二三层交换机设计原理及转发流程

二层、三层交换机技术分析一、二层交换机工作原理二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。

具体的工作流程如下：（1）当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的；（2）再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口；（3）如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上；（4）如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。

不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。

从二层交换机的工作原理可以推知以下三点：（1）由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M，交换机总线带宽超过N×M，那么这交换机就可以实现线速交换；（2）学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表，地址表的大小（一般两种表示方式：一为BEFFERRAM，一为MAC表项数值），地址表大小影响交换机的接入容量；（3）还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC （Application specific Integrated Circuit）芯片，因此转发速度可以做到非常快。

由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能。

以上三点也是评判二三层交换机性能优劣的主要技术参数，这一点请大家在考虑设备选型时注意比较。

二、路由技术路由器工作在OSI模型的第三层---网络层操作，其工作模式与二层交换相似，但路由器工作在第三层，这个区别决定了路由和交换在传递包时使用不同的控制信息，实现功能的方式就不同。

交换机二三层转发原理交换机是计算机网络中的一种关键设备，它可以实现数据包的转发和交换。

交换机的转发原理分为二层和三层转发原理。

下面将分别介绍交换机二三层转发原理。

二层转发原理：交换机的二层转发原理主要包括MAC地址学习、转发表和广播处理。

1.MAC地址学习：二层转发主要依靠物理地址（MAC地址）进行转发，交换机通过学习网络中不同设备的MAC地址，建立一个MAC地址表。

当交换机收到一个数据包时，会提取数据包中的源MAC地址，并将其与交换机的MAC地址表进行比对。

如果表中已存在该源MAC地址，则说明该设备已经被学习过，交换机会更新该设备的端口信息；如果表中不存在该源MAC地址，则说明该设备是一个新设备，交换机会将该设备的MAC地址和端口信息添加到MAC 地址表中。

2.转发表：转发表主要记录了交换机中各端口上对应的MAC地址和相应的出端口信息。

当交换机收到一个数据包时，首先根据数据包中的目的MAC地址查询转发表，以确定该数据包需要发送到哪个端口。

如果转发表中存在该目的MAC地址，则交换机将数据包从该端口转发出去；如果转发表中不存在该目的MAC地址，则交换机将该数据包广播到所有其他端口。

3.广播处理：广播数据包是一种发送给网络中所有设备的数据包，交换机在接收到广播数据包后，会将该数据包转发到所有其他端口上，以保证所有设备都可以接收到广播信息。

三层转发原理：交换机的三层转发原理是基于IP地址进行转发，主要包括IP地址学习、路由表和网络分割。

1.IP地址学习：三层转发主要依靠逻辑地址（IP地址）进行转发，交换机通过学习网络中不同设备的IP地址，建立一个IP地址表。

当交换机收到一个数据包时，会提取数据包中的源IP地址，并将其与交换机的IP地址表进行比对。

如果表中已存在该源IP地址，则说明该设备已经被学习过，交换机会更新该设备的端口信息；如果表中不存在该源IP地址，则说明该设备是一个新设备，交换机会将该设备的IP地址和端口信息添加到IP地址表中。

二层交换机和三层交换机转发原理
二层交换机和三层交换机都是网络交换设备，它们的主要作用是进行数据包的转发。

但是，二层交换机和三层交换机的转发原理有所不同。

二层交换机的转发原理是基于MAC地址的。

当一个数据包进入二层交换机时，二层交换机会将该数据包的目标MAC地址与自己的MAC 地址表进行匹配。

如果能够匹配成功，那么二层交换机会将数据包转发到相应的端口，否则就会广播到所有的端口。

而三层交换机的转发原理则是基于IP地址的。

当一个数据包进入三层交换机时，三层交换机会将该数据包的目标IP地址与自己的路由表进行匹配。

如果能够匹配成功，那么三层交换机会将数据包转发到相应的端口，否则就会将数据包转发到缺省路由所在的端口。

如果没有缺省路由，那么就会将数据包丢弃。

二层交换机和三层交换机的转发原理虽然不同，但都有着高效的数据包转发能力。

在实际的网络中，二层交换机和三层交换机通常会配合使用，以达到更好的网络性能和可靠性。

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二层交换机工作在OSI模型的第二层，即数据链路层，它对数据包的转发是建立在MAC（Media Access Control ）地址基础之上的。

二层交换机不同的接口发送和接收数据独立，各接口属于不同的冲突域，因此有效地隔离了网络中物理层冲突域，使得通过它互连的主机（或网络）之间不必再担心流量大小对于数据发送冲突的影响。

