二层报文转发详细流程

二层报文转发流程二层报文转发流程是计算机网络中重要的数据传输过程之一，它负责将源主机发送的数据包转发到目的主机。

本文将详细介绍二层报文转发的流程，并解释其中的关键步骤。

二层报文转发是在数据链路层完成的。

数据链路层是计算机网络中的第二层，主要负责将网络层的数据包封装成帧，并在物理介质上进行传输。

二层报文转发的目的是将数据包从源主机发送到目的主机，中间可能经过多个网络设备，如交换机、网桥等。

在开始介绍二层报文转发的流程之前，我们先了解一下二层报文的格式。

二层报文由两部分组成，即帧头和帧数据。

帧头包含了目的MAC地址、源MAC地址和帧类型等信息，用于标识数据包的源和目的。

帧数据部分则是网络层的数据包，如IP数据报。

二层报文转发的流程如下：1. 源主机发送数据包：源主机根据目的主机的IP地址生成网络层的数据包，并将其封装成帧。

源主机通过查询ARP缓存或发送ARP 请求获取目的主机的MAC地址，并将目的MAC地址写入帧头。

然后，源主机通过物理介质将帧发送出去。

2. 网络设备接收帧：当帧经过网络设备时，设备的网卡会接收到帧，并将其传递给设备的操作系统进行处理。

3. 网络设备解析帧头：设备的操作系统会解析帧头，提取出目的MAC地址和源MAC地址等信息。

根据目的MAC地址，设备判断该帧是否需要转发。

4. 判断帧的目的MAC地址：设备将目的MAC地址与自己的MAC地址进行比较。

如果两者相等，则说明该帧是发给自己的，设备就会将帧交给上层的协议进行处理。

如果两者不相等，则说明该帧是要转发给其他主机的。

5. 查询转发表：设备会查询自己的转发表，该表记录了目的MAC地址与对应的接口之间的映射关系。

设备根据目的MAC地址在转发表中查找对应的接口。

6. 转发帧：设备根据转发表中的接口信息，将帧发送到对应的接口。

设备将帧从一个接口复制到另一个接口，实现了帧的转发。

7. 目的主机接收帧：当帧到达目的主机时，目的主机的网卡会接收到帧，并将其传递给设备的操作系统进行处理。

二层转发与三层转发原理近年来，网络技术得到了迅猛的发展与普及，网络通信已经成为了人类生活的必需品。

其中，三层交换技术与二层交换技术是网络通信不可或缺的组成部分。

本文将会深入解析这两种技术的原理与应用。

一、二层转发原理二层转发技术是以 MAC 地址为关键识别单元，完成在局域网内的报文转发。

它是指通过网络交换机直接在物理层面（MAC 地址层面）实现数据包的转发，所以又称为 MAC 地址交换技术。

在进行二层转发时，交换机会从目的 MAC 地址中学习网络拓扑结构，且维护一个学习表，其中存放着每一个源 MAC 地址对应的物理端口。

当数据包发出后，交换机会查询学习表以确定目的 MAC 地址所在的端口，之后在该端口广播整个局域网内的数据包，所有其他设备都会接受到，但仅有目标设备会读取数据包，并通过 MAC 地址确认该数据包是否是自己需要的。

若该设备接收到的数据包中，目标 MAC 地址并非自身，就会直接丢在废纸篓里，并不会向上层传递，因此，如果我们希望让数据包顺利依托网络层次向目标设备传输，就需要进行三层转发。

二、三层转发原理三层交换是以 IP 地址为关键识别单元，完成在子网内和网间的报文转发。

因此也称为 IP 地址交换技术。

在进行三层转发时，交换机会在目标数据包的目的地址中解析出物理 MAC 地址和逻辑地址，并将逻辑地址与路由表相比较来决定下一个网络设备的位置，然后在物理 MAC 地址上找寻它下一个目的地址所对应的物理 MAC 地址，之后转播到相对应的端口。

交换机的路由表中会包含广域网地址（WAN）和局域网地址（LAN），因此它可以在不同子网和区域之间进行转发和路由选择。

需要注意的是，在三层交换中，不是所有的数据包都能够转发出去，因为交换机中的路由表只是一个基于软件的表，不能和路由器那样去探测和发现网络，不能实现完整的拓扑测绘和寻找最佳路由，只能选择转发。

三、二层与三层交换技术的差异1.差异性识别交换机在进行二层转发时，识别的是物理层面上的 MAC 地址信息，而在进行三层转发时，交换机会通过解析 IP 地址识别出目的设备。

⼆层转发原理详解（⼀）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。

详解：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-ff4、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①PC_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。

共享式虚拟网络学习模式共享式虚拟网络学习模式(Shared VLAN Learning, 简称SVL) 是指一个虚拟网络所学习到的MAC地址可以给其它虚拟网络所使用。

Port-Based VLAN只支持SVL。

独立式虚拟网络学习模式独立式虚拟网络学习模式(Independent VLAN Learning, 简称IVL) 则是指一个虚拟网络所学习到的MAC地址不可以给其它虚拟网络所使用。

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，这种情况如图7所示。

图7中，VLAN 10的PC A发送给PC B的报文由于MAC地址表查找结果与VLAN不符而被丢弃了；同理，当MAC B学习到PORT 2时，VLAN 20的PC D和PC C之间的通信就会出现问题。

