路由交換（二）：交換基礎

1、交換原理

1. 二層交換

二層交換設備工做在OSI模型的數據鏈路層，經過解析和學習數據幀的源MAC地址造成MAC地址表，根據目的MAC地址在MAC地址表的表項來轉發數據幀。基本過程以下：
（1） 二層交換設備收到數據幀，將數據幀中的源MAC地址和接收數據幀的接口的對應關係寫入MAC地址表。若是MAC地址表中已有相同表項，則刷新該表項的老化時間。
（2）若目的MAC地址是廣播地址，則從全部其它接口轉發該數據幀；若是目的MAC地址不是廣播地址，則查找MAC地址表，若查到匹配表項，則從相應接口轉發數據幀，若沒有匹配表項，則從全部其它接口轉發數據幀。

2. 三層交換

三層交換設備經過VLAN來劃分二層網絡並實現二層交換，實現不一樣VLAN間的三層IP互訪。
（1）若源IP和目的IP處於同一網段，則源主機發送ARP請求，收到目的主機的ARP應答後得到目的主機的MAC地址，根據目的主機的MAC地址進行數據報文轉發。
（2）若源IP和目的IP處於不一樣網段，經過網關來轉發報文。發送ARP請求來獲取網關IP對應MAC地址，收到網關發送的ARP應答後，用網關的MAC地址做爲目的MAC發送報文。

2、VLAN

1. VLAN簡介

VLAN是將一個物理的LAN在邏輯上劃分紅多個廣播域的通訊技術。VLAN工做在OSI參考模型的數據鏈路層。一個VLAN中全部設備都是同一廣播域內，不一樣的VLAN爲不一樣的廣播域。VLAN之間互相隔離，廣播報文不能跨越VLAN傳播。不一樣VLAN間須要經過三層設備實現相互通訊。使用VLAN的優勢：

• 限制廣播域
• 加強局域網的安全性
• 提升網絡的健壯性

2. 鏈路類型和接口類型

鏈路類型

VLAN鏈路類型分爲：接入鏈路和幹道鏈路

• 接入鏈路
  接入鏈路只能夠承載1個VLAN的數據幀，用於鏈接交換機和用戶終端
• 幹道鏈路
  幹道鏈路能夠承載多個不一樣VLAN的數據幀，用於交換機間互連霍鏈接交換機與路由器

接口類型

接口類型分爲Access接口、Trunk 接口和Hybrid接口

• Access口

  Access接口通常用於鏈接用戶終端。Access接口報文處理以下：
  入方向：
  若Access接口收到Untagged數據幀，接收數據幀並打上缺省的VLAN ID（PVID）；若Access接口收到帶有Tag標籤的數據幀，且數據幀中的VLAN ID和PVID相同時，Access接口接收數據幀，反之丟棄數據幀
  出方向：
  剝離PVID標籤再發送報文

• Trunk接口

  Trunk接口通常用於鏈接交換機、路由器和AP。Trunk接口報文處理以下：
  入方向：
  若Trunk接口收到Untagged數據幀，給數據幀打上PVID 標籤，若VLAN ID容許經過，則接收數據幀，反之丟棄數據幀；若Trunk接口收到Tag 數據幀，若VLAN ID 容許涌過，則接收數據幀，反之丟棄數據幀
  出方向：
  當VLAN ID與缺省VLAN ID 相同，且是該接口容許經過的VLAN ID時，去掉Tag，發送該報文；當VLAN ID與缺省VLAN ID不一樣，且是該接口容許經過的VLAN ID時，保持原有Tag，發送該報文。

• Hybrid接口

  Hybrid接口既能夠用來呢鏈接用戶終端，葉能夠用來鏈接交換機等網絡設備。Hybrid接口報文處理以下：
  入方向：
  若Hybrid接口收到Untagged數據幀，給數據幀打上PVID 標籤，若VLAN ID容許經過，則接收數據幀，反之丟棄數據幀；若Hybrid接口收到Tag數據幀，若VLAN ID 容許涌過，則接收數據幀，反之丟棄數據幀。
  出方向：
  若發送數據幀攜帶標籤，保持原有的標籤，反之剝離標籤發送。

3. VLAN封裝

標準封裝協議IEEE 802.1Q的封裝格式以下

TPID：標籤協議標識符，表示數據幀類型，802.1Q封裝的報文TPID取值爲0x8100
PRI：優先級，表示數據幀的802.1p優先級，取值範圍0-7，值越大越優先。當網絡阻塞時，交換機優先發送優先級高的數據幀
CFI：標準格式指示位，表示MAC地址在傳輸介質中是否以標準化格式封裝，用於兼容以太網和令牌環網
VID：即VLAN ID，表示數據幀所屬VLAN

4. VLAN間通訊

單臂路由

不一樣VLAN之間通訊是經過路由器或三層交換機來實現。
思科設備配置

驗證PC1主機ping PC2主機

華爲設備配置

驗證PC1主機ping PC2主機

三層虛接口

在三層交換機三分別建立不一樣VLAN的虛接口，分別配置IP地址。

interface Vlanif10
 ip address 10.1.10.254 255.255.255.0
interface Vlanif20
 ip address 10.1.20.254 255.255.255.0