1. 交换机技术基础
1.1. 以太网简介
以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准，组建于七十年代早期。Ethernet(以太网）是一种传输速率为10Mbps的常用局域网（LAN）标准。在以太网中，所有计算机被连接一条同轴电缆上，采用具有冲突检测的载波感应多处访问（CSMA/CD）方法，采用竞争机制和总线拓朴结构。基本上，以太网由共享传输媒体，如双绞线电缆或同轴电缆和多端口集线器、网桥或交换机构成。在星型或总线型配置结构中，集线器/交换机/网桥通过电缆使得计算机、打印机和工作站彼此之间相互连接。
以太网系统由三个基本单元组成： ? ?
物理介质，用于传输计算机之间的以太网信号；
介质访问控制规则，嵌入在每个以太网接口处，从而使得计算机可以公平的使用共享以太网信道； ?
以太帧，由一组标准比特位构成，用于传输数据。
Ethernet 基本网络组成： ?
共享媒体和电缆：10BaseT（双绞线），10Base-2（同轴细缆），10Base-5（同轴粗缆）。 ? ? ?
转发器或集线器 网桥 交换机
以太网协议：IEEE 802.3标准中提供了以太帧结构。当前以太网支持光纤和双绞线媒体支持下的四种传输速率：
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10 Mbps – 10Base-T Ethernet（802.3） 100 Mbps – Fast Ethernet（802.3u） 1000 Mbps – Gigabit Ethernet（802.3z)） 10 Gigabit Ethernet – IEEE 802.3ae
1.2. 以太网交换机简介
以太网交换机，也称为交换式集线器，是简化（典型）的网桥，一般用于互连相同类型的LAN（例如：以太网/以太网的互连）。工作在 OSI 网络参考模型的第二层上.
以太网交换机，也称为交换式集线器，一般用于互连相同类型的LAN（例如：以太网/以太网的互连）。
作为局域网的主要连接设备，以太网交换机成为应用普及最快的网络设备之一。随着交换技术的不断发展，以太网交换机的价格急剧下降，交换到桌面已是大势所趋。
如果你的共享带宽的以太网络（HUB 连接）上拥有大量的用户、繁忙的应用程序和各式各样的服务器，而且你还未对网络结构做出任何调整，那么整个网络的性能可能会非常低。解决方法之一是在以太网上添加一个10/100Mbps的交换机，它不仅可以处理10Mbps的常规以太网数据流，而且还可以支持100Mbps的快速以太网连接。
当共享带宽的网络上利用率超过了40％，并且碰撞率大于10％，数据在传输过程中经常会因为碰撞发生重传，传输效率下降很大。而交换机可以帮你解决此问题，交换机可以工作于双工方式，每个端口就是一个冲突域，端口可以同时收发而不担心物理层传输时的碰撞。因此对于 10M/100M/1G bps交换机而言，其每个端口的实现速率可以达到 20M/200M/2G bps。
交换机和网桥的不同在于： ? ?
交换机端口数较多（网桥一般仅有两个端口, 性价比不高） 交换机的数据传输效较高
交换机和 HUB 的主要不同在于： ? ? ?
