交换机的数据转发基本过程
– 二层交换机和网桥的基本功能
– 冗余交换拓扑中的问题
– 生成树协议
– 交换机端口、冲突、交换方式
– 虚拟局域网VLAN
? 交换机的配置
– 如何配置交换机
–
基本命令
课程内容
以太网交换机
交换机的三个功能
– 学习：
– 以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC 地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC 地址表中。
– 转发/过滤：
– 当一个数据帧的目的地址在MAC 地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。 – 消除回路：(回路就是我们常说的环路)
– 当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。
交换机如何学习主机的位置
交换机如何学习主机的位置
交换机如何学习主机的位置
交换机如何过滤帧
广播帧和多点传送帧
冗余网络拓扑
广播风暴
广播风暴
广播风暴
重复帧
重复帧
MAC 地址表不稳定
MAC 地址表不稳定
冗余
简单的冗余交换拓扑
创建逻辑无环路拓扑
? 1.冗余增加了可靠性，但是同时将物理环路带进网络。
? 2. 解决办法就是创建逻辑无环路拓扑，同时保留物理环存在
? 3.无环路拓扑称为树，并且是可扩展的树
? 4.创建无环路拓扑的算法称为生成树算法
STP术语（STP Terms）
? 1. 桥ID (Bridge ID)
? 2. 开销（Cost）
? 3. 桥协议数据单元（BPDU）
桥ID (Bridge ID)
新IEEE标准的COST值
?最短路径是cost累加，而cost是基于链路的速率的。
桥协议数据单元（BPDU）
? 1.交换机发送的创建逻辑无环路的数据包称为BPDU
?Bridge Protocol Data Unit (BPDU).
? 2.BPDU在阻塞的接口上也可以接收，这确保如果链路或设备出现问题，新的生成树会被计算
? 3.默认，BPDU 2秒发送一次
生成树协议
生成树操作
? 1.选举根桥，BID最小即是
? 2.计算自己到根桥距离
? 3.选择根端口，距离根桥最近的接口
? 4.选指定端口和非指定端口，非指定端口被阻塞。
生成树操作规则
STP实例
生成树示例1
生成树示例2
所有的交换机为缺省STP配置，所有的链路都是快速以太网。哪个交换机的哪个端口将被STP协议阻塞以维持不成环路？
生成树端口状态
生成树端口状态
? 1.在阻塞状态，端口仅能接收BPDU,需要20秒改变这种状态
? 2.在侦听状态，交换机确定是否有到根桥的其它路径。该状态持续15秒。在该状态，用户的数据不能转发，也不能学习MAC地址。
? 3.在学习状态，用户的数据不能转发，但是可以学习MAC地址，该状态持续15秒。
? 4.在转发状态，用户数据被转发，MAC地址继续学习，BPDU仍然工作。
STP的收敛（Convergence）
思考题
1.环路的存在，会导致广播风暴、多帧拷贝和MAC地址表不稳定的问题。
2.交换机的ID由桥优先级和桥MAC地址组成。
3.选举根桥时，具有较低值的桥ID的交换机会成为根桥。
4.100M链路的新STP Cost为19 。
5.STP收敛后根端口和指派端口是处于转发状态的。
6.缺省时，转发延时为50 秒，Hello时间为15 秒，BPDU的存活时间为20
秒。
8.STP中，交换机的端口有阻塞、侦听、学习和转发状态。
半双工和全双工以太网操作
局域网交换机输入输出接口
三层交换机
虚拟局域网
LAN（Local Area Network）的中文名为局域网。
而VLAN（Virtual Local Area Network）的中文名为“虚拟局域网”。
VLAN是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段，从而实现虚拟工作组的新兴数据交换技术。
VLAN概述
VLAN特点
VLAN的产生原因－广播风暴
VLAN的起源——基于端口分组
VLAN的帧格式
帧在网络通信中的变化
广播包在二层网络中的传播
VLAN操作
VLAN操作
VLAN操作
VLAN成员模式
VLAN链路
IEEE 802.1Q Trunk
本征VLAN （Native VLAN）
问题1:两个设备不能通信
阶段练习
课程内容
交换机基本配置
交换机的串口访问方法
路由器转发数据包过程详解 (2010-05-22 20:59:09) 转载 标签： 分类：学习交流 路由器 数据包转发 it 主机PC1向主机PC2发个数据包，中间经过B路由器，请问源地址和源MAC是怎么变化的？ 答：就假设拓扑图是这个样子吧：PC1-----(B1-B2) -------PC2 B1和B2是路由器B上的两个接口， PC1和PC2是PC，由主机PC1向主机PC2发送数据包，那么在主机PC1形成的数据包的目的IP就是PC2的IP，源IP就是主机PC1的IP地址，目标MAC地址就是B1的MAC地址，源MAC地址就是PC1的MAC地址。 转发过程：假如是第一次通信PC1没有PC2的ARP映射表 PC1在本网段广播一个数据帧（目的MAC地址为：FFFF:FFFF:FFFF:FFFF）帧格式为： 段的路由。此时路由器给PC1回复一个应答数据包，告诉PC1自己的MAC地址就是PC1要通信的PC2主机的MAC地址。而此时PC1建立ARP映射表，将该MAC地址（即路由器的B1接口）与PC2的IP地址建立映射关系。实际上是路由器对其进行了“欺骗”。 其应答数据帧格式为： 对于路由器B同样建立了自己的ARP映射表：将PC1的MAC地址与PC1的IP地址映射。