这样，虽然不同的主机被隔离在了不同的冲突域和广播域中，但是MAC地址却可能导致不同VLAN的通信相互影响。

二三层转发原理一、引言网络通信中的数据传输离不开路由器的支持，而路由器是实现数据转发的关键设备。

在路由器中，二三层转发原理起着重要的作用。

本文将详细介绍二三层转发原理的相关概念、工作原理及其在网络通信中的应用。

二、二三层转发原理概述二三层转发原理是指通过路由器的二三层转发功能，将数据包从源主机传输到目标主机的过程。

其中，二层指的是数据链路层，主要工作在以太网帧的层面上，通过MAC地址进行数据转发；三层指的是网络层，主要工作在IP数据报的层面上，通过IP地址进行数据转发。

三、二三层转发原理的工作过程1. 二层转发原理在二层转发过程中，路由器通过查找MAC地址表来确定目标主机的位置。

当一台主机发送数据时，路由器会根据目标主机的MAC 地址查找对应的端口，并将数据发送到该端口上。

如果目标主机的MAC地址不在MAC地址表中，路由器会将数据发送到所有端口，以便寻找目标主机。

一旦找到目标主机，路由器会将目标主机的MAC地址添加到MAC地址表中，以便下次转发时的快速查找。

2. 三层转发原理在三层转发过程中，路由器通过查找路由表来确定目标主机的位置。

当一台主机发送数据时，路由器会根据目标主机的IP地址查找对应的路由表项，并选择合适的接口进行转发。

路由表中记录了不同网络的IP地址范围及对应的下一跳地址，路由器根据IP地址的匹配规则选择最佳的路由进行转发。

四、二三层转发原理的应用1. 实现局域网互联通过二三层转发原理，路由器可以连接不同的局域网，实现不同局域网之间的通信。

路由器可以根据二层和三层的转发原理，将数据包从一个局域网转发到另一个局域网，实现跨网段的通信。

2. 提高网络安全性通过二三层转发原理，路由器可以实现网络的分段和隔离，从而提高网络的安全性。

路由器可以根据不同的IP地址范围将网络划分为多个子网，并通过路由表中的规则限制不同子网之间的通信，从而有效地隔离恶意攻击和病毒传播。

3. 实现负载均衡通过二三层转发原理，路由器可以实现负载均衡，提高网络的性能和可靠性。

二层转发原理
二层转发是指在局域网中，交换机将接收到的数据帧转发给目标地址的过程。

具体而言，二层转发原理如下：
1.源设备在发送数据前，会根据目标设备的MAC地址生成数据包。

2.生成的数据包经过源设备的网卡，进入交换机。

3.交换机根据数据包中的目标MAC地址查找转发表，确定数据包应该转发到哪个端口。

4.交换机将数据包发送到目标端口。

5.目标设备的网卡接收数据包，并进行相应的处理。

6.目标设备发送响应数据包时，也会经过交换机的转发。

7.重复以上步骤，直到通信结束。

二层转发有以下几个主要特征：
1.基于MAC地址：交换机通过记录每个端口上的MAC地址与对应的
端口号，建立起转发表，用于在数据包到达交换机时选择应该转发到哪个端口。

这种方式称为基于MAC地址的转发。

2.无冲突转发：通过相互独立的虚拟连接，交换机可以同时在多个端口上进行数据包的转发，这种方式称为无冲突转发。

3.自学习能力：交换机能够通过学习网络中不同设备的MAC地址，建立起端口与MAC地址之间的对应关系，从而可以快速地转发数据包。

4.广播与组播：在二层网络中，数据包可以通过广播和组播的方式发送给多个目标设备。

总结：
二层转发是指交换机在局域网中转发数据包的过程，它主要基于MAC 地址进行转发，拥有无冲突、自学习、广播与组播等特点。

了解这些原理有助于我们对交换机的工作原理有更深入的理解和掌握。

二层和三层转发二层转发的机制是什么?学习线程和报文转发线程。

二层只跟MAC地址有关与IP无关所以在二层做IP－MAC绑定是无效的。

三层以太网交换机的转发机制主要分为两个部分：二层转发和三层交换。

先讲二层转发流程。

1、MAC地址介绍MAC地址是48 bit二进制的地址，如：00-e0-fc-00-00-06。

可以分为单播地址、多播地址和广播地址。

单播地址：第一字节最低位为0，如：00-e0-fc-00-00-06多播地址：第一字节最低位为1，如：01-e0-fc-00-00-06广播地址：48位全1，如：ff-ff-ff-ff-ff-ff注意：1）普通设备网卡或者路由器设备路由接口的MAC地址一定是单播的MAC地址才能保证其与其它设备的互通。

2）MAC地址是一个以太网络设备在网络上运行的基础，也是链路层功能实现的立足点。

----------------------------------------------------------------------------------2、二层转发介绍交换机二层的转发特性，符合802.1D网桥协议标准。

交换机的二层转发涉及到两个关键的线程：地址学习线程和报文转发线程。

学习线程如下：1）交换机接收网段上的所有数据帧，利用接收数据帧中的源MAC地址来建立MAC地址表；2）端口移动机制：交换机如果发现一个包文的入端口和报文中源MAC地址的所在端口不同，就产生端口移动，将MAC地址重新学习到新的端口；3）地址老化机制：如果交换机在很长一段时间之内没有收到某台主机发出的报文，在该主机对应的MAC地址就会被删除，等下次报文来的时候会重新学习。

注意：老化也是根据源MAC地址进行老化。

报文转发线程:1）交换机在MAC地址表中查找数据帧中的目的MAC地址，如果找到，就将该数据帧发送到相应的端口，如果找不到，就向所有的端口发送；2）如果交换机收到的报文中源MAC地址和目的MAC地址所在的端口相同，则丢弃该报文；3）交换机向入端口以外的其它所有端口转发广播报文。