二层交换机原理
一、二层交换机基本原理
二层交换机通过解析和学习以太网帧的源MAC来维护MAC地址与端口的对应关系（保存MAC与端口对应关系的表称为MAC表），通过其目的MAC来查找MAC表决定向哪个端口转发。
二、以太交换机的功能
（1）维护MAC地址表、MAC寻址
（2）数据帧的转发及过滤
（3）二层环路避免及链路冗余
（4）终端设备的接入
三、MAC地址及MAC地址表
交换机查看数据帧的二层头部，在自己的MAC地址表中查找MAC地址，然后将数据帧从特定的端口转发出去。
（1）二层交换机的功能就是透传数据，不改变数据包中的源MAC地址和目的MAC地址
（2）二层交换机只关注数据包中的目的MAC地址，来进行数据转发
（3）二层交换机对数据包的转发，根据的是MAC地址表
四、MAC地址
（1）MAC地址有48bit，通常被表示为点分十六进制数来表示
（2）MAC地址分为单播、组播和广播MAC地址三类
（3）MAC地址全球唯一，由IEEE对这些地址进行管理和分配
（4）每个地址由两部分组成，分别是厂商代码和序列号。其中前24bit位二进制代表供应商代码，余下的24bit位由供应商自己分配
五、为什么需要VLAN
（1）缺省情况下，交换机的所有端口均属于同一个广播域
（2）当网络中的交换机数量特别多时，广播域变得特别庞大，网络中可能会被大量的广播包损耗资源
（3）无法根据业务需求灵活的规划逻辑单元
注：VLAN（Virtual Local Area Network）即虚拟局域网，是将一个物理的端口在逻辑上划分成多个广播域的通信技术，VLAN内的主机可以直接通信，而VLAN间不能直接互通，从而将广播报文限制在一个VLAN内。
六、VLAN的作用
（1）不同的VLAN是不同的广播域，通常会使用不同的IP网段
（2）可根据业务需要灵活的进行VLAN的规划
（3）不同的VLAN之间无法进行二层互访
七、VLAN知识点小结
（1）一个VLAN中所有设备都是在同一个广播域内，不同的VLAN为不同的广播域
（2）VLAN之间互相隔离，广播不能跨越VLAN传播，因此不同VLAN之间的设备一般无法互访（二层互访），不同VLAN间需通过三层设备实现相互通信
（3）一个VLAN一般为一个逻辑子网
（4）VLAN中成员多基于交换机的端口分配，划分VLAN就是将交换机的接口添加到特定VLAN中，从而该接口所连接的设备也被划入了该VLAN
（5）VLAN是二层交换机的一个非常基本的工作机制
八、交换机的接口类型
Access类型的接口：
（1）Access接口只能加入一个VLAN，该VLAN又被称为Access接口的缺省VLAN
（2）Access接口只发送无标记帧，且只接收无标记帧或打了缺省VLAN Tag的标记帧
（3）Access接口常用于连接PC、服务器或其他终端
Trunk类型的接口
（1）当一条链路需要承载多VLAN数据的时候，可将该链路配置为Trunk链路
（2）Trunk链路两端的接口是Trunk类型的接口，两端的交换机需采用相同的干道协议
（3）Trunk链路一般常用于交换机之间或交换机与路由器之间
Hybrid类型的接口
Hybrid接口也可以收发多个VLAN的报文，而且可以指定该接口在发送特定VLAN的报文时是否携带 Tag。
九、802.1Q数据帧的结构
十、端口的缺省ID （PVID）
（1）每个Access、Trunk、Hybrid类型的接口都可以配置一个缺省VLAN-ID称为PVID（Port Default VLAN ID），当接口接收到无标记的帧时，为数据帧打上PVID
（2）对于Access类型的端口，PVID缺省为1，由于Access接口只能加入一个VLAN，因此PVID也是该接口所属的VLAN
（3）对于Trunk、Hybrid类型端口，PVID缺省也为1，这两种接口都允许多个VLAN数据帧通过，当接口收到无标记帧时，为数据帧打上PVID
注：以太网数据帧（无标记帧、Untagger帧）：指的是采用以太网封装的数据帧，如普通PC或服务器网卡收发的数据帧
802.1Q数据帧（标记帧、携带 VLAN Tag的数据帧、Tagged帧）：指的是接入了802.1Q头部的以太网数据帧
十一、Access Port
Access 端口收到数据帧
（1）如果该帧不带 tag ，则接收帧并打上端口的pvid
（2）如果该帧携带 tag，则当 vlan ID 与 缺省 vlan ID相同时，接收该报文，否则丢弃
Access 端口发送帧（送到PC端）
（1）剥离 802.1q tag ，发出的帧为普通以太帧
十二、Trunk Port
Trunk 端口收到帧
（1）若数据帧不带 tag ，打上接口pvid，若pvid 在允许通过的vlan ID列表里，则接收该报文，否则丢弃，缺省时Trunk接口的PVID为1，而且VLAN1缺省就已经在allow-pass VLAN列表中
（2）若数据帧带 tag，且 vlan ID 在接口允许通过的 vlan ID列表里，则接收该报文，否则丢弃该报文
Trunk 端口发出帧
若 vlan ID 与接口 pvid 相同，且该vlan 在 allow-pass vlan 列表中，则去掉 tag ，发送数据帧。
若 vlan ID 与接口 pvid不同，且该 vlan 在 allow-pass vlan 列表中，则保持原有Tag，发送该带 tag的数据帧。
十三、Hybrid Port
Hybrid接口收到帧
（1）若数据帧不带tag，打上接口PVID，若PVID在允许通过的VLAN列表里，则接收该帧，否则丢弃
（2）若数据帧带tag，且VLAN ID在接口允许通过的VLAN列表里，则接收该报文，否则丢弃该报文
Hybrid端口发送帧
若VLAN ID在接口允许通过的VLAN列表里，则发送该帧，可以通过命令设置发送时是否携带 Tag