数据包在流出B2接口的时候其数据包的帧格式为： PC2所在的网段各主机将自己的IP地址与数据包中的目的IP地址比对。若符合则将自己的MAC地址替换上广播MAC地址，并回复该数据帧： 的对应关系调出来。将PC1的MAC地址覆盖路由器B2接口的MAC地址。另一方面路由器更新ARP映射表，将PC2的MAC地址与PC2的IP地址映射。 此时流出路由器B1接口的数据包的帧格式为： 地址建立对应关系。 此后每次通信时由于PC1要与PC2通信时。由于PC1已经建立了到PC2IP地址的ARP映射，所以下次要通信时直接从本地ARP调用。 简单说一下，网络设备间（包括设备之间和计算机之间）如果要相互通信的话必需经过以下这几个步骤： （以TCP/IP协议通信为例） 1、发送端的应用程序向外发出一个数据包。 2、系统判断这个数据包的目标地址是否在同一个网段之内。 3、如果判断出这个数据包的目标地址与这台设备是同一个网段的，那么系统就直接把这个数据包封装成帧，这个数据帧里面就包括了这台设备的网卡MAC地址，然后这个帧就直接通过二层设备（也就是大家说的不带路由的交换机/HUB之类的~^-^）发送给本网段内的目标地址。
内核协议栈数据包转发 目录 1 NAPI流程与非NAPI 1.1NAPI驱动流程 1.2非NAPI流程 1.3NAPI和非NAPI的区别 2内核接受数据 2.1数据接收过程 2.2 采取DMA技术实现 3 e100采用NAPI接收数据过程 3.1 e100_open 启动e100网卡 3.2 e100_rx_alloc_list 建立环形缓冲区 3.3 e100_rx_alloc_skb 分配skb缓存 3.4 e100_poll 轮询函数 3.5 e100_rx_clean 数据包的接收和传输 3.6 e100_rx_indicate 4 队列层 4.1、软中断与下半部 4.2、队列层 5采用非NAPI接收数据过程 5.1netif_rx 5.2轮询与中断调用netif_rx_schedule不同点 5.3 netif_rx_schedule 5.4 net_rx_action 5.5 process_backlog 6数据包进入网络层 6.1 netif_receive_skb(): 6.2 ip_rcv(): 6.3 ip_rcv_finish(): 6.4 dst_input(): 6.5本地流程ip_local_deliver： 6.6转发流程ip_forward()： 1 NAPI流程与非NAPI 1.1NAPI驱动流程： 中断发生 -->确定中断原因是数据接收完毕（中断原因也可能是发送完毕，DMA完毕，甚至是中断通道上的其他设备中断） -->通过netif_rx_schedule将驱动自己的napi结构加入softnet_data的poll_list 链表，禁用网卡中断，并发出软中断NET_RX_SOFTIRQ -->中断返回时触发软中断调用相应的函数net_rx_action，从softnet_data的poll_list
三层交换原理及示例详解 7.7.5 三层交换原理 二层交换机的二层数据交换一般都是使用ASIC（Application Specific Integrated Circuit ，专用集成电路）的硬件芯片中的CAM表来实现的，因为是硬件转发，所以转发性能非常高。而三层交换机的三层转发也是依靠ASIC芯片完成的（路由器的路由功能主要依靠CPU软件进行的），但其中除了二层交换用的CAM表外，还保存有专门用于三层转发的三层硬件转发表。 三层交换机的三层交换原理比较复杂，不同网络环境下、不同厂家的三层交换机的三层交换流程都不完全相同。如图7-55所示的仅一个直接连接在一台三层交换机上的两个不同网段主机三层交换的基本流程，各主要步骤解释如下： （1）源主机在发起通信之前，将自己的IP地址与目的主机的IP地址进行比较，如果源主机判断目的主机与自己位于不同网段时，它需要通过网关来递交报文的，所以它首先需要通过一个ARP请求报文获取网关的MAC地址（在源主机不知道网关MAC地址的情形下），即源主机先发送ARP请求帧以获取网关IP地址对应的MAC 地址。 （2）网关在收到源主机发来的ARP请求报文后以一个ARP应答报文进行回应，在应答报文中的“源MAC地址”就包含了网关的MAC地址。 （3）在得到网关的ARP应答后，源主机再用网关MAC地址作为报文的“目的MAC地址”，以源主机的IP 地址作为报文的“源IP地址”，以目的主机的IP地址作为“目的IP地址”，先把发送给目的主机的数据发给网关。 图7-55 三层交换基本流程 （4）网关在收到源主机发送给目的主机的数据后，由于查看得知源主机和目的主机的IP地址不在同一网段，于是把数据报上传到三层交换引擎（ASIC芯片），在里面查看有无目的主机的三层转发表。 （5）如果在三层硬件转发表中没有找到目的主机的对应表项，则向CPU请求查看软件路由表，如果有目的主机所在网段的路由表项，则还需要得到目的主机的MAC地址，因为数据包在链路层是要经过帧封装的。于是三层交换机CPU向目的主机所在网段发送一个ARP广播请求包，以获得目的主机MAC地址。 （6）交换机获得目的主机MAC地址后，向ARP表中添加对应的表项，并转发由源主机到达目的主机的灵气包。同时三层交换机三层引擎会结合路由表生成目的主机的三层硬件转发表。 以后到达目的主机的数据包就可以直接利用三层硬件转发表中的转发表项进行数据交换，不用再查看CPU中的路由表了。 以上流程适用位于不同VLAN（网段）中的主机互访时属于这种情况，这时用于互连的交换机作三层交换转发。这就是“一次路由，多次交换”的原理。 7.7.6 三层交换示例 在三层交换中，同一交换机上的不同网段主机通信和不同交换机上的不同网段主机通信的基本原理是一样的，只是具体流程有所区别。本节仅以比较简单的“同一交换机上的不同网段主机通信”这种情形来解释上节介绍的三层交换原理。
