一、交换机基础

1. 交换机与Hub的区别

Hub(集线器)特性：
- 接收数据处理动作：泛洪（将数据从接收端口以外的所有端口复制并发送）
- 半双工设备：同一时刻只能接收或发送数据
- 所有接口处于同一冲突域（CSMA/CD机制）
交换机特性：
- 每个端口都是一个独立的冲突域
- 支持全双工（同一时刻既可发送又可接收数据）
- 具有接口自协商功能（自动协商工作方式和接口速率，向下兼容）

2. 交换机工作原理

交换机通过以下机制处理数据帧：

学习：记录数据帧的源MAC地址及对应接口信息
转发：
- 单播数据帧：
  - 已知单播帧（目的MAC在表中）：直接转发
  - 未知单播帧（目的MAC不在表中）：执行泛洪
- 广播数据帧：直接泛洪
丢弃：当接口收到数据帧且需要从同一接口转发时，丢弃该帧

3. MAC地址表

存储内容：MAC地址与端口的对应关系
作用：用于交换机转发数据
存储位置：交换机中
老化时间：5分钟
特点：
- 一个接口可对应多个不同MAC
- 一个MAC只对应一个接口
- 接口故障时，相关动态MAC地址信息会被删除

4. ARP表与MAC地址表对比

特性	MAC地址表	ARP表
内容	MAC-端口对应关系	IP-MAC对应关系
作用	交换机转发数据	设备进行数据封装
存在位置	交换机中	任何要进行数据封装的设备
老化时间	5分钟	20分钟

二、VLAN技术

1. VLAN基础概念

广播域：广播报文传递的范围
- 交换机默认所有接口处于同一广播域（对广播报文进行泛洪）
VLAN(Virtual Local Area Network)：
- 虚拟局域网，通过划分VLAN将一个物理交换机划分为多个逻辑交换机
- 一个VLAN就是一个广播域，数据泛洪不会穿越VLAN边界

2. VLAN数据帧结构（携带Tag的帧）

携带Tag的帧

字段	长度	说明
DMAC	6字节	目的MAC地址
SMAC	6字节	源MAC地址
Tag	4字节	VLAN标签
Type	2字节	类型字段
Data	46-1500字节	数据载荷
FCS	4字节	帧校验序列

Tag详细结构：

TPID (Tag Protocol Identifier): 0x8100 (2字节)
TCI (Tag Control Information): (2字节)
- PRI (Priority): 3位优先级
- CFI (Canonical Format Indicator): 1位规范格式指示器
- VLAN ID: 12位VLAN标识符

3. VLAN标识

VLAN ID：
- 12bit长度，范围0-4095
- 可用范围：1-4094（0和4095保留）
- 默认所有端口属于VLAN 1
PVID(Port Default VLAN ID)：
- 端口默认VLAN ID
- 默认值为1

4. 交换机接口类型

(1) Access接口

特点：
- 连接终端设备（PC、服务器、打印机、路由器等）
- 只能属于一个VLAN
- 只能为一个VLAN打标签/剥离标签

华为配置命令：

1
2
3

[Huawei] interface GigabitEthernet 0/0/1
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] port link-type access	# 设置为 Access 模式（仅允许一个 VLAN）
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] port default vlan 10	# 默认 VLAN 10（数据进出会剥离/添加 VLAN 标签）

(2) Trunk接口

特点：
- 干道类型，允许多个VLAN通过
- 用于交换机之间的互联
- 有VLAN允许列表控制哪些VLAN可以通过

华为配置命令：

[Huawei] interface GigabitEthernet 0/0/24
[Huawei-GigabitEthernet0/0/24] port link-type trunk	# 设置为 Trunk 模式（允许多个 VLAN 通过）
[Huawei-GigabitEthernet0/0/24] port trunk allow-pass vlan 10 20 30	# 允许 VLAN 10/20/30 通过
[Huawei-GigabitEthernet0/0/24] port trunk pvid vlan 1	# 默认 VLAN 1（处理未打标签的流量）

(3) Hybrid接口

特点：
- 混合类型，兼具Access和Trunk特性
- 通过tagged/untagged控制VLAN标签处理
  - tagged：保留VLAN标签转发
  - untagged：剥离VLAN标签转发
- 可灵活控制哪些VLAN以何种方式通过

华为配置命令：

[Huawei] interface GigabitEthernet 0/0/10
[Huawei-GigabitEthernet0/0/10] port link-type hybrid	# 设置为 Hybrid 模式（华为默认模式）
[Huawei-GigabitEthernet0/0/10] port hybrid pvid vlan 10	# 默认 VLAN 10（处理未标记流量）
[Huawei-GigabitEthernet0/0/10] port hybrid untagged vlan 10	# VLAN 10 的流量发出时剥离标签（类似 Access）
[Huawei-GigabitEthernet0/0/10] port hybrid tagged vlan 20 30	# VLAN 20/30 的流量发出时保留标签（类似 Trunk）

5. VLAN间通信技术

(1) 子接口(Subinterface)

特点：
- 可配置IP地址，具备三层功能
- 能处理VLAN标签，兼备二层功能
- 华为子接口不支持发送ARP广播

配置命令：

[Huawei] interface GigabitEthernet 0/0/1.1	#进入G0/0/1的子接口
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1.10] dot1q termination vid 10	# 终结 VLAN 10 的标签（识别并剥离）
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1.10] ip address 192.168.10.1 24	# 配置 IP，作为 VLAN 10 的网关
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1.10] arp broadcast enable  # 启用ARP广播(部分版本需要)

(2) VLANIF接口(SVI)

特点：
- 最常用的VLAN间通信技术
- 虚拟接口，兼具三层功能
- 每个VLAN可配置一个VLANIF接口

配置命令：

1 2	[Huawei] interface vlanif 10 # 创建 VLAN 10 的虚拟接口（SVI） [Huawei-Vlanif10] ip address 192.168.10.1 24 # 配置 IP，作为 VLAN 10 的网关

6. 三层交换机

定义：二层交换机+路由功能
特点：
- 支持通过VLANIF接口配置IP地址
- 可实现不同VLAN间的路由

三、补充说明

泛洪规则：
- 会向除了接收端口以外的其他能够转发本VLAN的端口进行泛洪
- 接收方向永远不会剥离VLAN标签
数据方向处理：
- 每个接口对数据的发送方向和接收方向处理方式不同
- Access接口发送时会剥离所属VLAN的标签，接收时打上PVID标签
- Trunk/Hybrid接口根据配置决定是否保留标签
802.1Q标签：
- 标准VLAN标签协议
- 通过dot1q termination vid命令在子接口终结VLAN标签