交换机的作用： 区别集线器（HUB），HUB为物理层设备，只能直接转发发电流；
交换机为数据链路层设备，可以将电流与二进制转换，实现了以下功能：
1、无限的传输距离
2、彻底解决了冲突—所有的接口可以同时收发数据
3、二层单播—物理寻址，在一个交换网络内，实现一对一通讯，保障了数据的安全，减少了垃圾数据量，降低的转发延时；
4、提高端口密度—可以增加更多的接口
三层架构：
接入层：提供端口的密度，用于用户终端的接入—二层交换机、AP
汇聚层（分布层）：流量的集合，DHCP/VLAN/STP/HSRP/VRRP/channel…
QOS/ACL
核心层：nat、高速路由转发
冗余—备份 线路、设备、网关、UPS（电源）
VLAN：虚拟局域网 二层交换与路由器（三层交换机）逻辑将一个广播域切分为多个；
配置思路：
- 交换机上创建vlan
- 交换机上各个接口划分到对应的vlan中
- trunk干道
- vlan间路由--- 单臂路由（路由器子接口） 三层交换机
VLAN 范围 ：1-4094
802.1Q封装：也称为dot1Q， 对流量进行VLAN 标记的。
PVID ： 端口VLAN 标识符 ，默认所有的接口PVID 为 VLAN 1 ;
接口类型： Access trunk hybrid （混杂接口） 802.1Qtunnel
链路类型： access trunk
Access ： 连接终端（ PC router Firewall 服务器 ）
Trunk ： 中继接口，传递标签 标记 tag .
华为所有的接口存在两个列表： tagged-list（打标签列表 ） untagged-list（移除标签列表）
Access 接口： 访问接口 接入接口
交换机对流量的转发机制：流量进入交换机后，先识别数据帧中的源MAC地址，然后将该MAC地址与该流量的进入接口进行绑定、记录，生成MAC地址表---再转换为CAM表
之后查看数据帧中的目标MAC地址，在CAM表中寻找对应的记录，若存在记录，按记录接口单播转发；
若没有记录将洪泛该流量； 洪泛—除流量的入口外其他所有出口复制；
默认CAM在一个mac最后出现的后300s将被删除；
MAC地址表和CAM的区别--- CAM是将MAC表中的MAC地址+接口编号+vlanid转换为hash值，再转换为二进制格式；意义在于识别更快；
trunk干道---不属于任何一个vlan，承载所有vlan的流量，具有标记和识别不同vlan标签的功能
在数据帧中封装vlanID的方法存在两种：802.1q （dot1.q） ISL（cisco私有标准）
802.1q与isl最大的区别：
1、802.1q 标记流为4个字节 ISL标记为20个字节
2、802.1q存在native 本征vlan 默认不进行封装的一个vlan
3、802.1q使用12位标记4096个vlan ISL使用10位标记1024个vlan
4、ISL封装于数据帧的最前端 802.1q标记在前导位的后方
H ybrid： 混杂接口，华为交换机默认模式 （access+trunk），在链路中传递数据包可以有标签可以没有标签，同时可以 自定义打标签列表和移除标签列表
MUX VLAN ： 相当于思科中私有VLAN （PVLAN ）
定义主从VLAN
从VLAN 分为：组VLAN 和 隔离VLAN
规则： 主VLAN 可以和所有的从VLAN 通信，从VLAN 之间丌能通信，组VLAN 之内可以通信 ，隔离VLAN 之内丌能通信。
Super VLAN ： 超级VLAN ，super VLAN 之内的所有子VLAN 配置相同网段的IP地址（可以节约IP地址），不同子 VLAN 之间不能通信，不存在哪个接口存在与super VLAN 中 ；若子VLAN 之间要通信，必须在super VLAN 的三层接口下开启ARP代理功能
VLAN mapping ： VLAN 映射 ，在数据的传输过程中进行VLAN 标记的改变，一般被用于城域网中。