有地址学习的功能 有按址转发的功能 端口间带宽独立
1.3. 以太帧封装
1.3.1. Ethernet II
Ethernet II协议简介
以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。该标准定义了在局域网中采用的电缆类型和信号处理方法。Ethernet II由DEC，Intel和Xerox在1982年公布其标准，Etherent II主要更改了Ethernet I的电气特性和物理接口，在帧格式上并无变化。Etherent II采用CSMA/CD的媒体接入和广播机制。
Ethernet II报头详解
Ethernet II协议报头结构（如图1）。
（图1 Ethernet II报头结构）
每个字段的详细解释如下：
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目标地址：此数据包的目标MAC地址。 源地址：此数据包的源MAC地址。
协议类型：上层协议，表示网络层使用的协议，如 IP(0800) ,IPX等。 数据：高层协议、数据和填充符，范围在46～1500字节。
FCS：数据帧校验序列，用于确定数据包在传输过程中是否损坏。采用32位的循环冗余校验法。校验内容包括除PA,SFD和FCS以外的其它字段。
1.3.2. Ethernet 802.2
Ethernet 802.2协议简介
Ethernet 802.2协议是IEEE正式的802.3标准，它由Ethernet II发展而来。Ethernet 802.2将Ethernet II帧头的协议类型字段替换为帧长度字段，并加入LLC-802.2头，用以标记上层协议。LLC头包含目的服务访问点（DSAP）、源服务访问点（SSAP）和控制（Control）字段。
Ethernet 802.2协议报详解
Ethernet 802.2协议报头结构（如图2）
（图.2 Ethernet 802.2报头结构）
每个字段的详细解释如下：
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目标地址：此数据包的目标mac地址；
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源地址：此数据包的源mac地址；
长度：帧包含的数据量必须小于或等于1500（16进制的05DC）； DSAP：目标服务存取点（Destination Service Access Point）； SSAP：源服务存取点（Source Service Access Point）； 控制：无连接或面向连接的LLC； 数据：高层协议、数据和填充符；
FCS：数据帧校验序列，用于确定数据包在传输过程中是否损坏。
1.3.3. Ethernet 802.3
Ethernet 802.3协议简介
Ethernet 802.3是1983年Novell发布其Netware/86网络套件时采用的私有以太网帧格式，该格式以当时尚未正式发布的IEEE802.3标准为基础；但是当两年以后IEEE正式发布802.3标准时情况发生了变化（IEEE在802.3帧头中又加入了802.2 LLC头），这使得Novell的Ethernet 802.3协议与正式的IEEE 802.3标准互不兼容；Ethernet 802.3只支持IPX/SPX协议,是目前所用的最普通的一种帧格式，在802.2之前是IPX网络事实上的标准帧类型。
Ethernet 802.3协议报详解
Ethernet 802.3协议报头结构（如图3）。
（图3 Ethernet 802.3报头结构）
每个字段的详细解释如下：
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目标地址：此数据包的目标MAC地址。 源地址：此数据包的源MAC地址。 长度：帧包含的数量必须小于或等于1500。
数据：高层协议（IPX/SPX）、数据和填充符，范围在46～1500字节。 FCS：数据帧校验序列，用于确定数据包在传输过程中是否损坏。
1.3.4. Ethernet SNAP
Ethernet SNAP协议简介
Ethernet SNAP协议是IEEE为保证在802.2 LLC上支持更多的上层协议的同时更好地支持IP协议而发布的标准，与802.3/802.2 LLC一样802.3/802.2 SNAP也带有LLC头，
但是扩展了LLC属性，新添加了一个2字节的协议类型域（同时将SAP的值置为AA），从而使其可以标识更多的上层协议类型；另外添加了一个3字节的厂商代码字段用于标记不同的组织。RFC 1042定义了IP报文在802.2网络中的封装方法和ARP协议在802.2 SANP中的实现方法。
Ethernet SNAP协议报头详解
Ethernet SNAP协议报头结构（如图4）。
（图4 Ethernet SNAP报头结构）
1.4. MAC地址的分类
从以上不同的封装可知，前12个字节的内容都是完全相同的，它们代表了以太帧发送设备的MAC地址和接收设备的MAC地址。而 MAC 地址可以分为以下三类： ●
广播地址：硬件地址为FF:FF:FF:FF:FF:FF，如果目的地址为广播地址意味着这个数据帧将会被发送到整个广播域的每一个节点。
组播地址：为了指明一个多播地址，任何一个以太网地址的首字节必须是01, 为了与I P多播相对应，相应的以太网地址范围是从01:00:5e:00:00:00到01:00:5e:7f:ff:ff，它代表局域网中同属一个多播组的所有节点。
单播地址：一般情况下PC和网络设备默认的硬件地址都是单播地址，它在网络中标识着一个节点。
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1.5. 交换机的基本功能
L2 网络交换机的整体功能可分为三类：MAC学习，帧转发和去除二层环路 这里只是做一个简单的功能介绍，以后章节会提供其实际工作的细节。
1.5.1. Learning
这里的学习是指 MAC 地址学习，网络交换机能通过分析通过它的每一个以太帧中的源 MAC, 从而建立一个 MAC 地址表，因为 MAC 地址可用于有网络中唯一标识一个网络设备的网络接口，故 MAC 地址也就指示了网络交换机的每个端口连接了什么网络设备的哪一个网络接口。