下面简要介绍一下以太网中二层交换的基本原理。

二层交换机通过解析和学习以太网帧的源MAC来维护MAC地址与接口的对应关系（保存MAC与接口对应关系的表称为MAC表），通过其目的MAC来查找MAC表决定向哪个接口转发，基本流程如下：1.二层交换机收到以太网帧，将其源MAC与接收接口的对应关系写入MAC表，作为以后的二层转发依据。

如果MAC表中已有相同表项，那么就刷新该表项的老化时间。

MAC表表项采取一定的老化更新机制，老化时间内未得到刷新的表项将被删除掉。

2.设备判断目的MAC地址是不是广播地址：a.如果目的MAC地址是广播地址，那么向所有接口转发（报文的入接口除外）。

b.如果目的MAC地址不是广播地址，根据以太网帧的目的MAC去查找MAC表，如果能够找到匹配表项，则向表项所示的对应接口转发，如果没有找到匹配表项，那么向所有接口转发（报文的入接口除外）。

从上述流程可以看出，二层交换通过维护MAC表以及根据目的MAC查表转发，有效的利用了网络带宽，改善了网络性能。

图1是一个二层交换的示例。

图1 二层交换示例二层交换机虽然能够隔离冲突域，但是它并不能有效的划分广播域。

因为从前面介绍的二层交换机转发流程可以看出，广播报文以及目的MAC查找失败的报文会向除接收接口外的其它所有接口转发，当网络中的主机数量增多时，这种情况会消耗大量的网络带宽，并且在安全性方面也带来一系列问题。

当然，通过路由器来隔离广播域是一个办法，但是由于路由器的高成本以及转发性能低的特点使得这一方法应用有限。

基于这些情况，二层交换中出现了VLAN技术。

二层交换机:二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中.具体如下：（1）当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上；（2）再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口（3）如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上三层交换机: 三层交换技术就是将路由技术与交换技术合二为一的技术。

在对第一个数据流进行路由后，它将会产生一个MAC地址与IP地址的映射表，当同样的数据流再次通过时，将根据此表直接从二层通过而不是再次路由，从而消除了路由器进行路由选择而造成网络的延迟，提高了数据包转发的效率.路由器：传统地，路由器工作于OSI七层协议中的第三层，其主要任务是接收来自一个网络接口的数据包，根据其中所含的目的地址，决定转发到下一个目的地址。

因此，路由器首先得在转发路由表中查找它的目的地址，若找到了目的地址，就在数据包的帧格前添加下一个MAC地址，同时IP数据包头的TTL（Time To Live）域也开始减数，并重新计算校验和。