QINQ技术：双层或多层VLAN 标记来穿越二层的ISP技术。
接口配置802.1Q 隧道技术：
1.接口封装为802.1Q的隧道模式
2.端口的PVID 为 500（接口接收到的所有数据帧都增加802.1Q的新标记）
802.1Q隧道技术 堆叠VLAN 做法：
1.接口必须为hybrid接口
2.启用QINQ VLAN 映射功能
3.针对丌同的VLAN 的 定义丌同的堆叠VLAN
4.在接口的移除标签列表中增加对应的VLAN ID
VLAN 之间的通信：
1.使用VLAN 单臂路由
2.使用SVI接口（VLAN-if）
SVI----交换虚拟接口，交换机上针对丌同的VLAN 可以设置的接口（此接口为3层接口）
功能： 1.充当对应VLAN 之内的网关 ，为不同VLAN 之间通信提供可能
2.方便用户进行远程控制（telnet ssh）
SVI 存在条件: 1.交换机存在属于SVI接口对应VLAN ID 的活劢接口
2.Trunk 链路，SVI对应VLAN id 存在于trunk链路的VLAN 允许列表之内
3.针对三层交换机，可以创建多个SVI --多个SVI可以同时工作，但对于二层交换机，启用多个SVI时，只有最后一个SVI 是up的。
生成树协议：
企业网三层架构---》冗余----》线路冗余---》二层桥接环路
导致问题：
1、广播风暴
2、MAC地址表翻滚
3、同一数据帧的重复拷贝
4、以上3个条件最终导致设备工作过载，导致重启保护
生成树：在一个二层交换网络中，生成一棵树型结构，逻辑的阻塞部分接口，使得从根到所有的节点仅存在唯一的路径；当最佳路径故障时，自动打开部分阻塞端口，来实现线路备份的作用；
生成树在生成过程中，应该尽量的生成一棵星型结构，且最短路径树；
存在算法： 802.1D 标准 PVST PVST+(CISCO) RSTP(802.1w) 快速 MSTP(802.1S) 多
一、802.1D 一个交换网络内仅存在一棵生成树实例；
交换机间使用BPDU—网桥协议数据单元 – 交换机间沟通互动收发的数据
配置BPDU—只有根网桥可以发送，在交换网络初始状态时，所有交换机均定义本地为根网桥，进行BPDU的发送；使得网络中所有交换机均收到其他设备的BPDU，之后基于数据中的参数进行比对，选举出根网桥；再所有非根网桥不再发送BPDU，而是仅接收和转发根网桥的BPDU；周期2s发送，hold time 20s；
TCN—拓扑变更消息（也是BPDU）： 本地交换机链路故障后，STP重新收敛，为了快速刷新全网所有交换机的MAC表，将向本地所有STP接口发送TCN（标记位中的TCN位置1），邻居交换机收到TCN后，先标记为ACK位为回复，用于可靠传输消息；之后将TCN逐级转发到根网桥处，由根网桥回复TC消息来逐级回复到所有交换机；使所有交换机临时将MAC表的老换时间修改为15s（默认的，转发延时）
Message type： 代表着BPDU 的类型 （0X00 配置 0X80 拓扑TC）
Flags ：标记位，在802.1D 中，标识BPDU 是拓扑变更还是拓扑变更确认BPDU
Root ID ：根标识符，用于标记一颗树的树根。与根网桥的BID 一致。
Bridge ID ：网桥标识符， BID ， 用于标识本设备在本生成树的唯一性。
Port ID ：端口标识符， PID ，用于标识设备上某接口的唯一性。
Cost of path ： 路径开销。在华为设备中，称作 root path cost （RPC）根路径开销。
hello时间： 默认为2s ，BPDU 发送的间隔。
Max-age ： 最大时间，可以理解为hello包的超时时间。默认时间为20s
Forward delay ： 转发延时，状态切换时间，默认为15s
Message age ：在思科中默认为300s，就是对应的MAC地址条目的老化时间；华为中，代表着该BPDU传递的跳数
（默认值为0，每经过一台交换机 值+1）
Max-hop ：默认为20 ，收到BPDU之后 将message age中的时间与max-hop进行比较，若小于，则正常使用该