计算机网络交换机工作原理 在前面了解到根据交换机在OSI参考模型中工作的协议层不同，将交换机分为二层交换机、三层交换机、四层交换机。交换机工作的协议层不同，其工作原理也不相同。下面我们将介绍各层交换机的工作原理。 1．二层交换机工作原理 二层交换机能够识别数据包中的MAC地址信息，然后根据MAC地址进行数据包的转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在内部的地址列表中。二层交换机的工作原理如下：当交换机从端口收到数据包后，首先分析数据包头中的源MAC地址和目的MAC地址，并找出源MAC地址对应的交换机端口。然后，从MAC地址表中查找目的MAC地址对应的交换机端口。 如果MAC地址表中存在目的MAC地址的对应端口，则将数据包直接发送到该对应端口。如果MAC地址表中没有与目的MAC地址的对应端口，则将数据包广播到交换机所有端口，待目的计算机对源计算机回应时，交换机学习目的MAC地址与端口的对应关系，并将该对应关系添加至MAC地址表中。 这样，当下次再向该MAC地址传送数据时，就不需要向所有端口广播数据。并且，通过不断重复上面的过程，交换机能够学习到网络内的MAC地址信息，建立并维护自己内部的MAC地址表。如图6-10所示，为二层交换机工作原理示意图。 图6-10 二层交换机工作原理 2．三层交换机工作原理 三层交换机是在二层交换机的基础上增加了三层路由模块，能够工作于OSI参考模型的网络层，实现多个网段之间的数据传输。三层交换机既可以完成数据交换功能，又可以完成数据路由功能。其工作原理如下： 当三层交换机接收到某个信息源的第一个数据包时，交换机将对该数据包进行分析，并判断数据包中的目的IP地址与源IP地址是否在同一网段内。如果两个IP地址属于同一网段，
H3C S系列三层交换机负载分担、链路备份的实现过程 实验背景： 随着公司规模的不断扩大，网络部门同时申请了两根光纤，其中一根为10M，另外一根为20M，由于带宽不对称，要求在三层交换机上做策略路由实现2:1的流量分配，其次要求两条线路互相备份，从而实现公司网络安全可靠的传输。 实验网络拓扑图： 配置说明： 由于S系列三层交换机暂不支持基于用户的负载分担特性，可以使用策略路由、静态路由和NQA自动侦测实现负载分担和链路备份功能。
原理说明： 原理： NQA是一种实时的网络性能探测和统计技术，可以对响应时间、网络抖动、丢包率等网络信息进行统计。NQA还提供了与Track和应用模块联动的功能，实时监控网络状 态的变化。 IP单播策略路由通过与NQA、Track联动，增加了应用的灵活性，增强了策略路由对网络环境的动态感知能力。 策略路由可以在配置报文的发送接口、缺省发送接口、下一跳、缺省下一跳时，通过Track与NQA关联。如果NQA探测成功，则该策略有效，可以指导转发；如果探测失败，则该策略无效，转发时忽略该策略。ICMP-echo功能是NQA最基本的功能，遵循RFC 2925来实现，其实现原理是通过发送ICMP报文来判断目的地的可达性、计算网络响应时间及丢包率。ICMP-echo测试成功的前提条件是目的设备要能够正确响应ICMP echo request报文。NQA客户端会根据设置的探测时间及频率向探测的目的IP地址发ICMP echo request报文，目的地址收到ICMP echo request报文后，回复ICMP echo reply报文。NQA客户端根据ICMP echo reply报文的接收情况，如接收时间和报文个数，计算出到目的IP地址的响应时间及丢包率，从而反映当前的网络性能及网络情况。ICMP-echo 测试的结果和历史记录将记录在测试组中，可以通过命令行来查看探测结果和历史记录。
交换机对带802.1q标签的以太网帧转发过程说明（802.1q：基于端口的VLAN）一、带802．1q标签的以太网帧说明： IEEE于1999年正式签发了802.1q标准，即Virtual Bridged Local Area Networks协议，规定了VLAN的国际标准实现，从而使得不同厂商之间的VLAN互通成为可能。 在802.1q以太网帧中，在原有的标准的以太网帧头中的源地址后增加了一个4字节的802.1q 帧头来实现该技术的。在这4字节的802.1q标签头包含了2个字节的标签协议标识（TPID：Tag Protocol Identifier，它的值是8100），和2个字节的标签控制信息（TCI：Tag Control Information）。TPID是IEEE定义的新的类型，表明这是一个加了802.1q标签的文本。 TCI（标签控制信息）：包括了三个方面的内容：Priority、CFI、VLAN ID。现对这三个内容进行详细的解释： Priority：这3位指明帧的优先级。一共有8种优先级，主要用于当交换机阻塞时，优先发送哪个数据包； CFI（Canonical Format Indicator）：这一位主要用于总线型的以太网与FDDI、令牌环网交换数 据时的帧格式； VLAN ID（VLAN Identified）：这是一个12位的域，指明VLAN的ID，一共有4096个，每个支持802.1q协议的设备发送出来的数据包都会包含这个域，以指明自己属于哪个VLAN； 二、交换机对带802.1q标签的以太网数据帧转发说明： 从第一点可以看出，802.1q标签头的4个字节是新增加的，目前一般的网卡和原来老式的交换机和HUB并不支持802.1q，因此这些设备发送出来的数据包的以太网帧头不包含这4个字节，同时也无法识别这4个字节。因此，对于支持802.1q交换机来说，如果某个端口上所连接的设备也都能够识别和发送这种带802.1q标签头的数据包文，那么我们将这种端口称为Tag端口；相反，如果该端口所连接的设备不能够识别和发送这种带802.1q标签头的数据包文，那么我们将这种端口称为
