Ethernet switch工作在是Layer 2(OSI的第二层),即基于Ethernet MAC地址进行交换
1.2 工作原理
初始化过程:switch的地址表为空,此时switch不转发任何报文;
地址学习过程:switch根据接收的报文,记录报文的源mac地址以及对应的端口号,并记录到switch地址表中,同时广播该报文到其他的端口;
单播通信过程:如B(源端口2)向A发送报文,则B首先发个Switch,Switch根据目标MAC地址,查表,查到后,然后将该报文转发给端口1,从而实现B到A的单播通信;
广播通信过程:如B向switch发送广播报文,则switch会将广播报文广播给端口1和端口3,从而实现广播通信。
地址老化更新过程:switch能够学习的MAC地址数量有限,所以学习到的MAC地址(动态学习到的) 会有一个老化时间,默认为300秒(表示此端口没有再次收到该MAC地址数据的时间)。
1.3 switch与hub的区别
Ethernet Switch 与HUB的最大差别是Ethernet Switch记忆哪些MAC地址挂在哪一个端口上,也就是说Switch中有一个地址表,表中的每一项内容主要是MAC地址与端口号。
Switch只须将该包发送到对应的端口,从而使不相关的端口可以并行通信,从而比HUB更高的速率。HUB则不同,不管该包是广播包也好,非广播包也好,HUB都按广播包处理,从而使用户只能串行操作,共享通信带宽。
2.以太网VLAN协议
2.1 为什么需要VLAN
VLAN将一个物理的LAN在逻辑上划分成多个广播域的通信技术。VLAN内的主机间可以直接通信,而VLAN间不能直接通信,从而将广播报文限制在一个VLAN内;
当主机数目较多时会导致冲突严重、广播泛滥、性能显著下降甚至造成网络不可用等问题,通过VLAN可以解决冲突严重的问题,隔离广播报文和提升网络质量;
用VLAN可以划分不同的用户到不同的工作组,同一工作组的用户也不必局限于某一固定的物理范围,网络构建和维护更方便灵活。
2.2 如何实现VLAN
基于IEEE 802.1Q标准,的VLAN Tag主要包含四个部分:TPID,PRI,TCI (CFI,VID)。
TPID ,Tag Protocol Identifier(标签协议标识符),表示数据帧类型。取值为0x8100时表示IEEE 802.1Q的VLAN数据帧。
PRI,Priority,表示数据帧的802.1Q优先级,取值范围为0~7,值越大优先级越高。当网络阻塞时,设备优先发送优先级高的数据帧。
CFI,Canonical Format Indicator(标准格式指示位),表示MAC地址在不同的传输介质中是否以标准格式进行封装,用于兼容以太网和令牌环网,0表示MAC地址以标准格式进行封装,为1表示以非标准格式封装。在以太网中,CFI的值为0。
VID,VLAN ID,表示该数据帧所属VLAN的编号。VLAN ID取值范围是0~4095。由于0和4095为协议保留取值,所以VLAN ID的有效取值范围是1~4094。
2.3 VLAN案例
案例1:
如图所示有两个VLAN,VLAN1和VLAN2,VLAN2的广播报文,VLAN1无法收到。
案例2:
案例2主要展示属于同一VLAN,且位于相同网段的通信过程。
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