交换（switching）基础

在学习交换协议之前，我们必须掌握以下知识：

交换相关设备及数据在2层的传递数据帧的类型 VLAN Trunk-link VTP

交换相关设备

集线器（HUB）

HUB是一个多端口的转发器，在以HUB为中心设备时，即使网络中某条线路产生了故障，并不影响其它线路的工作。所以HUB在局域网中得到了广泛的应用。大多数的时候它用在星型与树型网络拓扑结构中，以RJ-45接口与各主机相连（也有BNC接口），HUB按照不同的说法有很多种类。 HUB按照对输入信号的处理方式上，可以分为无源HUB、有源HUB、智能HUB。

HUB工作在物理层，对网络消息起到放大、扩散的作用。

集线器的缺陷

泛洪数据不安全；
数据转发机制容易遭遇冲突域；
数据转发机制易造成极大的广播域。

交换机（switch）

交换机位于接入层，负责终端用户接入网络，同时，交换机可以避免冲突域以及划分广播域。常用的交换机是以太网交换机，还有一些特殊用途的交换机，例如电话语音交换机、FC光纤交换机等。

交换机一般工作在2层，也就是MAC层。但还有一类交换机，叫多层交换机，工作在2层和3层之间，既具备交换功能，又有一定的路由功能。

交换机转发数据机制

数据帧格式 帧头/IP包头/端头（端口号）/data/帧尾

交换机读取帧头目的MAC进行数据转发；

MAC列表其实就是交换机转发数据的依据，交换机读取帧目的MAC来和MAC地址列表中中的条目进行对比，并且找到可用路径，进行数据的转发。

交换机MAC地址列表的构建方式

交换机自动学习目标MAC，构建MAC地址列表；
管理员手动添加MAC地址条目交换机将接口的数据的源MAC和接受接口关联，产生MAC地址条目用于转发数据。

数据帧的类型和网络消息的类型

单播帧 unicast flood 数据来自一对一的通信; 已知MAC的单播帧：交换机拥有抵达目的MAC的路径，沿路径定向转发；对于未知目的MAC的单播帧：交换机没有抵达目的MAC的路径，直接进行泛洪。
广播帧 brodcast 数据来自一对所有 处理方式：直接泛洪；
多播帧 multicast 数据来自一对多 泛洪处理

交换机处理冲突域和广播域的方式

交换机处理冲突域的方法交换机每一个接口是一个冲突域
交换机处理广播域的方法交换机对广播流和多播流都是泛洪整个交换机就是一个大的广播域，而若干个交换机相连会扩大广播域，交换机支持VLAN来分割广播域。

VLAN（virtual local access network）

VLAN 虚拟的本地接入网络在交换机上创建VLAN，把指定的接口划入vlan，从而达到划分广播域的目的。一个网段为一个部门，一个部门对应到一个vlan，不同vlan间的广播流是不能跨越的。

详解

VLAN的详解交换机默认创建vlan 1，默认所有交换机端口划入vlan 1.
vlan的命名编号命名、字符型命名
vlan编号的含义

Vlan 1，默认存在，本帧vlan； Vlan 2~1001，常规vlan，是用于管理员创建vlan时所用； Vlan1002~1005，保留vlan； Vlan1006~4096，扩展vlan，交换机暂不支持。

vlan的通讯机制同一网段下，同一vlan下不同接口广播流可以传递且可以通信；同一网段下，不同vlan下端口间广播流不可以传递也不可以通信；不同交换机上相同vlan的接口无法通信，因为不同交换机间vlan流量传递时未带任何标记，所以不同vlan流量无法定向传递，没有携带vlan标记的数据都进vlan 1.

配置

switch1#vlan database  					 			 //进入VLAN配置模式
		vlan <VLAN-ID> name <VLAN-name>  			 //创建VLAN，创建多个只需重复此命令

switch#show vlan			 						 //查看VLAN情况
switch(config)#interface <接口>   		 			 //进入接口
或者，也可以一次性进入多个接口
switch(config)#interface range <接口>    			 //接口可以是fa0/0-1,fa1/0等；
switch(config-if)#switchport mode access 			 //修改接口模式
switch(config-if)#switchport access vlan <VLAN-ID>   //将接口划入vlan 
switch#show vlan                                     //校验VLAN情况

Trunk—link 干道链路

Trunk-link是一种逻辑链路，用于实现一些特定功能。

交换机间链路启用Trunk-link，那么不同vlan的流量就可以携带vlan标记进行传递。不同交换机相同vlan通讯，必须依赖于Trunk-link。

详解

Trunk-link携带vlan标记的方法

IEEE802.1Q　vlan标记携带标准将vlan标记插入帧头中，目的MAC和源ＭＡＣ的后面。
cisco开发ISL携带vlan标记标准 内部交换标签

ISL头/帧头/包头/段头/数据/帧尾/ISL尾

配置

switch(config)#interface <接口>   
switch(config)#switchport trunk encapsulation dot1q/isl   //封装，2层思科设备默认只支持802.1Q，不支持此命令
switch(config)#switchport mode trunk                      //接口模式
switch(config)#exit										  //退出配置模式
switch#show interface brief								  //校验trunk配置

!!补充一条命令：
修改Trunk-link承载列表
Interface trunk allowed valn <1,3-1005>					  //如上命令只允许valn1和vlan3-1005通过，而vlan2不允许通过。

VTP（VLAN trunk protocol）虚拟链路协议

VTP是一种用来同步VLAN配置的机制。该机制通过一套同一的域名和密码，将server机和client机相互配对后，把server交换机上的vlan同步到client交换机上去。

但需要注意的是：

trunk必须提前配好；
只建立VLAN，不划分接口；
实际工作中，由于难度等问题，一般不使用。

VTP的工作机制

VTP默认开启

域名 Domain 默认为空
域的口令（password）
VTP的模式（mode） – sever服务器模式（默认模式） – client客户模式 – transparent 透明模式 – off 关闭模式（此模式下VLAN自行配置）

补充

sever，拥有VLAN的创建、修改与删除权限，同时还拥有VLAN的保存权限，sever能够发送并接受VTP消息；

client，不具备VLAN的创建、修改、删除与结果保存权限，只能接受与传递ＶＴＰ同步消息；

透明模式，不被同步但透传，创建、修改VLAN.

修定号修定号默认为0，随着VLAN的配置改变而自加1. （如果两个sever相遇，修定号大的说了算）

配置

2层交换机VTP的配置

switch(config)#vtp mode <server/client/transparent/off>  
             vtp domain <域名>
             vtp password <密码>
switch#show vtp status              //校验VTP
    do show vtp password
    do show vtp status 
    vtp v2

注意

每个client都要与sever域名、密码相同。

3层交换机VTP配置

switch(config)#vtp mode <server/client/transparent/off>  
             vtp domain <域名>
             vtp password <密码>
switch#show vtp status              //校验VTP
    do show vtp password
    do show vtp status 
    vtp v3

[参考文献]

Wikipedia/VLAN
RFC 3069
InfoQ Switching