知识储备：

①单播：
一对一，信息的接收和传递必须只在两个节点进行。（效率低）

②多播（组播）：以“尽力而为”的形式发送信息到某个目标组，在有源主机向多点目标主机发送信息需求时，源主机只发送一份数据，数据的目标地址是组播组地址。
（解决单播情况下数据的重复拷贝及宽带的重复占用，也解决了广播情况下的宽带资源浪费）

③广播：
一个终端向多个计算机发送消息，但是计算机越多，广播的消息可能会延时或者消息不可到达！

一、二层交换基本原理

二层交换机属于数据链路层，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地址与对应端口记录在内部的一个地址表中。

工作流程：
①当交换机从某个端口收到一个数据包，先读取包头中的MAC地址，这样就可以知道源MAC地址的机器连在哪个端口上。

②读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找对应端口。

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若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，交换机又可以学习到目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不需要对所有端口进行广播。

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。

特点：
①优点：只需要知道数据包的MAC地址，数据交换靠硬件来实现的，速度快。
②缺点：不能处理不同IP子网的数据交换。

总结：
二层交换机通过解析和学习以太网帧的源MAC来维护MAC地址与端口的对应关系，通过其目的MAC来查找MAC表决定向哪个端口转发。

二、三层交换（IP交换技术）基本原理

三层交换技术是：二层交换技术+三层转发技术

三层交换机是具有部分路由器功能的交换机，主要目的是加快大型局域网内部的数据交换。能做到一次路由，多次转发。对于数据包转发等规律性的过程由硬件高速实现，而像路由信息更新、路由表维护、路由计算、路由确定等功能，由软件实现。
（通过IP转发，来实现不同网络的互连）

工作流程：
当交换机从某个端口收到一个数据包，先读取包头中的MAC地址。此时发现目的MAC是自己的同时，判断IP地址是否为自己，若不是则需要转发。

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（路由器丢弃之前允许通过的最大网段数量）；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。

不同网络的主机直接如何互访？
答：
①源主机在发起通信前，将自己的IP与目的主机的IP进行对比。若两者位于同一网段，哪个源主机直接项目的主机发送ARP请求，在收到目的主机的ARP应答后获得对方的MAC地址，然后用对方MAC作为报文的目的MAC进行报文发送。

②当源主机判断目的主机与自己位于不同网段时，它会通过网关（Gateway）来递交报文，即发送ARP请求来获取网关IP地址对应的MAC，在得到网关的ARP应答后，用网关的MAC作为报文的目的MAC进行发送。此时发送报文的源IP是源主机的IP，目标IP是目标主机的IP。