二三层转发
二层交换机原理：
l 接收网段上所有的数据帧
l 利用接收数据帧上SM来建立MAC表，使用地址老化机制进行地址表的维护
l 在MAC地址中查找数据帧中的目的MAC地址，找到就发送到相应的端口，否则发全局报文
l 向所有的端口转发广播帧和多播帧
三层交换机：
l 通过硬件实现查找和转发
l 转发路由表需要通过路由协议来建立和维护（传统路由器通过微处理器来实现查找和转发）
l 将路由和交换的功能集成一体
l 采用的结构是几种路由管理
二层交换机缺点：
l 由于根据MAC二层转发，冲突域限制到端口，但是无法限制广播域
三层交换机缺点：
l 广域网接口带宽不足，路由性能低下
解决办法：将网络中没有需求的主机隔离开--------------vlan
l 路由器将网络分段--昂贵
l 通过vlan划分广播域（一个vlan对应一个广播域）
VLAN二层交换规则：
l 主机与交换机之间传递的是untagged报文
l 交换机之间用于干道链路是Trunk连接
l 交换机用Tag来标识所属的vlan
l 干道链路传输的是Tagged Frame
l 不同vlan之间在二层不能通信
l 用三层路由实现vlan间通信
二三层转发的区别：
l 二层转发针对本网段的数据转发，查询PCT表（MAC表），关键看MAC
l 三层转发针对不同网段的数据转发，查询FIB表（路由表），关键看IP
l ARP是两个表的中间环节
二三层转发的判断：
l 发送端
SI & 网关掩码 是否相等 DI & 网关掩码
相等：同一网段，走二层转发
不相等：非同一网段，走三层转发
l 接收端
报文的DM 是否相等 端口的MAC
相等：走三层转发
不相等：走二层转发
例子：A/B, C/D为同一网段的主机，各自在同一vlan而且各自的地址已知，
A、要求实现A到B或者C到D通信。此时为二层转发。
1.A--B
SI和DI处于同一网段，二层转发，查PCT表，此时端口为空。
进行广播处理，向所有端口发送，B接收。交换机添加A的信息至PCT表
|
MAC |
VLAN |
接口（物理口） |
|
MAC-A |
Vlan1 |
1 |
2.B--A
此时B到A是第一次发送，查PCT表，端口为空。
进行广播处理，A接收。交换机添加A的信息至PCT表
|
MAC |
VLAN |
接口（物理口） |
|
MAC-A |
Vlan1 |
1 |
|
MAC-B |
Vlan1 |
2 |
至此，A-B间MAC表建立完成。当再次通话时，查询PCT表，找到对应的接口即可。
B、要求实现A/B到C/D之间的通信。此时为三层转发。
此时涉及到A,C，交换机还有路由器。如下图
1.A-C先检查是否同网段，发现不是，走三层转发。由于是初次通话，路由表，MAC表都为空。所以发广播报文。
ARP请求
|
DM |
SM |
以太帧类型 |
映射帧类型 |
SI |
DI |
DATA |
|
全f |
Mac-A |
0x0806 |
0x0800 |
Ip-A |
Ip-r1 |
数据 |
2.SW1收到报文，添加vlan1标签在报文后，更新MAC表项。同时在同一vlan内广播
ARP请求
|
DM |
SM |
帧类型 |
Vlan |
以太帧类型 |
映射帧类型 |
SI |
DI |
DATA |
|
全f |
Mac-A |
0x8100 |
Vlan1 |
0x0806 |
0x0800 |
Ip-A |
Ip-r1 |
数据 |
3.路由器收到sw1报文，更新路由表，同时将A的MAC和IP更新至ARP表，将A的MAC和vlan更新值MAC表。进行ARP响应
ARP响应
|
DM |
SM |
帧类型 |
Vlan |
以太帧类型 |
映射帧类型 |
SI |
DI |
DATA |
|
Mac-A |
Mac-r1 |
0x8100 |
Vlan1 |
0x0806 |
0x0800 |
Ip-r1 |
Ip-A |
数据 |
4.SW1的S2收到响应，更新SM和vlan至MAC表。同时根据DM和Vlan查MAC表，命中S1接口，去标签，s1发出。
ARP响应
|
DM |
SM |
以太帧类型 |
映射帧类型 |
SI |
DI |
DATA |
|
Mac-A |
Mac-r1 |
0x0806 |
0x0800 |
Ip-r1 |
Ip-A |
数据 |
5.A，更新r1的MAC和IP至ARP表，更新r1的MAC至MAC表，发送ICMP回显请求
ICMP回显请求
|
DM |
SM |
协议类型 |
协议 |
ICMP类型 |
SI |
DI |
DATA |
|
Mac-r1 |
Mac-A |
0x0800 |
1 |
8 |
Ip-A |
Ip-C |
数据 |
6.S1收到报文，加vlan1标签，根据DM和vlan（r1）查MAC表，命中S2
ICMP回显请求
|
DM |
SM |
帧类型 |
Vlan |
协议类型 |
协议 |
ICMP类型 |
SI |
DI |
DATA |
|
Mac-r1 |
Mac-A |
0x8100 |
Vlan1 |
0x0800 |
1 |
8 |
Ip-A |
Ip-C |
数据 |
至此，A到路由器的所有表项建立完成。下面是路由器至C的转发过程，同上述。