当数据包被送到输出端口时，它需要按顺序等待，以便被传送到输出链路上。

路由器在工作时能够按照某种路由通信协议查找设备中的路由表。

如果到某一特定节点有一条以上的路径，则基本预先确定的路由准则是选择最优（或最经济）的传输路径。

由于各种网络段和其相互连接情况可能会因环境变化而变化，因此路由情况的信息一般也按所使用的路由信息协议的规定而定时更新。

主要区别：二层交换机工作在数据链路层，三层交换机工作在网络层，路由器工作在网络层。

具体区别如下：二层交换机和三层交换机的区别：三层交换机使用了三层交换技术三层交换（也称多层交换技术，或IP交换技术）是相对于传统交换概念而提出的。

二层交换机,三层交换机,路由器的工作原理在计算机网络中，二层交换机，三层交换机和路由器都是常用的网络设备。

它们在网络中扮演着重要的角色。

因此，了解它们的工作原理是非常有必要的。

1. 二层交换机的工作原理二层交换机是一种基于MAC地址的交换设备，工作在OSI模型的数据链路层。

它的主要作用是在局域网中转发数据包。

其工作原理如下：首先，当一个数据包到达二层交换机时，二层交换机会检查数据包中的MAC地址和它已知的MAC地址表中的条目进行匹配。

如果交换机没有找到匹配的目标MAC地址，它将对数据包进行广播。

这样，所有连接到交换机的设备都会收到这个数据包。

然后，当交换机找到匹配的MAC地址时，它将把数据包转发到该MAC地址所对应的端口。

如果交换机仍然无法找到MAC地址，则它将继续进行广播，直到目标设备响应为止。

这样，二层交换机就可以实现在局域网中的设备之间进行快速的数据交换。

2. 三层交换机的工作原理三层交换机是一种基于IP地址的交换设备，工作在OSI模型的网络层，除了具备二层交换机的基本功能外，还能实现路由功能。

其工作原理如下：首先，三层交换机与二层交换机一样，会检查数据包中的目标MAC地址。

但是，在检查完MAC地址之后，三层交换机还会检查数据包的目标IP地址。

如果交换机已经学习到了该IP地址对应的MAC地址，则会把数据包直接转发到所对应的端口。

其次，如果交换机还没有学习到这个IP地址，它将把数据包发送到它的默认网关。

默认网关是三层交换机的一个特殊端口，它连接到Internet或其他网络。

默认网关将负责将数据包转发到目标设备。

最后，如果三层交换机本身就是数据包要到达的目标设备，它将拦截数据包并将其传递给应用程序。

这样，三层交换机就可以实现快速的路由和转发功能。

3. 路由器的工作原理路由器是一种连接不同网络的设备，它能在不同的网络之间传递数据。

它是工作在OSI模型的网络层。

其工作原理如下：首先，当一个数据包到达路由器时，路由器将检查数据包中的目标IP地址，并根据其路由表来决定将它转发到哪个网络中。

简述二层交换机的转发原理二层交换机是现实网络中应用最为广泛的一种交换机，其主要作用是根据目的MAC地址将数据帧转发到指定端口，实现数据的局域网内的转发。

其转发原理主要包括学习、过滤和转发三个过程。

下面将逐一进行详细阐述。

1. 学习过程：当一个数据帧到达交换机的某个端口时，交换机会提取数据帧的源MAC地址。

交换机会将该源MAC地址与该端口进行绑定，建立源MAC地址到端口的映射关系。

如果交换机中没有与该源MAC地址对应的条目，则会添加一条新的映射关系。

这样，交换机的学习过程就是不断更新和维护源MAC地址与端口的映射。

2. 过滤过程：交换机中的过滤过程主要是在学习过程的基础上，实现了对不同VLAN的数据帧的区分和过滤。

交换机可以通过配置VLAN的端口成员关系，将不同端口划分到不同的VLANs中。

在过滤过程中，交换机会根据目的MAC地址和所属VLAN，查找MAC地址表，确定数据帧要转发到的端口。

交换机只会将数据帧转发到目标端口，从而实现了对局域网内数据流量的过滤。

3. 转发过程：当交换机接收到一个数据帧时，会根据目的MAC地址查找MAC地址表。

如果MAC地址表中存在与目的MAC地址相匹配的条目，则交换机会将数据帧转发到与目的MAC地址对应的端口。

如果MAC地址表中不存在与目的MAC地址相匹配的条目，则交换机会根据广播地址进行广播，将数据帧发送到所有的端口（除了接收数据帧的端口外）。

这样，局域网内的所有设备都可以接收到该数据帧。

另外，当交换机接收到的数据帧的目的MAC地址是交换机自身的MAC地址时，交换机会丢弃该数据帧，从而避免了数据帧无限循环的问题。

总结起来，二层交换机的转发原理是通过学习过程建立起源MAC地址与端口的映射关系，并通过过滤过程实现对不同VLAN的数据帧的区分和过滤。

在转发过程中，交换机会根据目的MAC地址查找MAC地址表，并将数据帧转发到与目的MAC地址对应的端口。

如果目的MAC地址在MAC地址表中不存在，则进行广播处理，从而保证数据帧可以到达局域网内的所有设备。

三层以太网交换机基本原理及转发流程一、物理层物理层是三层以太网交换机的最底层，负责将数字信号转换为电信号，并通过物理介质进行传输。

物理层的主要功能有：数据的接收和发送、数据的编码和解码、时钟的同步以及物理介质的传输。

二、数据链路层数据链路层是三层以太网交换机的中间层，负责将数据报文分成数据帧，并添加帧头和帧尾，以便数据的传输和识别。

数据链路层的主要功能有：帧的划分、帧的识别、帧的发送和接收以及帧的差错检测。

三、网络层网络层是三层以太网交换机的最高层，负责对数据进行路由选择和转发。

网络层的主要功能有：数据的分组、数据的寻址、数据的路由选择、数据的转发和数据的拥塞控制。

1.数据帧的接收当三层以太网交换机接收到一个数据帧时，首先会对帧的目的MAC地址进行解析。

如果目的MAC地址是广播地址（全1地址），则交换机会将该帧发送给所有的端口；如果目的MAC地址是单播地址（唯一的MAC地址），则交换机会通过学习过程，确定发送该帧的端口，并将该帧发送给目的端口。