数据传输过程详解 一、FTP客户端发送数据到FTP服务器端，详述其工作过程。两台机器的连接情况如下图所示： 详细解答如下 1.1、假设初始设置如下所示： 客户端FTP端口号为：32768 协议是水平的，服务是垂直的。 物理层，指的是电信号的传递方式，透明的传输比特流。 链路层，在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧为单位的数据。 网络层，负责为分组交换网上的不同主机提供通信，数据传送的单位是分组或包。 传输层，负责主机中两个进程之间的通信，数据传输的单位是报文段。 网络层负责点到点（point-to-point）的传输（这里的“点”指主机或路由器），而传输层负责端到端（end-to-end）的传输（这里的“端”指源主机和目的主机）。 1.3、数据包的封装过程 不同的协议层对数据包有不同的称谓，在传输层叫做段（segment），在网络层叫做数据报（datagram），在链路层叫做帧（frame）。数据封装成帧后发到传输介质上，到达目的主机后每层协议再剥掉相应的首部，最后将应用层数据交给应用程序处理。两台计算机在不同的网段中，那么数据从一台计算机到另一台计算机传输过程中要经过一个或多个路由器。 1.4、工作过程 （1）在PC1客户端，将原始数据封装成帧，然后通过物理链路发送给Switch1的端口1。形成的帧为： 注：发送方怎样知道目的站是否和自己在同一个网络段？每个IP地址都有网络前缀，发送方只要将目的IP地址中的网络前缀提取出来，与自己的网络前缀比较，若匹配，则意味着数据报可以直接发送。也就是说比较二者的网络号是否相同。本题中，PC1和PC2在两个网络段。 （2）Switch1收到数据并对数据帧进行校验后，查看目的MAC地址，得知数据是要
深入剖析三层交换机的工作过程 原创SELF_IMPR小灰最后发布于2013-07-23 10:54:45 阅读数3971 收藏 展开 路由器的三层转发主要依靠CPU进行，而三层交换机的三层转发依靠ASIC芯片完成，这就决定了两者在转发性能上的巨大差别。当然，三层交换机并不能完全替代路由器，路由器所具备的丰富的接口类型、良好的流量服务等级控制、强大的路有能力等仍然是三层交换机的薄弱环节。目前的三层交换机一般是通过VLAN来划分二层网络并实现二层交换的，同时能够实现不同VLAN间的三层IP互访。在讨论三层交换机的转发原理之前有必要交代一下不同网络的主机之间互访时的行为： （1）源主机在发起通信之前，将主机的IP与目的主机的IP进行比较，如果两者位于同一个网段（用网络掩码计算后具有相同的网络号），那么源主机直接向目的主机发送ARP请求，在收到目的主机的ARP应答后获得对方的物理层（MAC）地址，然后用对方MAC作为报文的目的MAC进行报文发送。位于同一VLAN（网段）中的主机互访时属于这种情况，这时用于互连的交换机作二层交换转发； （2）档源主机判断目的主机与主机位于不同的网段时，它会通过网关（Gateway）来递交报文，即发送ARP请求来获取网关IP地址对应的MAC，在得到网关的ARP应答后，用网关MAC作为报文的目的MAC进行报文发送。注意，发送报文的源IP是源主机的IP，目的IP仍然是目的主机的IP。位于不同VLAN（网段）中的主机互访时属于这种情况，这时用于互连的交换机作三层交换转发。 为了后续讨论的三层交换原理便于理解，这里简单介绍一下三层交换机内部结构，如图1所示：
华为三层以太网交换机基本原理及转发流程 1.1. MAC地址介绍 MAC 地址是48 bit 二进制的地址，如：00-e0-fc-00-00-06。 能够分为单播地址、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）一般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。 1.2. 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：
华为认证技术文章 2 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MA C 地址来建立MAC 地址表； 注意：老化也是按照源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。 1.3. VLAN二层转发介绍 报文转发线程: 引入了VLAN 以后对二层交换机的报文转发线程产生了如下的阻碍：
