二层交换机原理

二层交换机原理

作用：
减少冲突：交换机将冲突隔绝在每一个端口（每个端口都是一个冲突域），避免了冲突的扩散。
提升带宽：接入交换机的每个节点都可以使用全部的带宽，而不是各个节点共享带宽。

MAC地址介绍

1、单播地址：第一个字节的最低位为0，如：00-12-34-56-78-90。向单一设备或端口转发数据包。
2、组播地址：第一个字节的最低位为1，如：01-00-5e-00-00-01。向一组设备或端口转发数据包。
3、广播地址：全1。即：FF-FF-FF-FF-FF-FF。将向所有设备或端口转发数据包。

网卡和路由设备的接口一定是单播的mac地址才能保证和其他设备进行通信，mac地址是网络设备在以太网中运行的基础。

交换机的硬件结构图：

二层交换机的工作原理的两种模式

二层交换机原理—SVL模式：
学习线程
1、交换机根据接收的数据帧的源MAC地址建立MAC地址表；
2、端口移动机制：交换机如果发现一个报文的入端口和报文中源MAC地址所在的端口不同，就产生端口移动，将MAC地址学习到新的端口；
3、地址老化机制：如果交换机在很长一段时间内没有收到主机发出的报文，则主机对应的MAC地址就会被删除；

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，如若找到则发送到相应目的端口(需判断源和目的端口是否在同一vlan），若找不到则向所在vlan的所有端口发送（除源端口）；
2、如果收到的报文，源mac地址和目的mac地址在mac表里对应同一端口，则丢弃该报文；
3、交换机向入端口以外的所有端口转发广播报文；

二层交换机原理—IVL模式：
学习线程
1、交换机根据接收的数据帧的源MAC地址+VID建立MAC地址表；
2、端口移动机制：交换机如果发现一个报文的入端口和报文中源MAC地址+VID所在的端口不同，就产生端口移动，将MAC地址+VID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内没有收到主机发出的报文，则主机对应的MAC地址就会被删除；

4、移动机制：交换机如果发现一个报文的如端口和报文的源mac地址的所在端口（mac地址表）不同，就会产生端口移动，将mac地址重新学习到新的端口；

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+VID，如若找到则发送到相应端口(需判断源和目的端口是否在同一vlan），若找不到则向所在VLAN的所有端口发送（除源端口）；
2、如果收到的报文，源mac地址+VID和目的mac地址+VID在mac表里对应同一端口，则丢弃该报文；
3、交换机向入端口以外的所有端口转发广播报文；

4、移动机制：交换机如果发现一个报文的如端口和报文的源mac地址的所在端口（mac地址表）不同，就会产生端口移动，将mac地址重新学习到新的端口；

5、老化机制：
超过老化时间没有收到某个主机发出的报文后，交换机就将对应的mac地址删除掉，再收到该源mac的报文再重新学习；