一文读懂以太网交换技术

文章编号：1307 / 更新时间：2023-12-22 14:49:48 / 浏览：次
一文读懂以太网交换技术

Labs导读

当前园区网大多使用替代器组网，使用替代器建立的网络管理非常灵活，可以根据同一部门或者具有相同管理要求的需要创建虚拟局域网（Vlan）。那么园区内的替代器是如何进行数据包置换的？不同部门之间是如何进行隔离的？

Part01、以太网基础

1.1位址

MAC地址又称为物理位址，是制造商为网卡分配的位址，MAC地址是唯一的，如同我们每个人都有一个身份证号码来标识自己一样，网卡就用MAC地址来标识自己。一个MAC地址有48位，一般采用十六进制数的方式来表示。如图为MAC地址的表示方式：

1.2以太网帧格式

以太网技术所使用的帧称为以太网帧，简称以太帧，以太帧一般使用EtheⅡ格式，下图为EthernetⅡ格式的以太帧：

（1）目标MAC地址：该字段表示的是帧的接收者，可以是一个单播位址，也可以是组播或者广播位址。

（2）源MAC地址：该字段表示的是该帧的发送者。源MAC地址只能是一个单播MAC地址。

（3）类型：表示载荷数据的类型，该字段2字节。若是是一个IPv4包，则为是0x0800。

（4）载荷数据：表示数据帧的有效载荷，它的长度可变。

（5）CRC字段：循环冗余校验，它是用来对帧进行检错校验的。

Part02、以太网替代器

2.1替代器传递操作

替代器有一张MAC地址表，替代器会基于此表进行帧的传递。替代器的传递操作一般有三种：传递、丢弃、泛洪。传递即为收到帧之后，从另一个接口传递出去；丢弃即为收到帧之后将其丢弃，不进行传递；泛洪是指将从某一接口收到的帧通过其他所有的接口传递出去。下图为替代器的三种传递方式示意图：

图4替代器泛洪操作

2.2替代器传递流程

前面已经介绍，替代器是基于MAC地址表进行帧传递的，而一开始替代器的MAC地址表是空的，替代器能够通过收到的帧的源MAC地址自动构建MAC地址表。如图所示，PC1给PC2发送一个帧x，当帧到达替代器的时候，替代器就会在MAC地址表中添加源MAC地址和对应接口的映射条目。替代器会在MAC地址表中查找该帧的目的MAC对应的接口，假如在MAC地址表中查找到了就会进行传递，假如没有找到，替代器就会将此帧x进行泛洪。其中PC3收到此帧时会将其丢弃。PC2收到此帧之后就会回应一个源MAC为PC2MAC地址，目的位址为PC1MAC位址的帧y，替代器收到之后，就会查询MAC地址表，此时，会查到MAC对应的接口，然后从此接口传递出去。同时会在MAC地址表中添加PC2MAC地址和对应接口的映射条目。

Part03、Vlan

3.1什么是Vlan

一台替代器就是一个广播域，整台替代器的所有端口均属于同一个广播域。通常一个广播域就是一个逻辑子网。当一个网络中有多个替代器的时候，网络会变得特别大，此时，网络中的设备有可能被大量的广播损耗资源，而且也无法根据业务需要灵活的规划网络结构。虚拟局域网（Vlan）可以解决上述问题。通过将替代器的端口划入特定的Vlan，可以起到隔离广播域的作用。不同的Vlan是不同的广播域，就算两个Vlan之间的PC的IP位址在同一网段也无法进行通信。不同的Vlan之间无法进行二层互访。可根据业务需要灵活的进行Vlan的规划。如图所示，PC1、PC2、PC3属于Vlan1，PC4、PC5、PC6属于Vlan2