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（同时还要确保报文的入VLAN 和出VLAN 是一致的），就将该数据帧发送到相应的端口，如果找不到，就向（VLAN 内）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（VLAN 内）入端口以外的其它所有端口转发广播报文。 以太网交换机上通过引入VLAN，带来了如下的好处： 1）限制了局部的网络流量，在一定程度上能够提升整个网络的处理能力。 2）虚拟的工作组，通过灵活的VLAN 设置，把不同的用户划分到工作 华为认证技术文章 3 组内； 3）安全性，一个VLAN 内的用户和其它VLAN 内的用户不能互访， 提升了安全性。
交换机基本原理和转发过程 （李建昂 0023000149 专用设备/驱动科室） 本文主要介绍了一下交换机的工作原理，通过本文能够熟悉交换机的原理并对二层交换的一些概念有较深的理解。 首先介绍一下几个设备。我们经常会看到一些设备的名字，比如HUB、交换机等。这些设备之间到底有什么区别和联系，下面就简单说一下。 1、Ethernet HUB Ethernet HUB的中文名称叫做以太网集线器，其基本工作原理是广播技术（broadcast），也就是HUB从任何一个端口收到一个以太网数据帧后，它都将此以太网数据帧广播到其它所有端口，HUB不存储哪一个MAC地址对应于哪一个端口。 以太网数据帧中含有源MAC地址和目的MAC地址，对于与数据帧中目的MAC地址相同的计算机执行该报文中所要求的动作；对于目的MAC地址不存在或没有响应等情况，HUB既不知道也不处理，只负责转发。 HUB工作原理： (1) HUB从某一端口A收到的报文将发送到所有端口； (2) 报文为非广播报文时，仅与报文的目的MAC地址相同的端口响应用户A； (3) 报文为广播报文时，所有用户都响应用户A。 随着网络应用不断丰富，网络结构日渐复杂，导致传统的以太网连接设备HUB已经越来越不能满足网络规划和系统集成的需要，它的缺陷主要表现在以下两个方面： (1) 冲突严重——HUB对所连接的局域网只作信号的中继，所有物理设备构成了一个冲突域； (2) 广播泛滥 2、二层交换技术 二层交换机的出现能够在一定程度上解决HUB存在的缺陷——主要是冲突严重的问题，其与HUB的区别从大的方面来看可以分为以下三点： （1）从OSI体系结构来看，HUB属于OSI模型的第一层物理层设备，而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备。也就意味着HUB只是对数据的传输起到同步、放大
数据包从源到目的地的传输过程 步骤1：PC1 需要向PC2 发送一个数据包 PC1 将IP 数据包封装成以太网帧，并将其目的MAC 地址设为R1 FastEthernet 0/0 接口的MAC 地址。 PC1 是如何确定应该将数据包转发至R1 而不是直接发往PC2?这是因为PC1 发 现源IP 地址和目的IP 地址位于不同的网络上。 PC1 通过对自己的IP 地址和子网掩码执行AND 运算，从而了解自身所在的网络。同样，PC1 也对数据包的目的IP 地址和自己的子网掩码执行AND 运算。如果两次运算结果一致，则PC1 知道目的IP 地址处于本地网络中，无需将数据包转发到默认网关(路由器)。如果AND 运算的结果是不同的网络地址，则PC1 知道目的IP 地址不在本地网络中，因而需要将数据包转发到默认网关(路由器)。 注：如果数据包目的IP 地址与PC1 子网掩码进行AND 运算后，所得到的结果并非PC1 计算得出的自己所在的网络地址，该结果也未必就是实际的远程网络地址。在PC1 看来，只有当掩码和网络地址相同时，目的IP 地址才属于本地网络。远程网络可能使用不同的掩码。如果目的IP 地址经过运算后得到的网络地址不同于本地网络地址，则PC1 无法知道实际的远程网络地址，它只知道该地址不在本地网络上。 PC1 如何确定默认网关(路由器R1)的MAC 地址?PC1 会在其ARP 表中查找默认网关的IP 地址及其关联的MAC 地址。 如果该条目不存在于ARP 表中会发生什么情况?PC1 会发出一个ARP 请求，然后路由器R1 作出ARP 回复。
步骤2：路由器R1 收到以太网帧 1. 路由器R1 检查目的MAC 地址，在本例中它是接收接口FastEthernet 0/0 的MAC 地址。因此，R1 将该帧复制到缓冲区中。 2. R1 看到“以太网类型”字段的值为0x800，这表示该以太网帧的数据部分包含IP 数据包。 3. R1 解封以太网帧。
交换机的功能及工作过程 By:吾怜茜 一．交换机概述： 交换机是一种工作在二层的设备，但是随着技术的不断进步，现在已经出现了诸如三层交换机，多层交换机产品。在本篇中讨论的是二层交换机的一些特性。 二．交换机的功能： 1.地址学习 有些地方也叫做基于源MAC地址学习，这个功能主要就是学习和存储MAC 地址。 2.帧的转发/过滤 数据帧的转发主要是交换机能够根据MAC地址表来转发数据，过滤则是对一些受限制的数据进行阻止或丢弃。 3.环路避免 由于交换机的某些特性会带来一些问题，比如形成环路，因此为了保证网络上数据的正确传输以及网络的稳定要采取一些措施来避免这些问题，主要是通过STP来实现，稍后会讲到。 三．交换机的工作过程： 交换机在运行的时候要维护几张表，比如CAM表，vlan.data表。CAM表用来保存学到的MAC地址；VLAN.DATA文件用来保存VLAN相关的信息。 1.在交换机初始加电的时候它的MAC地址表是空的，当其他与其相连的设备（PC，交换机，路由器等）向它发送一个信息的时候，交换机就会根据数据的源MAC和目标MAC对数据进行处理，因为发的是第一个包，所以这时候交换机会把源MAC地址和数据从本交换机进来的端口号做关联，然后加上VLAN号保存起来形成一个CAM表条目。因为交换机的MAC地址表现在是空的，所以它不知道数据的目的地在那里，这时候交换机会发送ARP请求把数据从除了数据进来的端口之外的所有端口广播，这个过程称为泛洪，当目标主机收到数据之后会返回一个回应包，告诉交换机自己的MAC地址，这时候交换机又会根据目标主机返回的包把目标主机的MAC地址和进来的端口关联起来加上VLAN号形成一个新的CAM表条目。这个过程就是地址学习。我们通过下面的图来详细了解一下。
