交换机原理
1、术语
端口地址表(MAC地址表) : 记录存储的MAC地址和接口关系(就是交换机上的网口)。
帧 : 二层交换的数据包。
VLAN ：虚拟局域网。
2、数据交换原理 (要分析下交换机源码，确定当前原理可信度)
MAC地址表构建 :
以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起 来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。如下图是MAC地址表的构建过程：
交换机的初始化状态，MAC地址表为空 :
地址表原MAC地址学习 :
当计算机PC1要发送数据帧给计算机PC6时，因此时地址表是空的，交换机将向除PC1连接端口E0/1以外的其他所有端口转发数据帧。在转发之前，首先检查该数据帧的源MAC地址（00-10-B5-4B-30-85），并在交换机的MAC地址表中添加一条记录（00-10-B5-4B-30-85，E0/1）使之和端口E0/1相对应。
目的计算机P6回复数据帧 : 计算机PC6收到发送的数据帧后，用该数据帧的目的MAC地址和本机的MAC地址比较，发现PC1找的正是它，则接收该数据帧，其他计算机丢弃数据帧。计算机PC6回复PC1时，交换机直接从端口E0/1转发，并学习到（00-10-B5-4B-30-65）为PC6连接的端口，将其添加到地址表中，如图3所示。交换机的其他端口利用源MAC地址学习的方法在MAC地址表中不断添加新的MAC地址与端口号的对应信息。直到MAC地址表添加完整为止。
目的计算机P6回复数据帧 : 计算机PC6收到发送的数据帧后，用该数据帧的目的MAC地址和本机的MAC地址比较，发现PC1找的正是它，则接收该数据帧，其他计算机丢弃数据帧。计算机PC6回复PC1时，交换机直接从端口E0/1转发，并学习到（00-10-B5-4B-30-65）为PC6连接的端口，将其添加到地址表中，如图3所示。
交换机的其他端口利用源MAC地址学习的方法在MAC地址表中不断添加新的MAC地址与端口号的对应信息。直到MAC地址表添加完整为止。
MAC 地址表老化清除 :为了保证MAC地址表中的信息能够实时地反映网络情况，每个学习到的记录都有一个老化时间，如果在老化时间内收到地址信息则刷新记录。对没有收到相应的地址信息的则删除该记录。例如，计算机PC6停止了和交换机通信，达到老化时间后，交换机会将其对应的记录从MAC地址表中删除。
3、交换机的工作特性以及分类
特性 :
1. 交换机的每一个端口所连接的网段都是一个独立的冲突域。
2. 交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内，也就是说，交换机不隔绝广播
（惟一的例外是在配有VLAN 的环境中）。
3. 交换机依据帧头的信息进行转发，因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备 （此处所述交换机仅指传统的二层交换设备）。
分类 :
存储转发 ：
交换机在转发之前必须接收整个帧，并进行错误校检，如无错误再将这一帧发往目的地址。帧通过交换机的转发时延随帧长度的不同而变化。
直通式 :
交换机只要检查到帧头中所包含的目的地址就立即转发该帧，而无需等待帧全部的被接收，也不进行错误校验。由于以太网帧头的长度总是固定的，因此帧通过交换机的转发时延也保持不变。
4、交互及工作流程
1 ）当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源 MAC 地址，这样它就知 道源MAC 地址的机器是连在
哪个端口上的；
2 ）再去读取包头中的目的 MAC 地址，并在地址表中查找相应的端口；
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 ）如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，交换机又可以学习一
目的MAC 地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不 再需要对所有端口进行广播了。
5 ）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。
5、VLAN
VLAN : 虚拟机局域网， LAN 为少数几台计算机组成得我网络， VLAN 的 LAN 为路由器 分割的网络 —— 广播域广播域 : 广播帧（目标 MAC 地址全为 1 ）所能传的范围 ( 两个广播域之间的通信由交换 机来实现)
帧传播 : A 发送数据给 B ， A 需要发送 ARP 广播先获取到 B 的 MAC 地址，交换机 1 收 到广播帧(ARP 请求 ) 后，
会将它转发给除接收端口外的其他所有端口，也就是 Flooding 了。接着，交换机 2 收到广播 帧后也会 Flooding 。
交换机 3 、 4 、 5 也还会 Flooding 。最终 ARP 请求会被转发到同一网络中的所有客户机上。但实际上， 只要 将ARP
广播到B就行了，这样讲无疑会消耗大量的大量的网络带宽和每台计算机 的CPU。
VLAN分割广播域 : 在逻辑上生成独立的广播域(也可以理解为将一台交换机逻辑 上分成了多个交换机)。
VLAN生成的逻辑上的交换机是互不相通的。
VLAN方式 :
静态LAN : 静态VLAN又被称为基于端口的VLAN(PortBased VLAN)。顾名思义，就是明确指定各端口属于哪个VLAN的设定方法。由于需要一个个端口地指定，因此当网络中的计算机数目超过一定数字(比如数百台)后，设定操作就会变得烦杂无比。并且，客户机每次变更所连端口，都必须同时更改该端口所属VLAN的设定——这显然不适合那些需要频繁改变拓补结构的网络。
动态LAN ：动态VLAN则是根据每个端口所连的计算机，随时改变端口所属的VLAN(一般使用这种方式)
动态VLAN可以大致分为3类 :
1) 基于MAC地址的VLAN(MAC Based VLAN)
基于MAC地址的VLAN，就是通过查询并记录端口所连计算机上网卡的MAC地址来决定端口的所属。假定有一个MAC地址“A”被交换机设定为属于VLAN “10”，那么不论MAC地址为“A”的这台计算机连在交换机哪个端口，该端口都会被划分到VLAN 10中去。计算机连在端口1时，端口1属于VLAN 10;而计算机连在端口2时，则是端口2属于VLAN 10。但是，基于MAC地址的VLAN，在设定时必须调查所连接的所有计算机的MAC地址并加以登录。而且如果计算机交换了网卡，还是需要更改设定。
2)基于子网的VLAN(Subnet Based VLAN)
3)基于IP地址的VLAN(User Based VLAN)
这两种都是基于IP来划分子网，这不过一个是个IP段(即IP访范围)，并没有很大的区别（涉及到IP层协议，需要三层交换机才有这个能力）。
VLAN间通信 : LAN是广播域。而通常两个广播域之间由路由器连接，广播域之间 来往的数据包都是由路由器中继的。因此，VLAN间的通信也需要路由器提供 中继服务，这被称作“VLAN间路由”(三层交换机 )