2.MAC地址表的维护交换机中有一个MAC地址表，用于记录每个端口对应的MAC地址。

当交换机接收到一个数据帧时，会将源MAC地址与该帧进入的端口绑定，并将该绑定记录在MAC地址表中。

如果MAC地址表中已存在该地址的绑定，则会更新对应的端口值。

3.数据帧的转发当交换机接收到一个数据帧时，会先检查源MAC地址是否在MAC地址表中。

如果不在，则将该地址与对应端口的绑定添加到MAC地址表中。

然后，交换机会对目的MAC地址进行查询，查找对应的端口。

如果目的MAC地址在MAC地址表中，则交换机会将该帧直接发送给目的端口。

如果目的MAC地址不在MAC地址表中，则交换机会广播该帧到所有的端口（除了源端口），以寻找目的MAC地址。

4.网络层路由选择和转发当交换机接收到一个数据帧后，会将其解封装，获取到网络层的数据包。

交换机会查找路由表，根据目的IP地址确定数据包的下一跳节点。

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。

二三层转发现代社会的人们几乎时时刻刻都在接触网络，但几乎很少有人会去思考在网络通信过程中究竟发生了些什么，因为网络对于人们来说就是一个黑匣子，屏蔽掉了所有的细节，我们只需要知道如何使用即可。

但作为一名从事于网络工作的人员，我们则必须知道其中的细节。

我们需要知道当我ping一台处于网络中的计算机时所发生的事情，即报文在网络设备上的转发处理。

提到转发就不得不提二三层转发的概念。

现有如下网络结构图，我们在此网络结构图的基础上简单描述一下二三层转发的流程。

二层转发原理在OSI模型中，二层为数据链路层，介乎于物理层和网络层之间。

数据链路层在物理层提供的服务基础上向网络层提供服务，其最基本的服务室负责直接相连的网络设备之间的通讯。

数据在进入二层以后被封装或者解封装为数据帧的形式。

数据链路层转发的主要依据链路层信息MAC地址来完成的。

MAC地址就是我们常说的硬件地址，网络中每个通讯设备都有自己唯一的MAC地址，这个地址是独一无二的，设备根据MAC地址判断出要把数据包转发到何处，以及数据包是从何处来的。

因此，交换机中需要一张MAC地址与端口号一一对应的表，以便在交换机内部实现二层数据转发，这张二层转发表就是FDB(Forwarding Database)表。

1）ARP请求在图中，当PC-A向PC-B发起一个ICMP请求回应报文时，计算机上的IP模块发包时，首先比较自己的IP和网关相与是否等于PC-B 的IP和网关相与的值，发现相等，于是认为只需要进行二层转发。

于是，PC-A查找自己的ARP缓存表里有没有PC-B对应的MAC 地址，没有查找到，于是发起一个ARP请求的广播报文，请求PC-B 的IP对应的MAC地址，在这个广播报文中，帧头部的目的MAC地址为广播地址ffff-ffff-ffff，而报文段里，源IP与源MAC都是PC-A 的，目的IP为PC-B,而目的MAC则全为0。

PC-A将这个帧封装好后从接口发送出去，交换机接收到这个帧以后，首先检查帧的头部信息，发现帧的头部信息中，源MAC地址在自己的MAC表里没有查到，于是首先进行学习，将此帧的源MAC地址和接收的端口号添加到自己的MAC表中。

