二层与三层转发原理：从Hub到交换机的演进

"结构对比图:-二三层转发ppt" 在IT领域，网络通信是至关重要的，而二三层转发是网络通信中的关键概念。本资源主要探讨了VLAN的结构以及二层和三层转发的区别和原理。 VLAN（虚拟局域网）的结构包括几个关键组成部分。首先，Type字段设置为0x8100，用来标识VLAN标签的存在。接着是User Priority，这是一个3比特的字段，用于设置流量的优先级，从0到7共8个级别，当交换机出口发生拥塞时，优先转发优先级高的数据包。Flag字段在以太网中通常设置为0，不承担特殊功能。最重要的部分是VLAN-ID，它是一个12比特的字段，可以表示从0到4095的不同VLAN，用于区分网络中的不同广播域。 二层交换是基于数据链路层的设备操作，例如二层交换机，它可以解析并利用MAC地址进行数据包的转发。与Hub（集线器）相比，二层交换机有显著优势。Hub在物理层工作，采用广播方式发送数据，导致数据安全性和网络效率降低。而二层交换机通过“自学习”功能减少广播，为每个用户提供专用通道，实现全双工传输，提高通信效率。尽管Hub价格更低，但在性能和安全性方面远不及二层交换机。 二层交换的基本概念是基于MAC地址进行数据包转发。交换机通过FDB（Forwarding Database）表来存储MAC地址与端口的对应关系，用于决定数据包的转发方向。当接收到的数据包的目的MAC地址不在FDB表中时，会在同一广播域内的其他端口广播。FDB表会持续维护，包括记录新的MAC地址，更新已知信息，以及对长时间无通信的表项进行老化处理，以保持表的高效运行。 三层转发则涉及网络层，通常由路由器或三层交换机执行。它们不仅依赖MAC地址，还使用IP地址进行路由决策。三层设备通过查找路由表确定数据包的下一跳，实现不同网络之间的通信。这种方式提高了网络的扩展性和路由选择的灵活性。 二层交换主要关注同一网络内的通信，通过MAC地址学习和FDB表进行数据包的快速转发，而三层转发则涉及跨网络的通信，基于IP路由进行数据传递。理解这些基本概念对于网络设计、优化和故障排查至关重要。