二层转发原理详解（二）
二、二层转发原理
2、VLAN转发原理及流程
说明：为了解决转发原理（一）中提到的802.1d存在的问题，就引入了VLAN技术（Virtual Local Area Network），即虚拟局域网技术。通过vlan划分广播域解决802.1d的问题。
特点：①相同vlan内的主机可以任意通信。 ②不同vlan的主机在二层就可以完全隔离。
VLAN的基本概念
1）VLAN帧结构概述
802.1Q帧格式是现在使用最广泛的VLAN协议标准，许多厂家的交换机路由器都支持IEEE 802.1Q标准。
2）802.1Q标准的VLAN帧格式
802.1QTag的长度是4bytes，它位于以太网帧中源MAC地址和长度/类型之间。802.1QTag包含4个字段。
Type：长度为2bytes，表示帧类型，802.1Qtag帧中type字段取固定值0x8100，如果不支持802.1Q的设备收到802.1Q帧，则将其丢弃。
PRI：priority字段，长度为3bit，表示以太网帧的优先级，取值范围是0~7，数值越大，优先级越高。当交换机/路由器发生传输用色时，优先发送优先级高的数据帧。
CFI：Canonical FormatIndicator，长度为1bit，表示MAC地址是否是经典格式。CFI为0说明是经典格式，CFI为1表示为非经典格式。该字段用于区分以太网帧、FDDI帧和令牌环网帧，在以太网帧中，CFI取值为0。
VID：VLAN ID，长度为12bit，取值范围是0~4095，其中0和4095是保留值，不能给用户使用。
3）以太端口TAG数据简述（端口链路类型）
Access类型端口端口只能属于1个VLAN，一般用于连接计算机的端口。
Trunk类型的端口可以允许多个VLAN通过，可以接受和发送多个VLAN的报文，一般用于交换机之间的连接端口。
Hybrid类型的端口可以允许多个VLAN通过，可以接收和发送多个VLAN的报文，可以用于交换机之间的连接也可以用于连接用户的计算机。
知识点：
①Hybrid和Trunk的异同
同：Hybrid和Trunk在接收数据是处理方式相同
异：发送时Hybrid 可以允许多个VLAN的报文发送时不带标签，而Trunk端口只允许缺省VLAN的报文发送时不打标签。
②缺省VLAN
Access端口只属于1个VLAN，所以它的缺省VLAN就是他所在的VLAN，不用设置。
Hybrid端口和Trunk端口属于多个VLAN ID，缺省情况下， Hybrid端口和Trunk端口的缺省VLAN为VLAN 1。
③tag list 和 untag list
从两方面将，一方面如果是指报文，untag就是普通的Eth报文，普通PC机的网卡是可以识别这样的报文进行通讯；tag报文结构的变化是在源mac地址和目的mac地址后加上了4bytes的vlan信息，也就是vlan tag头，一般来说这样的报文不同PC机的网卡是不能识别的。另一方面，在报文进入端口和从端口发送出去时，还需要对报文中携带的VLAN、tag list和untag list这两个列表进行对比再进行下一步处理，而tag list和untag list就是由一个或多个VLAN值组成的列表。在设备设置二层转发是进行配置。
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MAC 学习方式
SVL方式的二层交换机
SVL（Shared VLAN Learning）方式的二层交换机在学习MAC地址并建立MAC地址表的过程中并不附加VLAN ID，或者说它的MAC地址表是为所有VLAN共享使用的。它的二层转发基本流程如下：
（1） 根据接收到的以太网帧的源MAC信息添加或刷新MAC地址表项；
（2） 根据目的MAC信息查找MAC地址表，如果没有找到匹配项，那么在报文对应的VLAN内广播；
（3） 如果找到匹配项，但是表项对应的端口并不属于报文对应的VLAN，那么丢弃该帧；
（4） 如果找到匹配项，且表项对应的端口属于报文对应的VLAN，那么将报文转发到该端口，但是如果表项对应端口与收到以太网帧的端口相同，则丢弃该帧。
这种类型的二层交换机转发与普通二层交换机转发基本相同，只是多了转发过程中的VLAN检查。这样的交换机可能遇到下述问题：位于不同VLAN的主机（或网络设备）具有相同的MAC地址，由于SVL交换机所有VLAN共享一个MAC表，这样对应的MAC表项中端口就会不断的变化，而且两个VLAN的报文转发也会受到影响。
在实际应用中，SVL方式的二层交换机已经比较少见了。
IVL方式的二层交换机
IVL（Independent VLAN Learning）方式的交换机在学习MAC地址并建立MAC地址表的过程中同时附加VLAN ID，同一个MAC地址可以出现在不同的VLAN中，这样的方式也可以理解为每个VLAN都有自己独立的MAC地址表。它的二层转发基本流程如下：
（1） 根据接收到的以太网帧的源MAC＋VLAN-ID信息添加或刷新MAC地址表项；
（2） 根据目的MAC＋VLAN-ID查找MAC地址表项，如果没有找到匹配项，那么在VLAN-ID对应的VLAN内广播；
（3） 如果能够找到匹配表项，则向表项所示的对应端口转发，但是如果表项所示端口与收到以太网帧的端口相同，则丢弃该帧。
IVL方式的二层交换机转发流程更加清晰，VLAN之间不会互相影响，目前实际应用中的二层交换机大多采用这种方式。
问题：
1、二层交换出现环路会有什么影响？
-----对于MAC表中存在的报文，会出现MAC地址表刷表，导致业务中断；对于广播报文，会出现物理带宽被占满，最终导致业务中断。
2、如何避免环路？
-----第一物理链路避免，第二使用SIP等生成树协议，阻止二层交换成环。
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