前言
資料鏈路層裝置主要是網絡卡和交換機，認識交換機是認識後續上層協議的基礎，本文將詳細介紹交換機的工作原理和相關的命令。
幀資料結構
在認識交換機之前，我們需要了解一下資料幀，資料幀是網路通訊的基礎，其結構如圖所示：
由上圖可知，一個數據幀包含如下部分：
目標MAC
：目標機器的網絡卡地址
源MAC
：傳送端機器網絡卡地址
型別
：指定上層協議的型別。由於上層協議眾多，所以在處理資料的時候必須設定該欄位，標識資料交付哪個協議處理。例如，欄位為 0x0800 時，表示將資料交付給IP協議，0x0806為ARP協議。
MTU值
：也叫最大傳輸單元，由上層的協議和資料構成。當需要傳送的資料較大時如5000kb，由於資料幀最大隻能傳輸1500位元組，需要4幀才能傳送完該資料
校驗碼
：也叫幀尾，檢測該幀傳輸過程中是否出現差錯，佔4個字。接收方計算機會和傳送方的幀尾資料做比較。如果兩個值不相同，則表示傳輸過程中發生了資料丟失或改變。這時，就需要重新傳輸這一幀。
問：MAC地址是什麼呢？答：MAC地址也叫物理地址，全球唯一，為6個位元組，作用是當網絡卡接收到一個數據幀時，首先會檢查該幀的目的地址，是否與當前網絡卡的物理地址相同，如果相同，就會進一步處理；如果不同，則直接丟棄。問：為什麼會有MTU值？一次傳輸不是更好嗎？答：早期資料在網路傳輸過程中受到很多因素（比如雷電）的干擾，資料傳輸過程中可能存在丟失或者錯誤的現象，一但資料傳輸錯誤，那麼錯誤的資料需要重新傳，設定MTU值是為了減少錯誤重傳的資料量
交換機埠
以前的時候網路速度慢，交換機埠的傳輸速度也設計的慢，隨著網路速度的改善，交換機的埠傳輸速度也隨之提升。但是為了相容以前的傳輸速度慢的裝置，交換機發展至今有多種傳輸速度。常見網路速度和表示如下：E字母表示 10MbF字母表示 100MbG字母表示 1000MbTe字母表示 10000Mb
交換機埠表示
：F0/1F表示速度0模組號1表示介面號
問：傳輸速度不同的交換機和網絡卡如何通訊？答：交換機介面速率會自適應，不同裝置之間會取相互間最大的傳輸速度進行通訊問：交換機為什麼會有模組號的概念答：有的交換機支援可插拔，用於擴充套件介面數量，才有了模組的概念
交換機工作原理
結合上圖我們來看下交換機的工作原理：現做出如下假設，三個小圓圈表示區域網內的三臺網路裝置，IP地址分別為10。0。0。1、10。0。0。2、10。0。0。3；MAC地址分別為AA、BB、CC（簡寫，實際長度為6個位元組）。長方形表示AA裝置向CC裝置通訊時準備傳送的資料幀。
AA裝置將資料傳送至交換機1；
交換機1解析資料幀，獲取幀中的源MAC地址，檢查自身的MAC地址表是否有AA裝置源MAC地址，如果有進行下一步；如果沒有，則將F0/1介面和AA這個MAC地址記錄到地址表中；
交換機1獲取目標MAC，檢查自身的MAC地址表是否有CC這個MAC地址，如果MAC地址表中有CC地址，則將資料直接單播發送給連線CC裝置的F0/3這個地址。如果MAC地址表中沒有CC地址，則廣播（即每個交換機埠都發送一份資料幀）
MAC地址不是CC的裝置會忽略收到的資料幀，而MAC為的CC裝置會接受資料幀，進行下一步處理。
上面交換機工作流程中提到了一個非常重要的概念
MAC地址表
，表裡面的內容格式和資料如圖所示：
Vlan
：用來隔離虛擬區域網的
Mac Address
：網絡卡的MAC地址
Type
：標識MAC地址和交換機介面的關聯關係是怎樣獲取的，DYNAMIC標識是動態獲取的，管理型交換機可以直接繫結MAC地址和交換機介面的關聯關係
Ports
：交換機的插口或者說介面
問：MAC地址表中資料是否一直儲存不刪除呢？答：MAC地址表資料有一個老化時間的概念，預設是300秒，即交換機介面300秒沒有接受到資料，MAC地址表就會刪除該介面的資料
交換機工作模式和對應的命令
注：
以下部分交換機常用命令摘自網路：
工作模式：
