交换机的基础知识

本篇主要介绍了交换机的工作原理以及交换机的基本操作

一 数据链路层的功能

• 数据链路层的建立、维护与拆除
• 帧包装、帧传输、帧同步

  帧包装：将mac地址包装到数据帧中

• 帧的差错恢复

  网络链路层有个数据校验功能，判断数据帧的传输结果是否完整，如果不完整则重新进行传输

• 流量控制

  简单来说，控制数据帧传输的大小，控制传输速度

二 以太网MAC地址

用来识别一个以太网上的某个单独的设备或一组设备

例如：08-00-5a-e3-93-6c

MAC地址将48位比特转化为16进制数转化为6位

08-00-5a代表供应商的标识（厂家的编号）

e3-93-6c代表供应商的网卡编号

三 以太网的帧格式

以太网的帧格式具体如下图所示

我们可以用虚拟机进行一个数据传输进行抓包更好理解 首先先将PC1，PC2设置IP地址并保证处于同一网段，如下图所示

并使用PC1对pc2进行一个ping IP地址的操作，如下图所示

点击pc2的端口进行抓包操作，得到下图抓包信息

通过以上操作可以看到，在已知PC1与PC2的IP地址后，使用PC1去ping PC的IP地址，可以得到PC2的Mac地址信息与网络协议

四 交换机的原理

交换机的转发原理（工作原理）

1. 初始状态

交换机最初始的状态是没有连接设备的Mac地址的，初始记录为0

2. Mac地址学习

在设备像交换机发出传输数据的操作后，交换机会记录发出设备的Mac地址

3. 广播未知数据帧

在设备发出数据传输的操作后，交换机在找不到目的设备地址的情况下，会泛洪（即向广播域下的所有设备发出广播）

4.接收方回应

目的设备收到广播后会进行一个回应，同时交换机接收到回应后记录目的设备的Mac地址

5.交换机实现单播回应

在记录目的设备的Mac地址后，交换机就可以实现一个单播的回应，不会再发出广播

以上结合我们的虚拟机举例可以很清楚的看到交换机的工作原理 如下图所示：

上图我们用一个交换机连接了3个相同网段的设备，PC1,PC2,PC3，同时标注了三台计算机的Mac地址

这时我们打开交换机输入命令display mac-address（查看交换机的Mac地址表）得到下图：

即交换机中的Mac地址表没有任何Mac地址的记录，这个时候我们使用PC1来进行ping的操作ping PC2的IP地址ping PC2的IP地址 -t，之后再查询交换机的Mac地址表得到下图：

在上图PC1 ping PC2的过程中，我们可以看到交换机一开始是不知道PC2的Mac地址的，所以交换机发送了一个广播（泛洪），寻找拥有PC2的ip地址的主机，在得到PC2的回应后，记录了PC1的Mac地址和PC2的Mac地址，之后PC2会回传一个单播给PC1。（PS：PC3收到广播后由于IP地址与自身IP地址不符，不属于发给自己的消息，并将传输内容丢弃）

交换机的功能

1. 学习功能---------数据帧经过交换机，交换机会自动学习数据帧的源mac地址
2. 转发功能---------数据帧经过交换机，会在mac表中查找数据帧的目的mac，查找成功，会从相应的接口转 发数据
3. 查询功能---------数据帧经过交换机，会在mac表中查找数据帧的目的mac，查找失败，会从所有接口转发 相同数据（泛洪）
4. 刷新功能---------交换机默认300s刷新一次mac地址表

交换机的三种模式

1. 用户视图：基本操作，查看基本信息
2. 系统视图：进阶操作，配置 静态路由，动态路由：rip ，ospf，BGP
3. 接口模式：配置端口的设置

接下来介绍一下如何进行交换机模式切换的操作

1.将用户视图模式切换为系统视图模式：sys或者system-view

2.返回用户视图：CTRL+z或者直接输入[User]quit

3.历史命令的查询：[User] display history-command（可以看到之前的所有用户操作）

4.配置主机名：

sys----[User]（进入系统视图）[User]sysname User1

5.状态信息查询:

display version(查看VRP版本)

display users（查看用户终端信息）

6.进入接口模式并查看信息

sys

[User]int g0/0/1

[User-GigabitEthernet0/0/1]dis this（查看当前视图下的配置信息）

7. 配置文件管理命令

[User]display saved-configuration(查看设备保存的信息)(包括设备的传输操作）

[User]display current-configuration（查看设备当前配置的信息）

save(保存设置）

reset saved-configuration:擦除存储设备中的配置文件(初始化)

compare configuration:比较当前配置信息与存储设备中的保存文件是否一致

总结

本篇主要讲解了Mac地址以及交换机的原理，其中交换机的工作原理及功能都需要着重掌握，模式的切换以及命令都要熟练运用。