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3.3 IP网基础—二层交换 要了解IP网每一层的工作方式，我们由简单到复杂的组网情况说起。 假如A和B两台主机需要威尼斯人官方网站，只需要通过网线将两个网卡连接在一起就可以，这个连接是物理层的，中间不需经过交换机路由器等设备。物理层对接头、线缆相关的参数进行规定，比如RJ45的8芯线缆中一端的1、2芯用来发、收信号，而另一端3和6芯用来收和发，这样的规定使两台主机能够在物理上互相威尼斯人官方网站成为可能，就像我们在A和B之间修建了一条马路，有了马路之后A和B才能互相来往。 这个时候A和B的威尼斯人官方网站就不依赖于地址，因为整个世界只有A和B，A说Hello，B就一定会收到，这就是小两口的二人世界。 这个时候，又加入了C和D，我们也可以将ABCD通过一根线连接到了一起，相当于四台主机以时分复用的方式共享一条线缆。这时候由于ABCD之间没有隔离，如果A说话BCD全部都能听到（广播域），A在说话前会先侦听有没有其他的主机正在说话，如果有就等待一段时间再侦听，直到链路空闲时再发言；如果A和B同时说话就会发生撞车（冲突域），这时A和B都随机生成一个数字去等待，比如A等待1ms，B等待3ms，1ms之后A重新开始说话，而B的等待时间比A长，所以继续等待A说完话再侦听线路，等待时机。 这种工作机制就是集线器（Hub），在互联网在我国刚刚兴起时还比较常见，主要是因为价格比交换机便宜。集线器是工作在物理层的设备，没有二三层设备的那些存储转发学习的功能，也不会使用MAC地址或者IP地址，上面例子里ABCD之间的工作机制叫做CSMA/CD（载波监听多路访问-冲突检测），其实根本上说就是靠广播，大家完全没有秘密可言。由于信号总是“撞车”，可想而知，集线器的带宽利用率很低，现在已经很少使用。集线器的各个端口同属于一个冲突域，也属于一个广播域，这个概念从字面上就容易理解。 如果把集线器换成二层交换机，ABCD都连接到交换机的1-4号端口下，这时四台主机就组成了一个小的二层局域网，虽然交换机和集线器从外观上看几乎一模一样，但是主机间威尼斯人官方网站的机制完全不同，交换机高大上了许多。 二层交换是根据MAC地址进行转发的，这里介绍一下MAC地址：每一个主机和网络设备的MAC地址是在出厂的时候就被分配好的，MAC地址就像我们的身份证号，从一出生就伴随你一辈子，一般情况下不会更改。MAC地址共48个比特，为了读写方便通常用12个16进制数字来表示（如00-E0-FC-00-00-06），其中前24位是由国际标准组织IEEE分配给设备厂商，后24位由厂商自己定义。 这个时候A要对D说话，交换机是如何转达给D的呢？ 1) 交换机收到了A的数据之后，首先查看源MAC地址，知道了1端口的这个主机叫做A，交换机拿出本子记下了：“主机A—端口1”，这时候形成了他的第一条地址表； 2) 这时交换机并不清楚D在哪里，于是他对除了A之外的3个端口都说，A在呼叫D，收到请回答； 3) 这时候D通过目的MAC地址判断是在呼叫自己，会对交换机回应数据包告知俺就是你要找的D，而其他B和C两个主机看到数据包目的地址不是自己，则直接将数据包丢弃，就像什么都没有发生过； 4) A又通过D返回的数据包中得知了，4端口对应主机D，建立了又一条地址表，主机D—端口4； 这样A到D就通过交换机完成了一次威尼斯人官方网站，交换机也学习到了A和D的2个MAC地址，下一次发往A和D的数据就不会再告知天下，而是直接发到所对应的端口。交换机根据源MAC地址建立地址表这个过程就叫做学习，经过了如此这般的若干个回合之后，交换机对于其各个端口和主机的对应关系应该熟记于心，形成了一个MAC地址和端口的对应关系，就是MAC地址表。 交换机会根据数据帧的目的MAC地址查找地址表，决定从哪个端口转发数据，如果查找不到就广播给除源端口之外的所有端口, 所以交换机的各个端口还同属于一个广播域。 交换机有一定的缓存能力，能够同时存储ABCD四个主机发送的数据，这个时候ABCD之间便没有了冲突，即便链路繁忙，交换机会在链路空闲时将信息转发出去，所以交换机各个端口不属于同一个冲突域，实现了冲突域的隔离。 我们可以大概了解一下以太网帧结构及各部分定义： DMAC:目的MAC地址；SMAC：源MAC地址； length/T:大于1500时为Ethernet II，表示类型，小于等于1500时为802.3，表示长度； DATA：数据内容；FCS：帧校验。 以太网帧结构里除了前面说过的源宿MAC地址之外，还有长度字节，用来表示这一帧的大小，因为以太网帧的长度是可变的，而SDH是固定的大小，所以没有长度一项。对于802.3帧，长度的最大值1500能看出帧的最大长度是1.5K左右，最后的FCS帧校验用来确保数据在链路层的传输是可靠的。 二层交换的方式被形象的称作—威尼斯人官方网站基本靠吼。二层交换在规模较小的局域网中非常适合，转发通过硬件来实现，速度快效率高。但是如果网络中的主机非常多，这样的机制就有了很大的问题。交换机各个端口属于同一广播域，主机过多，广播就会频繁占用带宽资源，造成带宽的浪费。如果有一个人不停的在办公室里喊，谁是张三有人找，谁是李四来一趟，大家一定会觉得太扰民，而且公司大了，那面人员流动性也很大，人员的大量变动对交换机来说都要一一的去学习，交换机表示压力很大。 | 
楼主: 小雨哥
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发表于 2015-4-21 17:09:16