1）使用者模式： switch> 可以檢視交換機的基本簡單資訊，且不能做任何修改配置！2）特權模式 switch> enable switch#> 可以檢視所有配置，且不能修改配置，但可以做測試、儲存、初始化等操作3）全域性配置模式 switch# congigure terminal switch（config）# 預設不能檢視配置！ 可以修改配置，且全域性生效！4）介面配置模式： switch（config）#interface f0/1 switch（config-if）# 預設不能檢視配置！ 可以修改配置，且只對該介面生效！5）console口/線/控制檯配置模式： switch（config）#line console 0 預設不能檢視配置！ 可以修改配置，且對console口生效！
備註：
1、第一次配置網路裝置，需使用console線
2、在PC上需要使用”超級終端“或其他軟體。
命令：
exit 退出一級end 直接退到特權模式使用？可代替一個字元（不記得命令全稱）支援tab補全鍵配置主機名： conf t（命令縮寫形式，等價於congigure terminal） hostname 折裝置名 設定使用者密碼： line co 0 password 密碼 login（重新登入測試） exit 快捷鍵： ctrl+u ： 快速刪除游標前所有字元 ctrl+a ： 快速定位游標到行首 ctrl+e ： 快速定位游標到行尾 儲存配置步驟： en copy running-config startup-config 或 write 交換機開機動作： 先去硬碟中查詢startup-config配置檔案是否存在： 如果不存在，記憶體中建立新的running-config配置檔案 如果存在，則複製到記憶體中並改名為running-config 檢視running-config配置檔案： en show running-config 檢視startup-config配置檔案： en show startup-config 重啟裝置： en reload 配置特權密碼： conf t enable password 密碼（明文） enable secret 密碼 （密文） 檢視MAC地址表：show mac-address-table 檢視介面狀態列表： show ip int brief show ip int b 手工關閉介面： int f0/x shutdown exit 手工開啟介面： int f0/x no shutdown exit do的用法： 其他模式加do空格可以強制使用特權模式的命令 如： do sh run do sh ip int b do wr 刪除配置： 1）在哪配置的，就在哪刪！ 2）命令前加no 空格 3）原命令中有引數，並且引數具有唯一性，則刪除時不需要加引數 如： conf t hostname sw1 conf t no hostname 清空/擦除/初始化配置： en erase start-config 為3層埠 配置IP：（用於遠端控制交換機） int f0/0 ip add 10。1。1。254 255。255。255。0 no shutdown 開啟遠端控制： conf t line vty 0 4 transport input telnet/ssh/none/all password 密碼 login exit conf t hostname r1 ip domain-name r1。qf。com crypto key generate rsa //生產金鑰對 line vty 0 4 transport input telnet/ssh/none/all login local exit username xx password 123。com 為交換機配置管理IP： conf t int vlan 1 ip add 10。1。1。253 255。255。255。0 no shut 為交換機配置預設閘道器 目的：可跨網段管理 conf t ip defaut-gateway 10。1。1。254 關閉自動解析功能： conf t no ip domain-lookup
結束語
本篇部落格詳細的闡述了交換機的工作原理和命令，和交換機相關的網路安全比如說ARP攻擊，DHCP攻擊等等，請參考單獨的ARP和DHCP入門與安全部落格。
