网络基础 03_二层交换基础
1 以太网概述
- 以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。
- 以太网络使用CSMA/CD（载波监听多路访问及冲突检测）技术，并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上。以太网与IEEE802.3系列标准相类似。
- 包括标准的以太网（10Mbit/s)、快速以太网（100Mbit/s）和10G（10Gbit/s）以太网。它们都符合IEEE802.3。
由上到下：
出口层（OR）：广域网接入 出口策略 带宽控制
核心层（CO）：高速转发 服务器接入 路由选择
汇聚层（GS）：流量汇聚 链路冗余 设备冗余 路由选择
接入层（AS）：用户接入 接入安全 访问控制
MAC地址
- MAC地址有48位，通常被表示为点分十六进制数。
- MAC地址全球唯一，由 IEEE对这些地址进行管理和分配。
- 每个地址由两部分组成，分别是供应商代码和序列号。其中前24位二进制代表 该供应商代码。剩下的24位由厂商自己分配。
2 交换机工作原理
二层交换机的主要功能
- Address learning
- Forward/filter decision
- Loop avoidance
交换机的寻址
- 初始化时MAC地址表是空的
- 站点A发送一个数据帧到站点C；
- 交换机根据数据帧的源地址在接口E0上学习到站点A的MAC地址；
- 这个数据帧(A-C)被泛洪到所有的交换机接口除了E0(未知单播被泛洪)；
- MAC地址缺省在MAC地址表中保留5分钟；
- 站点D发送一个数据帧到站点C；
- 交换机根据数据帧的源地址在接口E3上学习到站点D的MAC地址；
- 这个数据帧(D-C)被洪放到所有的交换机接口除了E3(未知单播被泛洪)；
- 站点A发送一个数据帧到站点C；
- 目的地址已知存储在MAC地址表中，数据帧不会被泛；
- 重新刷新工作站C的MAC地址超时时间；
3 ARP概述
①ARP协议(Address Resolution Protocol)即地址解析协议，用于实现从 IP 地址到 MAC 地址的映射，即询问目标IP对应的MAC地址。
②在网络通信中，主机和主机通信的数据包需要依据OSI模型从上到下进行数据封装，当数据封装完整后，再向外发出。所以在局域网的通信中，不仅需要源目IP地址的封装，也需要源目MAC的封装。
③一般情况下，上层应用程序更多关心IP地址而不关心MAC地址，所以需要通过ARP协议来获知目的主机的MAC地址，完成数据封装。
ARP实现过程
- ARP应答
同一个局域网中，两台主机需要进行通信时，根据OSI数据封装顺序，发送方会自顶向下（从应用层到物理层）封装数据，然后发送出去，这是发送方发送ARP请求给接收方，接收方把主机的MAC地址回复给发送发，这就是ARP请求和回复的过程，通过这个交互工程，发送发便具备了接收方的MAC地址信息。
ARP表
ARP高效运行的关键
- 每个主机上都有一个ARP高速缓存，即ARP表
- ARP表中记录了最近的映射记录
ARP表的关键
- UNIX实现中完整表项的生存时间为20分钟，不完整表项的生存时间为3分钟。
所谓不完整表项就是在以太网上对一个不存在的主机发出ARP请求时，在本地保留的一个只有ip地址没有MAC地址的表项。
2.Windows实现中没有被使用的ARP表项老化时间2分钟，正在使用的ARP表项 老化时间10分钟。
在表项正在使用时，超时值就应该启动，但是大多数的从伯克利系统演变而来的系统没有这样做 ――它们每次都是在访问表项进重设超时值。
3.路由器ARP老化时间可以设置，时间范围一般是1-1440分钟之间，缺省为20分钟
注：没有UNIX中的完整表项和不完整表项的概念，也不存在Windows中区分ARP表项是否被上层协议所正在使用，只是固定一个老化时间，时间到了，表项就老化， 正在使用的表项也一样被老化。
ARP帧格式
ARP捕获实例-请求报文
ARP代理
如果ARP请求是从一个网络的主机发往另一个网络上的主机时
ARP代理
如果ARP请求是从一个网络的主机发往另一个网络上的主机，那么连接这两个网络的路由器就可以回答该请求，这个过程称作委托ARP或ARP代理（ARP Proxy）
免费ARP
为什么要免费ARP？
当一个主机和你配置了一样的IP地址时，怎么办？
我改了自己的IP地址，别人怎么知道我改了IP地址？
其实很简单：
一机器进入了我的网络领域或更改自己的IP地址
按规矩，他要向网络中广播一个ARP报文
告诉我们这些土著他的新IP地址和MAC地址
我们就对自己ARP表进行更新
4 VLAN概述
为什么需要VLAN
整台交换机的所有端口均属于同一个广播域
Access接口：进该接口打上VLAN标记，出接口剥离VLAN标记；
静态 VLAN － 交换机上的端口以手动方式分配给VLAN；
动态 VLAN －使用VMPS可以根据连接到交换机端口的设备的源 MAC 地址，动态 地将端口分配给 VLAN；
- 一个VLAN中所有设备都是在同一广播域内，不同的VLAN为不同的广播域 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，不同VLAN间需通过三层设备实现相互通信
- 一个VLAN一般为一个逻辑子网，由被配置为此VLAN成员的设备组成
- VLAN中成员多基于交换机的端口分配，划分VLAN就是对交换机的接口划分
- VLAN工作于OSI参考模型的第二层
- VLAN是二层交换机的一个非常根本的工作机制
Trunk的概念
- 当一条链路，需要承载多VLAN信息的时候，需使用trunk来实现
- Trunk两端的交换机需采用相同的干道协议
- 一般见于交换机之间或交换机与路由器之间