3层交换机的数据转发原理3层交换机的数据转发原理什么是3层交换机3层交换机是一种网络设备，用于在计算机网络中转发数据包。

它可以在网络层进行数据包的转发和路由选择，实现不同子网之间的通信。

数据转发的基本原理1.数据包的封装和解封装：当源主机发送数据时，操作系统将数据分割成一系列的数据包，并为每个数据包添加源IP地址、目的IP地址等信息。

这个过程称为封装。

在目的主机收到数据包时，操作系统会根据目的IP地址解封装数据包，还原出原始数据。

2.数据包的转发：3层交换机通过查看数据包的目的IP地址，决定将其转发到哪个接口。

它会维护一张转发表，记录目的IP地址与接口的对应关系。

当收到一个数据包时，它会查表找到对应的接口，并将数据包发送到该接口。

3层交换机的转发过程1.数据包的接收：3层交换机通过网络接口接收到来自源主机的数据包。

2.查找目的IP地址：3层交换机会查看数据包的目的IP地址，以确定是否有与之对应的接口。

3.查表转发：3层交换机会查询转发表，找到与目的IP地址对应的接口。

如果找到了对应接口的记录，则将数据包发送到该接口；如果没有找到记录，则将数据包广播到所有接口。

4.数据包的转发：3层交换机将数据包转发到对应接口，并将源和目的IP地址信息更新为交换机接口的MAC地址。

5.数据包的接收：目的主机接收到数据包，根据目的IP地址解封装数据包，还原出原始数据。

3层交换机的优势1.路由选择能力：3层交换机可以根据IP地址进行路由选择，实现不同子网之间的互联和通信。

2.提高网络性能：相较于2层交换机，3层交换机具有更高的转发速度和转发能力，可以处理更多的数据流量。

3.网络隔离：通过3层交换机的路由选择功能，可以将不同的子网隔离开来，提高网络安全性和灵活性。

小结3层交换机是一种在网络层进行数据转发的网络设备。

它通过查看数据包的目的IP地址，并根据转发表进行转发，实现不同子网之间的互联和通信。

3层交换机具有路由选择能力、提高网络性能和实现网络隔离的优势。

交换机二三层转发原理
交换机是一种网络设备，通常使用在局域网中，用于将数据从一个端口转发到另一个端口。

交换机有两层和三层之分，不同的交换机在转发数据时也有不同的工作原理。

二层交换机的转发原理是基于MAC地址学习和转发。

当一个数据包到达交换机时，交换机会读取数据包中的源MAC地址，并将其存储在交换机的MAC地址表中。

如果目标MAC地址在表中已有记录，则交换机会将数据包转发到该端口，否则交换机会广播该数据包到所有端口。

当目标设备响应该广播时，交换机会将该设备的MAC地址与其连接的端口记录在地址表中，从而实现下一次的直接转发。

三层交换机除了能够实现MAC地址学习和转发外，还能够实现IP 地址转发。

其原理是将数据包中的目标IP地址与路由表进行匹配，找到与该IP地址对应的下一跳地址并将数据包转发到该地址。

在匹配路由表时，三层交换机会优先匹配最长的公共前缀以实现更加精确的路由转发。

如果没有与该IP地址完全匹配的路由，则交换机会将数据包丢弃或者广播到所有端口。

综上所述，交换机的二层和三层转发原理都是基于目标地址的查找和匹配实现的，通过不同层次的协议和算法实现了网络数据的快速和稳定传输。

二三层交换机设计原理及转发流程二三层交换机是一种网络设备，用于连接不同的网络段，并通过对数据包的转发和处理，实现不同网络之间的通信。

它通常与网络路由器结合使用，能够提高网络的传输速度和网络资源的利用率。

本文将介绍二三层交换机的设计原理和转发流程。

一、设计原理1.1交换机基本概念交换机是一种基于MAC地址转发的网络设备。

它能够通过学习源MAC 地址和目的MAC地址之间的映射关系，将数据包发送到正确的目的地址。

交换机通常拥有多个端口，可以连接多台计算机或其他网络设备。

1.2二三层交换机的功能（1）接收数据包，并将其缓存到内部的转发表中。

（2）通过学习源MAC地址和目的MAC地址的对应关系，将数据包转发到正确的端口。

（3）支持虚拟局域网（VLAN）和链路聚合（Link Aggregation）等功能，实现网络的分割和增强链路带宽。

（4）支持流量控制和负载均衡，提高网络的性能和稳定性。

1.3交换机的设计原理（1）帧的转发：交换机通过学习源MAC地址和目的MAC地址之间的对应关系，将数据包从一个端口转发到另一个端口。

当交换机收到一个数据包时，它首先查找转发表，以确定目的MAC地址对应的端口，然后将数据包发送到该端口。

（2）交换机的学习功能：交换机通过监听网络中的数据包，学习源MAC地址和目的MAC地址的对应关系，并将这些信息存储在内部的转发表中。

当交换机接收到一个数据包时，它会更新转发表中的条目，以使之与数据包中的源MAC地址和接收端口对应起来。

