交换机工作原理与配置一、交换机工作在数据链路层1、回顾数据链路层功能
数据链路的建立、维护与拆除帧包装、帧传输、帧同步：为了使传输中发生差错后只 将有错的有限数据进行重发，数据链路层将比特流组合成 以太帧为单位传送帧的差错恢复：对差错编码（如奇偶校验码，检查和或 CRC）的检查，可以判定一帧在传输过程中是否发生了错 误。一旦发现错误，一般可以采用反馈重发的方法来纠正流量控制：控制的是相邻两节点之间数据链路上的流量二、以太网工作在数据链路层1、以太网
以太网最初是由Xerox公司开发的一种基带局域网技 术，使用同轴电缆作为网络媒体，采用载波多路访问和冲 突检测（CSMA/CD）机制,数据传输速率达到10Mbps。以太网的标准拓扑结构为总线型拓扑，但目前的快速以 太网（100BASE-T、1000BASE-T标准）为了减少冲 突，将能提高的网络速度和使用效率最大化，使用交换机 来进行网络连接和组织以太网工作在数据链路层2、以太网发展
1973年， Xerox公司提出以太网技术并实现之，最初 以太网数率只有2.94Mbps
1980年， Digital Equipment Corporation ，Intel， Xerox，三家联合推出10Mbps DIX以太网标准
1995年，IEEE正式通过了802.3u快速以太网标准
1998年，IEEE802.3z千兆以太网标准正式发布
1999年，发布IEEE802.3ab标准，即1000BASE-T标 准
2002年7月18日，IEEE通过了802.3ae，即10Gbit/s以 太网，又称为万兆以太网，它包括了10GBASER,10GBASE-W,10GBASE-LX4三种物理接口标准
2004年3月，IEEE批准铜缆10G以太网标准802.3ak， 新标准将作为10GBASE-CX4实施，提供双轴电缆上的 10Gbps的速率
3、以太网地址（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MAC地址有48位，但它通常被表示为12位的点分十六进 制数。MAC地址全球唯一，由 IEEE对这些地址进行管理和分 配。每个地址由两部分组成，分别是供应商代码和序列 号。其中前24位二进制代表该供应商代码。剩下的24位由 厂商自己分配。如果48位全是1，则表明该地址是广播地址。（FF:FF:FF:FF:FF:FF）如果第8位是1，则表示该地址是组播地址。如果第8位是0，则表示该地址是单播地址。4、以太网帧
Ethernet II帧格式
Preamble(前导码): 用于接收方与发送方的同步， 7个字节，每个字节的值固定为0xAA.SFD(start frame delimiter)： 帧起始定界符，用 于标识一个以太网帧的开始，值固定为0xAB.DST && SRC： 分别表示标识目标地址和源地 址。它们均为6个字节长。如果传输出去的目标地址第 一位是0，则表示这是一个普通地址；如果是1， 则表 示这是一个组地址。Length/Type ：通常这个字段用于指定报文头后所 接的数据类型。通常使用的值包括：IPv4 （0x0800）, IPv6(0x86DD), ARP(0x0806）。 而值 0x8100代表一个Q-tagged 帧(802.1q）。通常一个 基础的以太网帧长为1518字节，但是更多的新标准把 这个值扩展为2000字节。MAC Client Data: 数据主体，最小长度为48字节 (加上帧头12字节，CRC4字节，加上type的2字节刚 好64字节), 当数据主体小于48字节时，会添加pad字 段。选取最小长度是出于冲突检测的考虑 (CSMA/CD）。而数据字段最大长度为1502字节。 (一个数据帧的范围 64~1518字节）FCS（Frame Check Sequence）：也叫CRC （Cyclic Redundancy Check），CRC是差错检测 码，用来确定接收到的帧比特是否正确。 IEEE802.3帧格式