BPDU ，若大于，则忽略BPDU。
BID： 使用8字节构成，组成方式： BID优先级字段（
4个bit）+扩展系统ID（12个bit）+Mac地址（
6个字节）
BID 的使用： 1.比较BID 优先级 2.比较MAC地址
BID优先级： 4位，默认值为32768 ，范围0-65535（实际范围0-61440），越小越优。BID优先级单位4096.调整
BID优先级时 值必须为4096的倍数。
扩展系统ID： 8位，在802.1D和802.1W 无意义，在802.1S中有用的
Mac地址： 为交换机 背板地址池中所有MAC地址中最小的，MAC地址越小越优。
PID：端口标识符 2个字节构成，组成部分：PID优先级（
4个bit构成）+端口标识符（12个bit构成）
使用方法：1.比较PID优先级 2.Port number
PID优先级：默认值为128，范围0-255（实际范围0-240），单位16
Port number ：标识唯一性
1、根网桥 – 在一棵生成树实例中，有且仅有一台交换机为root；
BPDU中的 桥ID来决定
桥ID= 网桥优先级（0-65535公有） 默认32768 + MAC地址（只有存在svi接口的交换机才拥有mac地址，若存在多个mac选数值最小）
根网桥的选举 先比较优先级，小优； 若优先级相同，比较mac，数值小优；
2、根端口—在每台非根网桥上，有且仅有一个接口；本地离根网桥最近的接口（最短、星型），接收来自根网桥的BPDU，转发用户的流量（该接口不阻塞）
规则：
1、比较从根网桥发出后，通过该接口进入时最小的cost值；
2、入向cost值相同，比较该接口对端设备的BID，小优
3、对端BID也相同，比较该接口对端设备的接口的PID；先优先级小，若优先级一致，编号小
4、连对端PID也相同，比较本地PID，小优；
PID=端口ID 接口优先级（0-240，步长16，默认128） 接口编号
3、指定端口，在每一段存在STP的物理链路上，有且仅有一个；转发来自根网桥的BPDU，同时可以转发用户流量（不阻塞）；默认根网桥上所有接口为指定端口；
1、比较从根网桥发出后，通过该接口进入这段链路时的cost值最小（出向）
2、若出向cost值相同，必须本地的BID，小优；
3、本地BID相同，比较本地的PID；
4、本地PID，相同，直接阻塞该端口；
4、非指定端口（阻塞端口）当以上所有角色全部选举完成后，剩余没有任何角色的接口为非指定；
该接口逻辑阻塞，实际可以接收到信息，但不转发；
cost值：不同带宽 存在不同cost
802.1d标准： 802.1T标准
10M = 100 1000M= 20000
100M=19 100M=200000
1000M=4
10000M=2
>100000M=1
端口角色：
1.根端口 （RP），存在于非根网桥之上，一个非根网桥仅有一个，用于接收来自于根的BPDU
2.指定端口（DP），在一条链路中有且仅有一个，用于转发BPDU
3.阻塞端口（NDP）被逡辑上关闭的接口
端口状态：
1.disable ---关闭状态 1.关闭生成树协议 2.接口物理关闭
2. blocking ---阻塞状态 ，不能发送BPDU ，可以接收BPDU ，不能发送和接收数据
3.listening ---监听状态，可以发送并接收BPDU，不能发送和接收数据；（进行生成树选丼的）
4.learning ---学习状态，可以发送并接收BPDU，不能发送和接收数据；（学习MAC地址表）---目的：限制未知单播
帧的泛洪
5. forwarding ---转发状态，可以发送并接收 BPDU和数据
802.1D生成树收敛时间：30s或50s
生成树选丼：
1.选丼 根网桥 （标识一颗树，在一个生成树中有且仅有一个）
选丼规则： 最小的BID（先比较BID优先级，再比较MAC地址）
2.选丼端口角色
选举根端口：1.接口最小的开销值（RPC+PC）2.最小的BID（发送方的） 3.最小的PID（发送方的）