三层以太网交换机基本原理及转发流程 本文简要介绍了三层以太网交换机的二三层转发机制，主要目的是帮助读者进一步了解交换机的基本原理及转发流程，以期有利于更好的从事设备维护工作和建立于进一步学习的索引。 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。 1. 二层转发流程 1.1. MA地址介绍 MAC地址是48 bit二进制的地址，女口：OO-eO-fc-OO-OO-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O,如：OO-eO-fc-OO-OO-O6 多播地址：第一字节最低位为1，如：O1-eO-fc-OO-OO-O6 （问题1:以O3开头的MAC地址是单播MAC地址还是多播MAC地址） 广播地址：48位全1，如：ff-ff-ff-ff-ff-ff 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。 1.2. 二层转发介绍 交换机二层的转发特性，符合8O2.1D 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（在交换机的MAC地址表中对应的端口）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。 13 VLAN二层转发介绍 报文转发线程: 引入了VLAN以后对二层交换机的报文转发线程产生了如下的影响： 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（同时还要确保报文的入VLAN和出VLAN是一致的），就将该数据帧发送到相应的端口，如果找不到，就向（VLAN内）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（VLAN内）入端口以外的其它所有端口转发广播报文。 以太网交换机上通过引入VLAN带来了如下的好处： 1）限制了局部的网络流量，在一定程度上可以提高整个网络的处理能力。 2）虚拟的工作组，通过灵活的VLAN设置，把不同的用户划分到工作组内； 3）安全性，一个VLAN内的用户和其它VLAN内的用户不能互访，提高了安全性。另外，还有常见的两个概念VLAN的终结和透传，从字面意思上就可以很好的了解这两个概念。所谓VLAN的透传就是某个VLAN不仅在一台交换机上有效，它还要通过某种方法延伸到别的以太网交换机上，在别的设备上照样有效；终结的意思及相对，某个VLAN的有效域不能再延伸到别的设备，或者不能通过某条链路延伸到别的设备。 VLAN透传可以使用802.1Q技术，VLAN终结可以使用PVLAh技术。 IEEE802.1Q协议是VLAN的技术标准，主要是修改了标准的帧头，添加了一个tag 字段，其中包含了VLAN ID等VLAN信息，具体实现这里不谈，如果有兴趣可以看相关的标准和资料。 注意：在Trunk端口转发报文的时候，如果报文的VLAN Tag等于端口上配置的默认VLAND，
网络中数据传输过程的分析 我们每天都在使用互联网，我们电脑上的数据是怎么样通过互联网传输到到另外的一台电脑上的呢？把自己的理解写一下，可能有很多细节还没有能的很清楚！希望在以后可以使之更加的完善！有不对的地方还请指正. 我们知道现在的互联网中使用的TCP/IP协议是基于，OSI（开放系统互联）的七层参考模型的，（虽然不是完全符合）从上到下分别为应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层和物理层。其中数据链路层又可是分为两个子层分别为逻辑链路控制层（Logic Link Control，LLC ）和介质访问控制层（(Media Access Control，MAC )也就是平常说的MAC层。LLC对两个节点中的链路进行初始化，防止连接中断，保持可靠的通信。MAC层用来检验包含在每个桢中的地址信息。在下面会分析到。还要明白一点路由器是在网路层的，而网卡在数据链路层。 我们知道，ARP（Address Resolution Protocol，地址转换协议）被当作底层协议，用于IP地址到物理地址的转换。在以太网中，所有对IP的访问最终都转化为对网卡MAC地址的访问。如果主机A的ARP列表中，到主机B的IP地址与MAC地址对应不正确，由A发往B数据包就会发向错误的MAC地址，当然无法顺利到达B，结果是A与B根本不能进行通信。 首先我们分析一下在同一个网段的情况。假设有两台电脑分别命名为A和B，A需要相B发送数据的话，A主机首先把目标设备B的IP地址与自己的子网掩码进行“与”操作，以判断目标设备与自己是否位于同一网段内。如果目标设备在同一网段内，并且A没有获得与目标设备B的IP地址相对应的MAC地址信息，则源设备（A）以第二层广播的形式(目标MAC地址为全1)发送ARP请求报文，在ARP请求报文中包含了源设备（A）与目标设备（B）的IP地址。同一网段中的所有其他设备都可以收到并分析这个ARP请求报文，如果某设备发现报文中的目标IP地址与自己的IP地址相同，则它向源设备发回ARP响应报文，通过该报文使源设备获得目标设备的MAC地址信息。为了减少广播量，网络设备通过ARP表在缓存中保存IP与MAC地址的映射信息。在一次ARP 的请求与响应过程中，通信双方都把对方的MAC地址与IP地址的对应关系保存在各自的ARP表中，以在后续的通信中使用。ARP表使用老化机制，删除在一段时间内没有使用过的IP与MAC地址的映射关系。一个最基本的网络拓扑结构：