IEEE802.3帧格式类似于Ethernet_II帧，只是 Ethernet_II帧的Type域被802.3帧的Length域取代， 并且占用了Data字段的8个字节作为LLC和SNAP字 段。Length字段定义了Data字段包含的字节数。逻辑链路控制LLC（Logical Link Control）由目的 服务访问点DSAP（Destination Service Access Point）、源服务访问点SSAP（Source Service Access Point）和Control字段组成。SNAP（Sub-network Access Protocol）由机构 代码（Org Code）和类型（Type）字段组成。Org Code三个字节都为0。Type字段的含义与Ethernet_II 帧中的Type字段相同。IEEE802.3帧根据DSAP和 SSAP字段的取值又可分为以下几类： 当DSAP和SSAP都取特定值0xff时，802.3帧 就变成了Netware-ETHERNET帧，用来承载 NetWare类型的数据。当DSAP和SSAP都取特定值0xaa时，802.3 帧就变成了ETHERNET_SNAP帧。 ETHERNET_SNAP帧可以用于传输多种协议。DSAP和SSAP其他的取值均为纯IEEE802.3 帧。三、交换机工作原理1、以太网交换机
交换机是一种用于电（光）信号转发的网络设备。它可 以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通 路。最常见的交换机是以太网交换机。交换机工作于OSI 参考模型的第二层，即数据链路层。交换机拥有一条高带 宽的背部总线和内部交换矩阵，在同一时刻可进行多个端 口对之间的数据传输。在交换机内部维护了一张表，称为MAC地址表（端口 地址表），端口地址表记录了端口下包含主机的MAC地 址。端口地址表是交换机上电后自动建立的， 保存在RAM中，并且自动维护。交换机隔离冲突域的原理 是根据其端口地址表和转发决策决定的。（RAM随机访问 存储器，相当于电脑的内存条，运行内存，具有易失性， 断电后，数据就会清空）2、工作原理（需要画图）
初始状态下，交换机对外界一无所知，MAC地址表中 也是空的
当交换机收到一个来自主机的数据帧是，拆除数据帧后 会根据数据中的源MAC地址和目标MAC地址来进行接下 来工作，如果源MAC地址没有在自己MAC表中，会进行 自动学习，将源MAC地址及接到到数据的接口对应记录在 MAC表中
接着根据目标MAC，查看MAC地址表中是否有记录， 如没有记录，那就直接将数据帧除接收端口外的其他所有 端口广播出去，如果有记录，那么找到对应端口，直接从 对应端口单播转发出去
交换机的工作原理：学习（源mac地址）、广播、回 应、单播
3、交换机以太网接口工作模式
单工：两个数据站之间只能沿单一方向传输数据半双工：两个数据站之间可以双向数据传输，但不能同 时进行全双工：两个数据站之间可双向且同时进行数据传输4、交换机以太网接口速率
每个接口都有对应的带宽，10Mbps、100Mbps、 1000Mbps接口连接时进行协商，协商失败则无法正常通信，目前常 见的交换机基本都支持自适应四、多端口转发器（HUB）冲突域由HUB组成的网络，工作在物理层
广播域是交换机组成的网络，工作在数据链路层
1、冲突域
在以太网中，如果某个CSMA/CD网络上的两台计算机在 同时通信时会发生冲突，那么这个CSMA/CD网络就是一 个冲突域（collision domain)。
如果以太网中各个网段以集线器连接，因为不能避免冲 突，所以它们仍然是一个冲突域
产生过程
网络中，不同的主机同时发送数据时，就会产生信号 冲突的问题（共享网络，总线型网络）
主机A想要发送一个单播数据包给主机B。但由于传统 共享式以太网的广播性质，接入到总线上的所有主机 都将收到此单播数据包。同时，此时如果任何另一 方，包括主机B也要发送数据到总线上都将冲突，导 致双方数据发送失败。我们称连接在总线上的所有主 机共同构成了一个冲突域
2、广播域
广播是一种信息的传播方式，指网络中的某一设备同时向 网络中所有的其它设备发送数据，这个数据所能广播到的 范围即为广播域(Broadcast Domain)简单点说，广播域就是指网络中所有能接收到同样广播消 息的设备的集合