（3）广播和多播的处理：当交换机接收到一个广播或多播数据包时，它会将该数据包发送到除了接收端口之外的所有端口，以确保所有设备都能够接收到该数据包。

（4）环路的处理：当交换机接收到一个数据包时，它会检查数据包中的源MAC地址，并将其与转发表中的条目进行对比。

如果数据包的源MAC地址已经存在于转发表中，并且对应的接收端口与当前接受端口相同，则说明存在环路，交换机会将该数据包丢弃。

二层转发与三层转发原理作者：[您的姓名]1. 引言在计算机网络中，二层转发和三层转发是两种常用的网络转发技术。

它们分别工作在OSI七层模型中的第二层（数据链路层）和第三层（网络层）。

本文将介绍二层转发和三层转发的原理和应用，并分析它们之间的区别和优缺点。

2. 二层转发在局域网（LAN）中，设备之间的通信是通过MAC地址来实现的。

二层转发就是根据设备的MAC地址将数据帧从一个接口转发到另一个接口，从而实现设备之间的通信。

二层转发有以下几个主要的原理：•MAC地址学习：交换机通过监听接收到的数据帧中的源MAC地址学习到网络中各设备的位置，建立MAC地址表。

当需要转发数据帧到目标设备时，交换机会查找目标MAC地址并将数据帧转发到相应的接口。

•广播和洪泛：当交换机收到一个数据帧并不知道如何转发时，它会将该数据帧广播给所有其他接口。

这样，其他交换机就可以根据自己的MAC 地址表来学习到该设备的位置，并将数据帧转发到相应的接口。

这个过程叫做洪泛。

•循环冗余检测：为了防止数据在网络中出现无限循环的情况，交换机会使用循环冗余检测（Spanning Tree Protocol，STP）协议来选择一条最优的路径，从而构建一个无环的拓扑结构。

二层转发的优点包括：•快速转发：二层交换机的转发速度非常快，可以在微秒级别内完成数据转发。

•简单实现：二层转发只需通过MAC地址表来实现，配置和管理相对简单。

然而，二层转发的局限性也很明显：•局限于同一广播域：二层转发只适用于同一广播域内的设备之间的通信，无法进行跨网络的转发。

•无法实现网络分割：当网络规模变大时，二层转发会导致大量的广播和洪泛，从而降低网络性能。

3. 三层转发为了解决二层转发的局限性，引入了三层转发技术。

三层转发工作在IP层，使用IP地址进行数据转发，可以实现跨网络的通信。

三层转发的原理如下：•路由表：路由器通过学习网络拓扑和交换路由信息，建立路由表。

路由表中存储了目的IP地址和相应的下一跳接口信息。

二三层转发原理1.二层转发原理首先搭建环境，拓扑图如下PC1的IP地址为192.168.1.2，将其连接至交换机的F0/4口。

PC2的IP地址为192。

168。

1。

1将其连接至交换机的F0/5口。

1)ARP请求过程在PC1上发起一个ICMP请求回应报文，类型字段为8,代码字段为0。

目标IP地址是PC2,由于PC1查找自己的ARP缓存表里没有PC2 IP对应的MAC地址,于是发起一个ARP请求报文，请求PC2的IP 对应的 MAC地址。

值得注意的是，在发起的ARP请求报文段里,ARP报文部分的目的MAC地址为全0。

而在帧头部的信息里，MAC地址为广播地址。

PC1将这个帧封装好后从接口发送出去，交换机接收到这个帧以后，检查帧的头部信息，发现帧的头部信息里面，源MAC地址在交换机自己的MAC表里没有查到，于是首先进行学习，将此帧的源MAC 地址添加到自己的MAC表里然后交换机检查帧头部的目的MAC地址是一个广播地址，于是在除收到这个帧接口以外的每个接口进行转发.于是这个帧会从F0/4口转发出去。

PC2会收到这个帧，PC2检查这个帧的目的MAC地址是一个广播地址.然后进行依次的解封装，在帧类型位发现这是一个ARP报文,在ARP的报文信息里发现了目的IP地址是PC2自己的IP地址，并且发现在报文里的源MAC地址和源IP地址在自己的ARP 表里没有,于是在自己的ARP表里添加PC1的IP与MAC的对应关系项，然后又发现了OP位是一个ARP请求回应的报文类型。

于是重新封装一个ARP回应报文，在ARP的报文信息里，源MAC是自己，经过查找自己的ARP表，将PC1对应的MAC地址添加到目的MAC中进行封装，然后从接口把这个帧发送出去给交换机.交换机收到这个请求，发现此帧的源MAC在自己MAC表里没有。

于是进行学习,在自己的MAC地址表里添加了对应项，然后根据接口的VID和帧头部信息里的目的MAC为索引在自己的MAC地址表里进行查找，找到了对应的表项,于是将这个帧从F0/5接口转发出去。

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。

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。