交换机MLS实现三层交换的过程 MLS（MultiLayer Switching，多层交换）为交换机提供基于硬件的第三层高性能交换。它采用先进的专用集成电路（ASIC）交换部件完成子网间的IP包交换，可以大大减轻路由器在处理数据包时所引起的过高系统开销。 MLS是一种用硬件处理包交换和重写帧头，从而提高IP路由性能的技术。Cisco多层交换技术支持所有传统路由协议，而原来由路由器完成的帧转发和重写功能现在已经由交换机的硬件完成。MLS将传统路由器的包交换功能迁移到第三层交换机上。当然，这首先要求交换的路径必须存在。 MLS由以下三个部分组成： 1. 多层路由处理器（MLS-RP）它相当于网络中的路由器，负责处理每个数据流的第一个数据包，协助MLS交换引擎（MLS-SE）在第三层的CAM （Content-Addressable Memory）中建立捷径条目（Shortcut Entry）。MLS-RP 可以是一个外部的路由器，也可以由三层交换机的路由交换模块（RSM）来实现。 2. 多层交换的交换引擎（MLS-SE）它是负责处理转发和重写数据包功能的交换实体。 3. 多层交换协议（MLSP）它是一个轻型协议，用来通过多层路由处理器（MLS-RP）对多层交换的交换引擎进行初始化。 下面以图1所示的网络为例，阐述多层交换实现的步骤。 第一步：发送MLSP Hello 信息 当路由器激活后，多层路由处理器每15秒发送一个MLSP Hello包，这些包内含路由器接口所使用的VLAN标识和MAC地址信息。MLS-SE通过这些信息掌握
具备多层交换能力的路由器的第二层属性。如果交换机连接了多个MLS-RP，MLS-SE通过为它们的MAC地址分配XTAG值的方法来区分每个MLS-RP的MAC地址条目。如果MLSP帧从同一个 MLS-RP得到所有MAC地址，MLS-SE则为其附加相同的XTAG值，具体如图2所示。这些关联的记录都存放在CAM中。由于Hello 包是周期性发送的，所以，这种方法可以保证相关值动态地跟踪网络的变化，并可实现一定的淘汰机制。 Hello包是在第二层发布的，它使用多播地址 01-00-0C-DD-DD-DD. 第二步：标识候选包（Candidate Packet） 在了解具有多层交换能力的路由器的相关地址后，MLS-SE可以对进入交换机的数据包进行匹配判断。对于一个流中的数据包，如果MLS缓存中含有与之匹配的捷径条目，则MLS-SE就旁路路由器而直接转发该数据包；如果MLS中不含与该数据包相匹配的捷径条目，则MLS-SE将它归为候选包，并在缓存中建立部分捷径（Partial shortcut）。这样的包采用传统的第二层交换机处理方式处理，并发往与之相连的路由器接口（网关），具体见图3所示。
二层交换机的转发过程描述 本文将浅谈支持VLAN中二层交换机转发的具体过程，通过图文结合了解VLAN协议802.1Q文档中的帧在数据包中的具体体现。 上图就是二层交换机的具体转发过程，下面对上图中进行具体的阐述。 首先，我们来看一下TPID这个是什么意思？ VLAN协议802.1Q文档中的帧在数据包的中的体现为下图： 标签协议识别符（Tag Protocol IdenTIfier，TPID）：一组16位元的域其数值被设定在0x8100以用来辨别某个IEEE 802.1Q的帧为已被标签的，而这个域所被标定位置与乙太形式/长度在未标签帧的域相同，这是为了用来区别未标签的帧。通过判断此项的值是否是0x8100就可得出此帧是否是VLAN的帧。 优先权代码点（Priority Code Point，PCP）：以一组3位元的域当作IEEE 802.1p优先权的参考，从0（最低）到7（最高），用来对资料流作传输的优先级。 标准格式指示（Canonical Format Indicator，CFI）：1位元的域。若是这个域的值为1，则MAC地指则为非标准格式；若为0，则为标准格式；在乙太交换器中他通常默认为0。在以太和令牌环中，CFI用来做为两者的相容。若帧在乙太端中接收资料则CFI的值须设为1，且这个端口不能与未标签的其他端口桥接。 虚拟局域网识别符（VLAN IdenTIfier，VID）：12位元的域，用来具体指出帧是属于哪个特定VLAN。值为0时，表示帧不属于任何一个VLAN；此时，802.1Q标签代表优先权。16位元的值0、1、0xFFF为保留值，其他的值都可用来做为小于4094个VLAN的识别符。此项表示VLAN ID的值是多少。 其次，我们来看看支持VLAN的交换表的表项：
