口 PVID 一致，则接收该帧,不一致则丢弃该帧
- 发送帧时，如果帧的VLAN ID 与接口 PVID 相同，则先剥离该帧的 Tag,然后再将其从该接口发出
- 如果帧的 VLAN ID 与接口 PVID 不同，则禁止将该帧从该接口发出
Passing:确定哪些VLAN数据帧能够通过该端口进行传输
Trunk 口对帧的处理:

Passing:端口允许的VLAN与交换机存在VLAN的交集
- 接口收到未携带Tag的帧,该帧打上端口的PVID,检查VLAN ID是否出现在端口的Passing列表中,出现则接收,否则丢弃;
- 接口收到 Tagged 帧，当该帧的 VLAN ID 在该接口的Passing列表里时，接收该帧，否则丢弃该帧。
- 发送帧时,如果帧的 VLAN ID 与接口 PVID 相同
  - 当该帧的 VLAN ID 在该接口允许通过的 VLAN 列表中，则将该帧的 Tag 剥除，然后将其从该接口发送出去;
  - 如果 VLANID 不在允许通过的 VLAN 列表中则禁止将该帧从该接口发出。
- 发送帧时，如果帧的 VLAN ID 与接口 PVID 不同
  - 当该帧的 VLAN ID 在该接口允许通过的 VLAN 列表中，则保留该帧的 Tag，然后将其从该接口发送出去;
  - 如果 VL