上一讲我们在大学宿舍组建了一个本地的局域网，但这个场景只用了一台交换机。今天我们看一个复杂一点的场景，办公室。
拓扑结构是如何形成的？
办公室每张桌子旁边都有一个网口，一层楼就会有几十个上百个网口。
这个时候，一台交换机肯定不够用，需要多台交换机，交换机连接起来，就形成一个复杂的网络拓扑。
我们先看最简单的两台交换机的情形。两台交换机连着三个局域网，每个局域网上有多台机器。如果机器1知道机器4的IP地址，当它想要访问机器4的时候，它还需要知道机器4的MAC地址。
于是机器1发起广播，机器2收到这个广播，但发现目标IP不是自己。交换机A刚开始不知道网络拓扑，它在收到广播后，会在除了广播包来的口之外，会转发给所有其它网口。于是机器3收到广播包，但是它发现要找的不是它。
交换机B也会收到广播包，但是这时候它也不知道网络拓扑，所以也会进行广播。这个时候机器4和机器5都收到了广播包。机器4会发现这是找我的，会给出应答。ARP请求就成功完成了。
通过上面的过程，交换机A和交换机B都学到了这样的信息：机器1是在左边这个网口的。
之后，当机器2想要访问机器1的时候，机器2发起广播请求，这个广播包会到达机器1和交换机A。因为交换机A已经知道机器1位于左边的网口，所以它就不会将广播包转发到局域网2和3.
当机器3要访问机器1的时候，也需要发起ARP广播请求。交换机A和交换机B都会收到广播请求。交换机A知道机器1是左边这个网口的，所以会将广播包转发到局域网1。交换机B也知道机器1在左边的网口，所以它不会将广播包转发到局域网3。
如何解决常见的环路问题？
当交换机越来越多，网络拓扑越来越复杂，不可避免地会出现意料不到的情况，最常见的就是环路问题。
当两个交换机同时将两个网络连起来的时候，就出现了环路。
假设机器1要访问机器2，一开始机器1不知道机器2的MAC地址，所以发起ARP广播，机器2会收到广播，并应答自己的MAC地址。
同时，两台交换机也能收到广播包。交换机A一开始也不知道机器2在那个局域网，所以会把包转发到局域网2，在局域网2广播的时候交换机B右边的口也能收到广播包，交换机B会将包转发到局域网1。局域网1的这个广播包又会到达交换机A的左边这个接口。然后形成了一个环路。
每台机器都会发广播包，交换机也会复制广播包，当广播包越来越多，线路就会越来越堵。
如何解决环路问题呢?
STP协议中那些难以理解的概念
计算机网络中，有一个生成树算法叫做STP，全称Spanning Tree Protocol。
STP协议比较复杂，涉及很多概念，这里用比喻来帮你理解。
- Root Bridge，就是根交换机。可以比喻为掌门，是某棵树的老大，带头大哥。
- Designated Bridges， 指定交换机。对于树来说，就是树枝，是小弟。指定的意思就是拜谁做大哥。
- Bridge Protocol Data Units（BPDU），网桥协议数据单元。比喻为”相互比较实力的协议“。两个交换机相连的时候就要互相比一比。BPDU只有掌门能发，小弟只能传达。
- Priority Vector，优先级向量。比喻为实力。（值越小越厉害）。它是一组ID数目，[Root Bridge, Root Path Cost, Bridge ID, Port ID]。先看Root BridgeID，就是拿老大的ID比，如果一样那就是同门兄弟；再比Root Path Cost，即我和老大的距离；最后比Bridge ID，比我自己的ID。
STP如何工作？
刚开始，每台交换机都认为自己是掌门，每台交互机都被分配了一个ID。这个ID里有管理员分配的优先级，管理员知道哪些交换机贵，哪些便宜，贵的就分配高的优先级。
