二层转发原理

一、什么是二层转发

二层转发就是基于MAC地址进行数据包转发。

1. 二层指的就是网络七层模型中的数据链路层

2. 数据链路层传输的数据单元叫 – 帧

以太帧格式

前两个字段分别是目的地址和源地址字段。第3个字段是2字节的类型字段，用来标识上一层是什么协议(0x800：IP协议，0x0806：ARP协议等)。第4个字段是数据字段，长度在46-1500字节之间。最后一个字段是CRC检验字段，存放4字节的帧检测序列FCS。校验范围是目的地址、源地址、类型、数据字段。

MAC帧长度最小为64字节，数据字段最小为46字节，如果不够，则自动加0填充。

3. MAC 地址

MAC地址也就是物理地址，大小为48位，6个字节，前24位是厂商代码，后24位为序号，比如H3C厂商代码为00-0f-e2。

• 单播地址：第一个字节最低位为0，如 00-0f-e2-00-00-06
• 多播地址：第一个字节最低位为1，如 01-0f-e2-00-00-06
• 广播地址：48位全为1，如ff-ff-ff-ff-ff-ff

4. 冲突域与广播域

• 冲突网络（冲突域）：连接在同一个到导线上的所有工作站点集合，一个节点发出的报文其余节点都能收到，从而产生冲突。
• 广播网络（广播域）：限制以太网广播报文的范围，一个站点发送一个广播报文其余站点都可以收到。

5. 转发

• 基于MAC地址转发：主要是根据原MAC、目的MAC、MAC地址表进行业务转发（详细见原理）。
• 基于VLAN转发：为了解决广播域的问题引入了VLAN机制进行隔离。

二、二层转发原理

1. 转发原理及流程

原理：基于原MAC、目的MAC、MAC地址表进行业务转发

流程：PC_A 与 PC_B通信

① PC_A 发送 ARP 请求给交换机1来尝试获取计算机B的mac地址（基于以太网的通信必须在数据帧中指定目标MAC地址才能通信）

②交换机1 收到广播帧（ARP请求）后，会将他发给除接收端口外的所有端口，也就是flooding了，发送ARP广播。

③计算机B 收到 ARP 后，通过ARP单播回复 MAC 地址给A。

④计算机A 收到 B 的MAC地址后，写入以太帧目的MAC中，开始业务传输。

⑤交换机1 收到 PC_A 发出的以太帧后，会进行查表。如果查到，就按照MAC地址表指定的端口转发；查不到的话就进行广播转发。

 

 

 报文交换过程