如上图，在二层环境中A---B之间通信，A发送一个数据包目的MAC地址是B，当发送到交换机，交换机基于目的MAC地址的转发，然后开始查看自己的MAC表项，找出对应的出口出去了整个过程中只有MAC地址的查找，没有对数据帧产生任何的改变，我在这只对二层帧转发做一个简短而又简单的描述，毕竟重点不在这。
在三层环境中 A---C之间通信，A发送一个数据包，目的MAC地址应该是网关MAC地址，也即是交换机的MAC地址SMAC好在这里插一个小插曲，之前有人问过我说一个交换机要不要三层转发是怎么判断的，我当时的回答是看这个数据包的mac地址是不是自己，如果是就执行三层转发，别人说回答是正确的；但是当我回来研究这个问题的时候，我发现当时我的回答是不严谨的，为什么 ？当一个交换机收到一个数据包的二层目的mac地址是自己，此时它要做什么？
插个一个小插曲，前两天在微信上看过这样的一个小短片，说的是在一所大学教室里，有两个男生特别喜欢坐在他们身后的班花，就不停的看着那个女孩，突然，那个女孩站起来准备走了，在路过他们身边的时候塞给了坐在一边的男生一个卷起来的小纸条；物理上，这个女生是将纸条递给了这个男生，想想这个男生接下来要做什么事情？是要打开纸条查看里面写了什么内容吧！三层交换机在接收到目的mac地址是自己的时候要做的事情也是向上层解封装，查看三层目的IP地址，然后呢？
当时那个男生很高兴的拿着那个纸条，然后打开了，上面写着“请将纸条递给下一个人”，哈哈，，，三层交换机也是这样一看原来目的IP地址不是自己，这才执行路由层面的转发；所以说交换机在执行要不要三层转发，是在目的mac是自己的同时，IP地址是不是自己，如果是自己那还转发个啥来，就不用转发了。
交换机在判断出目的IP不是自己的时候是不是一定就去查看路由表呢 ？不是，这个就是交换机的关键所在了，交换机此时不会查看路由表，不会查看arp表，不会查看mac地址表；那交换机会查看什么表？
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交换定义
交换定义原理
☘ 当第一个包过来的时候，发现硬件转发表并没有什么表项，所以此时必须将数据包交由路由进程处理，一旦交由cpu处理，必然会消耗cpu资源，此时会查看路由表，然后发现此IP地址个自己是直连的，此时就去查看arp找出此地址对应的mac地址，就可以转发出去了
☘ 在决定转发出去过程中，交换机至少会做三件事情，一，修改IP包头的ttl值；二，修改原mac地址，改成自己出接口mac地址；三，建立交换机硬件转发表，包括目的IP地址，目的IP地址（下一跳）对应的mac地址，mac地址对应的vlan，以及对应的端口（这个每个厂家有自己的理解）
☘ 这样当一下包过来的时候，交换机就会查看硬件转发表直接转发而不会在经过路由表的查询了，也即是交换机的一次路由，多次交换机原理。
每个厂家在这一块定义都不太一样，但原理是一样的，cisco中使用的是cef表，并且在路由器的现在也集成了基于软件的cef，其中cef包含了三张表，包括FIB表、邻接表（硬件转发表）和netflow表项。
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二层交换
二层交换技术
二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。具体的工作流程如下：
（1） 当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的；
（2） 再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口；
（3） 如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上；
（4） 如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。
从二层交换机的工作原理可以推知以下三点：
（1） 由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M，交换机总线带宽超过N×M，那么这交换机就可以实现线速交换；
（2） 学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表，地址表的大小（一般两种表示方式：一为BEFFER RAM，一为MAC表项数值），地址表大小影响交换机的接入容量；
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三层交换
三层交换原理
还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC （Application specific Integrated Circuit）芯片，因此转发速度可以做到非常快。由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能。
近年来的对三层技术的宣传，耳朵都能起茧子，到处都在喊三层技术，有人说这是个非常新的技术，也有人说，三层交换嘛，不就是路由器和二层交换机的堆叠，也没有什么新的玩意，事实果真如此吗？下面先来通过一个简单的网络来看看三层交换机的工作过程。
组网比较简单
使用IP的设备A------------------------三层交换机------------------------使用IP的设备B
比如A要给B发送数据，已知目的IP，那么A就用子网掩码取得网络地址，判断目的IP是否与自己在同一网段。
如果在同一网段，但不知道转发数据所需的MAC地址，A就发送一个ARP请求，B返回其MAC地址，A用此MAC封装数据包并发送给交换机，交换机起用二层交换模块，查找MAC地址表，将数据包转发到相应的端口。
如果目的IP地址显示不是同一网段的，那么A要实现和B的通讯，在流缓存条目中没有对应MAC地址条目，就将第一个正常数据包发送向一个缺省网关，这个缺省网关一般在操作系统中已经设好，对应第三层路由模块，所以可见对于不是同一子网的数据，最先在MAC表中放的是缺省网关的MAC地址；然后就由三层模块接收到此数据包，查询路由表以确定到达B的路由，将构造一个新的帧头，其中以缺省网关的MAC地址为源MAC地址，以主机B的MAC地址为目的MAC地址。通过一定的识别触发机制，确立主机A与B的MAC地址及转发端口的对应关系，并记录进流缓存条目表，以后的A到B的数据，就直接交由二层交换模块完成。这就通常所说的一次路由多次转发。
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发表于 2017-12-15 22:13:25