开始大家都是掌门，互相连着线，就互相发送BPDU来比武，赢的接着当掌门，输的做小弟。当掌门的可以继续发BPDU，小弟就没机会了，只能转发掌门发得BPDU。
数字表示优先级。5和6碰见了，6的优先级低，就做小弟。于是形成了小门派，5是掌门，6是小弟。其他形成了1-7、2-9、3-4这样的小门派。于是江湖出现了多个小门派，接着合并。
继续合并的过程中，会出现四种情况：
情形一：掌门遇掌门
当5遇到了1，掌门碰见掌门，最终1胜出，于是输掉的5带领所有小弟归顺，1称为大掌门。
情形二：同门相遇
同门可以是掌门和自己小弟相遇。这个小弟已经通过其他门路拜在你门下了，结果你还不认识，PK一把。结果掌门发现小弟功夫不错，就直接将小弟招到门下。
假如1和6相遇，6通过5拜在1门下。1发现6距离我只有2，比从5这里过来近多了，那6就直接向1汇报。于是5和6分别汇报给1。
同门相遇还可以是小弟相遇。这个时候就比较谁和掌门的关系近，近的当大哥。上面5和6同时汇报给1。然后5和6比试的时候发现，5向1汇报举例是4，汇报给6再汇报给1距离2+1=3，所以干脆拜6为上司。
情形三：掌门与其他帮派小弟相遇
小弟拿本帮掌门和这个掌门比试，赢了，这个掌门拜进来。输了，会拜入新掌门，并拉上和自己连接的兄弟。
比如，2和7相遇，2是掌门，7是小弟，7的掌门是1，比2牛，所以，2要拜入7的门派，并且连同自己的小弟一块拜入。
情形四：不同门小弟相遇
各自拿自己的掌门比较，输了的拜入赢得门派，并逐渐拉自己的兄弟投入该门派。
5和4相遇，5的掌门是1，4的掌门是3，于是4拜入5的门派。3和4相遇的时候，3发现4已经叛变，4说现在我大哥是1，于是3也拜入1。
最终，生成一棵树，天下一统。
如何解决广播问题和安全问题？
机器一多，交换机一多，每台机器就会收到大量不相干的广播，就好像小公司十几个人坐在一起没问题，可是几百人的公司大家都做一起就会吵吵嚷嚷，互相影响，没法工作。
公司有的部门需要保密，老板跟经理谈事情，总不希望你在场吧。如果位于同一个广播域里，一个会抓包的程序员可能会轻松看到别人没有加密的敏感数据。
怎么办，分部门呗。
有两种分法。一种是物理隔离。每个部门单独的交换机，配置单独的子网，这样部门之间沟通需要通过路由器。这样的问题在于有的部门人多，有的部门人少，人也在不停流动，每个部门一台交换机，口多了浪费，少了不够用。
另一种方式是虚拟隔离。就是VLAN，或者叫虚拟局域网。使用VLAN一个交换机上可以分出多个局域网。
交换机怎么区分呢？
只需要在原来的二层头上加一个TAG，里面有一个VLAN ID，一种12位，这样就可以划分4096个VLAN。
如果交换机是支持VLAN的，就能识别这个VLAN ID，只用相同VLAN的包才会相互转发，不同VLAN的包是看不到对方的。
可以设置交换机每个口所属的VLAN。如果是财务部的，他们属于VLAN10；人事部的，属于VLAN20； 研发部的，属于VLAN30。如果一个财务走了，他所在的口从VLAN10移除掉，来了一个程序员，把这个口设置位VLAN30。
支持VLAN的交换机之间用Trank口互相连接，它可以转发属于任何VLAN的口。
小结
- 交换机越来越多的时候，会遇到环路的问题。这就要是用STP协议，通过比武的方式，让有环的图变成没有环的树。
- 交换机过多会面临隔离问题，可以通过VLAN形成虚拟局域网，解决广播问题和安全问题。
两个思考题：
1. STP协议能解决环路问题，但是也有缺点，你能举几个例子吗？
2. 在一个比较大的网络中，如果两台机器不同，你知道用什么方式调试吗？
