计算机网路交换机、广播风暴、vlan划分、ping命令

二层交换机

        二层交换机工作在数据链路层，简单来说，交换机就是用来组建局域网的，可以将不同的电脑互相连接，让它们之间互相通信。

原理

        交换机工作的时候主要做的事就是学习和转发，当没有通电时，它是一个初始状态，什么也没有。而在交换机内部会有一个mac地址表，包括数据经过交换机学习到mac地址和当前所在的接口。

通电后，它进行如下操作：
1、学习数据帧的源 mac地址，然后写到mac地址表
2、当目的mac在mac地址表中没有的时候，它给其它所有的接口转发一份数据帧，即广播
3、当数据包从网络层转发到数据链路层时，如果收到目的mac为FF:FF:FF:FF:FF:FF，它也会进行广播
4、当目的mac在mac地址表中存在的时候，将数据帧转发到mac地址表中对应的接口，即单播

广播风暴

        虽然交换机是用来组建局域网的，但如果组建网络的拓扑结构不当，则会导致出现网络问题，如广播风暴。 那么广播风暴是什么呢？

        简单来说，就是一个数据帧或arp广播包被传输到本地网段时，由于网络拓扑的设计和连接问题，如网络环路，导致数据不停的在一个网络环路内进行复制转发。如下图所示的拓扑结构：

(PS:这里用的是思科模拟器模拟网络拓扑结构)

危害

        交换机也可以相当于一台电脑，其中有内存、CPU、带宽等，发生广播风暴时，广播会在网段内大量复制，传播数据帧，导致带宽能力降低，网络性能下降，造成网络瘫痪。

解决办法

        避免形成环路；在交换机系统内使用STP协议（生成树协议）；

vlan

vlan是什么

        vlan是虚拟局域网，可以理解为一个门派（比如在武侠有武当派，少林派等），一个vlan就是一个广播域，在自己vlan中，广播不能扩散到其它的vlan里，只能在自己的vlan里传输数据。

比如这里就是在同一个vlan中，并且默认都是vlan1。

输入以下命令就可以查看属于哪个vlan。

show vlan brief

划分vlan的优势

        vlan主要是用来分割广播域的，它可以控制广播；如果在一个vlan里出现了什么arp欺骗病毒或其它病毒，也不会影响其它vlan，可以增强网络安全性。

配置静态vlan的步骤

        一个vlan一个网段，相同的vlan之间可以互相通信，不同vlan之间不能通信，如果需要通信，需要配置路由器。
步骤：
1.在交换机内创建VALN
2.将交换机的端口加入到相应的VALN中
3.验证VALN的配置，查看是否能ping通

配置如下图所示的vlan

        在每个PC里配置好IP地址，然后点击交换机，创建vlan，由于vlan1是默认的，我们只需要创建vlan20就可以了，如下图所示

        创建vlan20后，将对应的接口接入vlan20中。

        然后用主机PC2ping一下主机PC1的IP地址，发现是ping不通的，由此可见不同vlan之间的主机是不能进行通信的。

ping命令

        刚刚使用到了ping命令，ping命令是用来测试网络是否畅通，通过响应时间长短和丢包率来测试网络质量，现在来说一下它的ping过程。

比如这里有三个主机A、B、C，它们的IP地址如下：

主机	IP
A	192.168.50.1/24
B	192.168.50.2/24
C	192.168.60.1/24

A–>B(ApingB的过程，同一网段)
1.A先拿自己的IP地址和子网掩码进行与运算得到网段号：192.168.50.0
2.A拿B主机的IP地址进行一个与运算得到一个网段号：192.168.50.0
3.如果两个网段号一样，说明A和B是相同网段的，然后A主机会查询自己的路由表，发现自己的路由表有一条直接连接的路由，认为自己可达
4.然后在数据链路层中，交换机会发送arp广播包，得到IP192.168.50.2的mac地址，然后封装成帧，填入目的mac地址，发往物理层
5.B收到信息后会单播发送回主机A

A–>C(ApingC的过程，不同网段)
1.A先拿自己的IP地址和子网掩码进行与运算得到网段号：192.168.50.0
2.A拿C主机的IP地址进行一个与运算得到一个网段号：192.168.60.0
3.如果两个网段号不一样，说明A和B不是相同网段的，然后A主机会查询自己的路由表，发现自己的路由表没有一条直接连接的路由或者没有配置默认路由（网关），就不会发送ping包，就会出现超时
4.如果配置了默认路由（网关），A主机会查询网关的mac地址然后发arp广播得到网关IP对应的mac地址

trunk

        trunk意为主干道，主要用来实现跨交换机的相同vlan之间的通信，不同的vlan都可以在trunk链路上传输，后面讲三层交换机时会使用trunk链路。如下图所示，使用trunk实现跨交换机之间的通信。

设置将Fa0/3接口的模式为trunk模式，就可以实现跨交换机之间的相同vlan的通信