前言
数据链路层设备主要是网卡和交换机，认识交换机是认识后续上层协议的基础，本文将详细介绍交换机的工作原理和相关的命令。
帧数据结构
在认识交换机之前，我们需要了解一下数据帧，数据帧是网络通信的基础，其结构如图所示：
由上图可知，一个数据帧包含如下部分：
目标MAC：目标机器的网卡地址
源MAC：发送端机器网卡地址
类型：指定上层协议的类型。由于上层协议众多，所以在处理数据的时候必须设置该字段，标识数据交付哪个协议处理。例如，字段为 0x0800 时，表示将数据交付给IP协议，0x0806为ARP协议。
MTU值：也叫最大传输单元，由上层的协议和数据构成。当需要发送的数据较大时如5000kb，由于数据帧最大只能传输1500字节，需要4帧才能发送完该数据
校验码：也叫帧尾，检测该帧传输过程中是否出现差错，占4个字。接收方计算机会和发送方的帧尾数据做比较。如果两个值不相同，则表示传输过程中发生了数据丢失或改变。这时，就需要重新传输这一帧。
问：MAC地址是什么呢？
答：MAC地址也叫物理地址，全球唯一，为6个字节，作用是当网卡接收到一个数据帧时，首先会检查该帧的目的地址，是否与当前网卡的物理地址相同，如果相同，就会进一步处理；如果不同，则直接丢弃。
问：为什么会有MTU值？一次传输不是更好吗？
答：早期数据在网络传输过程中受到很多因素（比如雷电）的干扰，数据传输过程中可能存在丢失或者错误的现象，一但数据传输错误，那么错误的数据需要重新传，设置MTU值是为了减少错误重传的数据量交换机端口
以前的时候网络速度慢，交换机端口的传输速度也设计的慢，随着网络速度的改善，交换机的端口传输速度也随之提升。但是为了兼容以前的传输速度慢的设备，交换机发展至今有多种传输速度。常见网络速度和表示如下：
E字母表示 10Mb
F字母表示 100Mb
G字母表示 1000Mb
Te字母表示 10000Mb
交换机端口表示：F0/1
F表示速度
0模块号
1表示接口号
问：传输速度不同的交换机和网卡如何通信？
答：交换机接口速率会自适应，不同设备之间会取相互间最大的传输速度进行通信
问：交换机为什么会有模块号的概念
答：有的交换机支持可插拔，用于扩展接口数量，才有了模块的概念交换机工作原理
结合上图我们来看下交换机的工作原理：
现做出如下假设，三个小圆圈表示局域网内的三台网络设备，IP地址分别为10.0.0.1、10.0.0.2、10.0.0.3；MAC地址分别为AA、BB、CC（简写，实际长度为6个字节）。长方形表示AA设备向CC设备通信时准备发送的数据帧。
- AA设备将数据发送至交换机1；
- 交换机1解析数据帧，获取帧中的源MAC地址，检查自身的MAC地址表是否有AA设备源MAC地址，如果有进行下一步；如果没有，则将F0/1接口和AA这个MAC地址记录到地址表中；
- 交换机1获取目标MAC，检查自身的MAC地址表是否有CC这个MAC地址，如果MAC地址表中有CC地址,则将数据直接单播发送给连接CC设备的F0/3这个地址。如果MAC地址表中没有CC地址，则广播（即每个交换机端口都发送一份数据帧）
- MAC地址不是CC的设备会忽略收到的数据帧，而MAC为的CC设备会接受数据帧，进行下一步处理。
上面交换机工作流程中提到了一个非常重要的概念MAC地址表，表里面的内容格式和数据如图所示：
Vlan：用来隔离虚拟局域网的
Mac Address：网卡的MAC地址
Type：标识MAC地址和交换机接口的关联关系是怎样获取的，DYNAMIC标识是动态获取的，管理型交换机可以直接绑定MAC地址和交换机接口的关联关系
Ports：交换机的插口或者说接口
问：MAC地址表中数据是否一直保存不删除呢？
答：MAC地址表数据有一个老化时间的概念，默认是300秒，即交换机接口300秒没有接受到数据，MAC地址表就会删除该接口的数据交换机工作模式和对应的命令
注：以下部分交换机常用命令摘自网络：
工作模式：
1）用户模式：
switch>
可以查看交换机的基本简单信息，且不能做任何修改配置！
2）特权模式
switch> enable
switch#>
可以查看所有配置，且不能修改配置，但可以做测试、保存、初始化等操作
3)全局配置模式
switch# congigure terminal
switch(config)#
默认不能查看配置！
可以修改配置，且全局生效！
4）接口配置模式：
switch(config)#interface f0/1
switch(config-if)#
默认不能查看配置！
可以修改配置，且只对该接口生效！
5）console口/线/控制台配置模式：
switch(config)#line console 0
默认不能查看配置！
可以修改配置，且对console口生效！备注：
1、第一次配置网络设备，需使用console线
2、在PC上需要使用”超级终端“或其他软件。
命令：
exit 退出一级
end 直接退到特权模式
使用？可代替一个字符（不记得命令全称）
支持tab补全键
配置主机名：
conf t（命令缩写形式，等价于congigure terminal）
hostname 折设备名
设置用户密码：
line co 0
password 密码
login（重新登录测试）
exit
快捷键：
ctrl+u : 快速删除光标前所有字符
ctrl+a : 快速定位光标到行首
ctrl+e : 快速定位光标到行尾
保存配置步骤：
en
copy running-config startup-config
或
write
交换机开机动作：
先去硬盘中查找startup-config配置文件是否存在：
如果不存在，内存中创建新的running-config配置文件
如果存在，则复制到内存中并改名为running-config
查看running-config配置文件：
en
show running-config
查看startup-config配置文件：
en
show startup-config
重启设备：
en
reload
配置特权密码：
conf t
enable password 密码（明文）
enable secret 密码 （密文）
查看MAC地址表：show mac-address-table
查看接口状态列表：
show ip int brief
show ip int b
手工关闭接口：
int f0/x
shutdown
exit
手工开启接口：
int f0/x
no shutdown
exit
do的用法：
其他模式加do空格可以强制使用特权模式的命令
如：
do sh run
do sh ip int b
do wr
删除配置：
1)在哪配置的，就在哪删！
2)命令前加no 空格
3)原命令中有参数，并且参数具有唯一性，则删除时不需要加参数
如：
conf t
hostname sw1
conf t
no hostname
清空/擦除/初始化配置：
en
erase start-config
为3层端口 配置IP：（用于远程控制交换机）
int f0/0
ip add 10.1.1.254 255.255.255.0
no shutdown
开启远程控制：
conf t
line vty 0 4
transport input telnet/ssh/none/all
password 密码
login
exit
conf t
hostname r1
ip domain-name r1.qf.com
crypto key generate rsa //生产密钥对
line vty 0 4
transport input telnet/ssh/none/all
login local
exit
username xx password 123.com
为交换机配置管理IP：
conf t
int vlan 1
ip add 10.1.1.253 255.255.255.0
no shut
为交换机配置默认网关
目的：可跨网段管理
conf t
ip defaut-gateway 10.1.1.254
关闭自动解析功能：
conf t
no ip domain-lookup结束语
本篇博客详细的阐述了交换机的工作原理和命令，和交换机相关的网络安全比如说ARP攻击，DHCP攻击等等，请参考单独的ARP和DHCP入门与安全博客
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