选举指定端口：1.本设备根端口的最小开销值 2.最小的BID（本交换机）3.最小的PID（本设备）
802.1D特性：
1.连接终端的接口，启用之后进入转发状态需要30s，可以加速。（在cisco中使用portfast , 华为中可以使用边缘端口）
节约时间： 30 s
2.上行链路状态切换 ，切换时间为30s ，思科中可以使用uplink-fast 进行加速（节约30s）
3.骨干链路故障切换，思科中默认为50s（20+15+15；思科中可以使用backbone-fast进行加速，节约时间20s）。
华为切换时间默认为30s
802.1D总结：
1.收敛时间比较慢 （30s或50s）
2.不支持负载分担
3.不支持上行链路加速
802.1W ： RSTP 快速生成树
802.1W 基于PA机制进行收敛（请求 同意），可以在 2-3 s之内完成收敛 。基于BPDU flags字段内容进行分布式收敛
端口状态：
Discarding ---丢弃状态（ disable blocking listening ），可以发送并接收BPDU，但是不能发送接收数据
Learning ---学习状态
Forwarding---转发状态
端口角色：
根端口
指定端口
替代端口：阻塞，同一个交换机上使用阻塞端口 替代根端口 （替换时间0s，相当于自动集成uplink-fast）
备份端口：阻塞，同一个交换机上针对同一条链路 备份指定端口 （备份端口切换时间30s，因为出现备份端口一定存在
hub，hub是半双工的，不能使用802.1W的机制。）
边缘端口： 边缘端口 、非边缘端口 ，一般在连接终端的接口上实施（access）
作用：
1.自动启用端口加速（节约30s）
2.若收到 proposal 置位的BPUD，边缘端口不会同步
3.若收到了TC位置位的配置BPDU，不通过边缘端口转发
4.若启用边缘端口的接口收到了BPDU，则边缘端口特性失效
5.若收到TC位置位的BPDU，边缘端口学习到的MAC地址时间不变化（依然为300s）
链路类型： 802.1W中存在两种链路类型 1.point-to-point 点对点类型 2.shared 共享型，强制链路类型为point-to-point
802.1W特性（以及与802.1D区别）：
1.收敛机制：PA机制
2.端口状态：3个
3.端口角色：4
4.支持边缘端口（但默认不启用的）
5.自动集成上行链路加速（节约30s）
6.自动集成骨干链路加速 （节约50s）
7.在802.1W中所有的交换机都有发送BPDU的能力，BPDU超时时间为6s
802.1S ： MST 多生成树
Instance 实例
多生成树配置：
1.域名 name
2.reversion leave 版本等级
3.instance 实例映射
生成树的弹性（特性）：
1.portfast （边缘端口）
2.uplink fast （上行链路加速 ）
3.backbone fast （骨干链路加速）
4.BPDU 防护 思科中BPDU guard 华为 BPDU ----若启用了BPDU防护的接口收到BPDU ，则会导致接口 down（error-down）
默认在华为BPDU 防护只能全局设置，并且仅仅针对边缘端口
在思科中BPDU guard 可以针对接口也可以针对全局
5.BPDU-fitter BPDU 过滤 ，开启之后，该接口不发送也不接收BPDU信息，若接收到了BPDU ，则直接忽略
可以全局启用也可以接口启用，全局启用同样仅仅针对边缘端口，接口启用无所谓
6.root-protection 根防护
一般建议在连接新交换机的接口上启用，若该接口收到了优质根的BPDU信息，则接口进入discarding
7.loop-protection 环路防护
防止当出现单向链路故障时，导致生成树出现转发环路，所以可以在阻塞端口上启用loop-protection ，使阻塞接口可
以发送BPDU ，进行链路双向检测。