本文介绍3种交换机转发的方式，供大家参照。 1.直通式（Cut Through） 直通方式的以太网交换机可以理解为在各端口间是纵横交叉的线路矩阵电话交换机。它在输入端口检测到一个数据包时，检查该包的包头，获取包的目的地址，启动内部的动态查找表转换成相应的输出端口，在输入与输出交叉处接通，把数据包直通到相应的端口，实现交换功能。由于不需要存储，延迟非常小、交换非常快，这是它的优点。它的缺点是，因为数据包内容并没有被以太网交换机保存下来，所以无法检查所传送的数据包是否有误，不能提供错误检测能力。由于没有缓存，不能将具有不同速率的输入/输出端口直接接通，而且容易丢包。 2.存储转发（Store &； Forward） 存储转发方式是计算机网络领域应用最为广泛的方式。它把输入端口的数据包检查，在对错误包处理后才取出数据包的目的地址，通过查找表转换成输出端口送出包。正因如此，存储转发方式在数据处理时延时大，这是它的不足，但是它可以对进入交换机的数据包进行错误检测，有效地改善网络性能。尤其重要的是它可以支持不同速度的端口间的转换，保持高速端口与低速端口间的协同工作。 3.碎片隔离（Fragment Free） 这是介于前两者之间的一种解决方案。它检查数据包的长度是否够64个字节，如果小于64字节，说明是假包，则丢弃该包；如果大于64字节，则发送该包。这种方式也不提供数据校验。它的数据处理速度比存储转发方式快，但比直通式慢。 五、二、三、四层交换机？ 多种理解的说法： 1. 二层交换（也称为桥接）是基于硬件的桥接。基于每个末端站点的唯一MAC 地址转发数据包。二层交换的高性能可以产生增加各子网主机数量的网络设计。其仍然有桥接所具有的特性和限制。 三层交换是基于硬件的路由选择。路由器和第三层交换机对数据包交换操作的主要区别在于物理上的实施。
华为公司三层以太网交换机基本原理及转发流程 本文简要介绍了华为公司三层以太网交换机的二三层转发机制，主要目的是帮助读者进一步了解华为交换机的基本原理及转发流程，以期有利于更好的从事设备维护工作和建立于进一步学习的索引。 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。 1.二层转发流程 1.1.MAC地址介绍 MAC地址是48bit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。 1.2.二层转发介绍 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。 1.3.VLAN二层转发介绍 报文转发线程: 引入了VLAN以后对二层交换机的报文转发线程产生了如下的影响： 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（同时还要确保报文的入VLAN和出VLAN是一致的），就将该数据帧发送到相应的端口，如果找不到，就向（VLAN内）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（VLAN内）入端口以外的其它所有端口转发广播报文。 以太网交换机上通过引入VLAN，带来了如下的好处： 1）限制了局部的网络流量，在一定程度上可以提高整个网络的处理能力。 2）虚拟的工作组，通过灵活的VLAN设置，把不同的用户划分到工作
交换机端口转发规则一 交换机端口处理过程 HCSE的教材上根本没有讲各种接口接收带TAG的FRAME时候的规则。所以以前老是以为是跟发送的规则一样。走了很多弯路废了好多脑细胞，痛苦啊。跟很多培训过的兄弟交流过都深有同感。 tag就是普通的ethernet报文，报文结构的变化是在源mac地址和目的mac地址之后，加上了4bytes的vlan信息，也就是vlan tag头；untag就是普通的ethernet报文，比tag报文少了4 bytes字节。 情况列举 Switch收发 Switch对标记的处理 remark Access (接收) Tagged = PVID 不接收 (注：部分高端产品可能接收。) Access (接收) Tagged =/ PVID 不接收 (注：部分高端产品可能接收。) Access (接收) Untagged 接收增加tag＝PVID 从PC Access (发送) Tagged = PVID 转发删除tag Access (发送) Tagged =/ PVID 不转发不处理 Access (发送) Untagged 无此情况无此情况无此情况 Trunk (接收) Tagged = PVID 接收不修改tag Trunk (接收) Tagged =/ PVID 接收不修改tag Trunk (接收) Untagged 接收增加tag＝PVID Trunk (发送) Tagged = PVID If Passing then 转发删除tag Trunk (发送) Tagged =/ PVID If Passing then 转发不修改tag Trunk (发送) Untagged 无此情况无此情况无此情况（注） Hybrid (接收) Tagged = PVID 接收不修改tag 对端是trunk Hybrid (接收) Tagged =/ PVID 接收不修改tag 对端是trunk Hybrid (接收) Untagged 接收增加tag＝PVID 类Trunk Hybrid (发送) Tagged = PVID Tag 和 untag 中列出的vlan可以passing 看Tag项和untag项 Hybrid (发送) Tagged =/ PVID Tag 和 untag 中列出的vlan可以passing 看Tag项和untag项 Hybrid (发送) Untagged 无此情况无此情况无此情况（注） 我来解释一下 收报文： Acess端口1、收到一个报文,判断是否有VLAN信息：如果没有则打上端口的PVID，并进行交换转发,如果有则直接丢弃（缺省） 发报文： Acess端口： 1、将报文的VLAN信息剥离，直接发送出去 收报文： trunk端口： 1、收到一个报文，判断是否有VLAN信息：如果没有则打上端口