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交换机原理及应用？交换机的工作原理是什么？( 二 )


交换机根据帧中的目的地址，从相应的端口E1/0/4发送出去
交换机不在其他端口上转发此单播数据帧
广播、组播和未知单播帧的转发：
交换机会把广播、组播和未知单播帧从所有其他端口发送出去（除了接收到帧的端口）
VLAN基本原理
1、广播风暴
所谓广播帧就是在二层环境中设备发出的广播帧在广播域中传播，这样会导致广播镇占用网络带宽，降低设备性能 。
2、使用三层设备路由器隔离广播域
广播帧属于二层并不会跨越三层，所以为了解决广播风暴，可以使用三层设备隔离广播域，减小广播域范围 。比如使用路由器来隔离广播域，由于路由器是三层设备，对数据的转发容易形成瓶颈，所以一般我们使用VLAN来隔离广播域 。
3、VLAN隔离广播
二层交换机使用VLAN（虚拟局域网）隔离广播，用来减小广播域范围 。这样的话，不同VLAN之间是无法进行通信的，假设PCA发送一个广播帧，只会在VLAN1之间传播并不会传播到VLAN2，这样既限制了广播域的范围，又保证了VLAN2的安全性 。
4、VLan优点
有效控制广播域范围
增强局域网的安全性
灵活构建虚拟工作组
5、VLAN分类（VLAN的划分方法）
基于端口的VLAN：
基于端口的VLAN划分方法是最常用的一种划分方法，就是一个或者几个端口属于一个VLAN，这个端口下面的用户也就属于该VLAN 。假设以上图中，E1/0/1和E1/0/2属于VLAN10，E1/0/3和E1/0/4属于VLAN20，那么PCA和PCB也都都属于VLAN10，可以互相通信，PCC和PCD属于VLAN20，也可以互相通信 。
这种划分方法的优先就是配置比较方便，只要在交换机上将相应的端口加入相应的VLAN即可，缺点是对于用户来说如果更改了交换机的端口也就更换了VLAN ID 。
基于MAC地址的VLAN：
基于MAC地址的VLAN就是在划分VLAN的时候根据MAC地址划分VLAN，比如将PCA和PCB的MAC地址划分在vlan10中，那么PCA和PCB就属于VLAN10，PCC和PCD同理 。
这种划分方法的优点是对于用户来说不受地理位置的闲置，不管PCA用户接在哪个接口，都属于VLAN10，缺点是配置较基于端口的划分方法繁琐 。
基于协议的VLAN：
这种划分方法是指运行不同的协议划分到相同的VLAN中，比如PCA和PCB都运行的是IP协议，属于VLAN10，PCC和PCD同理 。
此种划分方法优点依旧是不受物理位置的影响，不管PCA接在交换机的哪个接口，都属于VLAN10 。缺点的其实PC真正可以运行的协议并没有很多，有划分vlan数量上的限制 。
基于子网的VLAN：
这种划分方法是根据子网划分，比如10.0.0.0/24属于VLAN10,20.0.0.0/24属于vlan20；
以上四种划分方法最常用配置最方便是基于端口的VLAN划分方法，后面的实验示例也是以基于端口的划分方法 。
6、Vlan技术原理
VLAN标签：
对于交换机来说，是根据VLAN标签来区分不同VLAN的以太网帧的 。比如PCA发送一个目的地址为PCB的数据帧，到达交换机，交换机会打上VLAN 10的标签，然后根据vlan表确定从PCB的端口转发出去交给PCB 。下面会详细介绍VLAN标签的操作 。
802.1Q帧格式：
我们知道PC发送的数据并不带VLAN标签，那么VLAN ID的标签是什么时候打上的呢，其实是在数据中进入交换机端口的时候打上的 。在标准的以太网帧的源地址SA和类型Type之间打上的Tag标签，此tag标签中含有VLAN ID，VLAN ID的范围为4096，去掉一个默认的vlan 1和vlan4096作为保留vlan，实际可用的vlan ID个数为4094个 。
单交换机VLAN标签操作：
上面已经提过PC发送的数据不带VLAN标签，所以实在进入交换机的时候打上vlan标签，既然PC发出的数据不带VLAN标签，那么在出交换机的时候交换机需要对数据帧的VLAN标签进行剥离再转发给相对应的PC 。
例如：PC发送一个保标准的以太网帧，源地址为PCA的地址，目的地址为PCC的地址，到达交换的时候端口的时候，交换机会打上VLAN10的标签，然后根据vlan表从PCC所在的端口转发，同时需要将VLAN 10的标签剥离，也就是说此数据帧到达PCC的时候依旧是标准的以太网帧，并不带VLAN标签，PCB和PCD同理 。
Access链路类型端口：
VLAN有三种链路类型，常用的是Access和trunk链路类型，下面也是介绍这种链路类型 。第一种是Access链路类型，此链路类型的特点是指允许缺省的VLAN通过，同时仅发送和接收一个VLAN的数据帧 。
所以access链路类型一般适用于连接用户设备，也就是交换机直接接PC使用access链路 。
跨交换机VLAN标签操作：
上面讲过，vlan标签是在进入交换机的时候打上的，出交换机剥离标签，那么在如上的拓扑中，PCA发送一个目的地址到PCC的数据帧，到达SWA，SWA打上VLAN10的标签，然后从E1/0/24剥离标签然后转发出去，到达SWB打上vlan10的标签，从E1/0/1转发到PCC，这是正常数据帧的转发，但是上面说过Access链路类型只支持一个数据帧通过，那么入股PCB同时再发一个VLAN20的数据帧的话就无法进行转发，为此，通过trunk链路类型实现 。


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