说起这个就不得不祭奠和缅怀下我的大学生活和我的网络工程专业，给不了解这个专业的人解释下哈，网络工程专业真的不只是接个网线和重启电脑的事情，文前三道香。
言归正传，首先介绍下概念，局域网是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。
随着计算机技术的普及，现在搭建一个局域网的成本也越来越低，操作也越来越简单，从两台机器之间的网线直连，到后面使用HUB集线器，再到家庭中可见的路由器等，在这十几年中，咱们的网络技术可以说经历了翻天覆地的变化。下面介绍下这几种方式操作方法和背后的基本原理
使用路由器搭建局域网，是建立在第三层上的，我们先从第一层物理层开始说明。
- 网线直连
这种方式是找一根网线，两个头，分别接在两个电脑的网卡上，进行联机。不过这样的话，在以前应该是通不了的，需要在水晶头的做交叉线发，普通的接水晶头的方式是有个口诀“橙白，橙， 绿白，蓝，蓝白，绿，棕白，棕”，分别按照顺序给他们由1～8进行编号，所谓的交叉线法就是1-3，2-6交叉接法。
原因是水晶头的1，2和3，6脚，分别承担着收发信号的作用，将1，3和2，6互换下位置就可以实现从一端到另一端的收发信号了（现在的计算机貌似是不用了）。当然，两台设备的IP也是需要配置到一个网段中，否则也是接不通的。（需要注意的还是那个问题：网络可以没有上层，但是必须要有下层。也就是说两台电脑之间的网络也必须要MAC层，进行层层封装到网络层）
2.HUB集线器
据我们大学老师说，他们年轻的时候，交换机还是很贵的，不是随随便便就买得起的，当宿舍中有两台以上计算机需要联机打CS的时候，就会考虑使用集线器这种设备。这种设备与交换机相比较而言，没有逻辑处理功能，只在物理层进行工作，它将所有收到的消息，都会广播到其他端口上。
实际上这回产生很大的麻烦，例如，我本来想面向某个人发出的一个消息，我怎么才能知道我要发送的那个人是哪台设备？大家一起发，那么该谁先发谁后发呢？
显然，这个问题不能直接从物理层进行解决。这个问题也就自然而然的上省到了数据链路层，也就是我们平时常说的MAC层。百度了下，MAC的全称为 Medium Access Control（媒体访问控制），其实就是在控制往媒体发送数据的时候，谁先发谁后发。其实这个里面还有个概念，叫做多路访问。举个例子了解下多路访问，现在的以太网，采用的多路访问策略是：有消息就发出去，如果发现现在网络堵塞较为严重的时候，就回去，等到了不堵的时候在发出去，咱们平时说的随机接入协议就是指这种方式。多路访问还有其他的协议，例如轮流协议，信道划分等，有兴趣的同学可以去了解下。
那么该如何知道消息发给谁呢？这里就要用到我们的老朋友MAC地址了（要注意的是MAC地址是网卡的唯一地址，是个链路层地址），为了帮助理解，以下是一个网络包的格式图例说明。
网络包格式
目标MAC地址和源MAC地址好理解，当源设备读取缓存知道目标设备的时候，可直接将MAC放入，当不知道的时候，会使用ARP协议询问MAC地址，缓存并放入。类型的话实际上大部分是IP数据包（里面包含着TCP，HTTP什么的，都是里层封装的事情了）。对于以太网最后面的CRC（循环冗余检测），通过XOR异或的算法，来计算出整包是否在发送过程中出现错误。
3.交换机
当设备较少的时候使用集线器还是可以的，但是当设备多了的时候，由于集线器是用广播的方式的，那样会造成很大的浪费，和很大概率上的冲突，是不可取的了，所以应该使用另一种设备了，就是交换机（可以记录MAC地址，那样就不会去转发其他不是的端口了）。
实际上交换机也不是上来就知道每台设备的，他有个记录的过程，也即是说，当交换机没有缓存这个的数据的时候，他会进行广播，得到了目标之后，会进行记录，等到下层再向那里发送的时候，便会直接发送，不会再进行广播询问了，这个记录的对应表叫做转发表。需要注意的是，这个是一个临时的，是存在过期时间的，因为每台机器的IP地址会变，所在端口也可能会变。
4.更大的局域网，多个交换机
说到这里不得不说一个复杂到令人发指的情景，就是办公环境。公司在设备很多的时候，一台交换机明显是不够用的，就会涉及到多台交换机，组成一个相对复杂的拓扑结构，每台交换机的工作方式不会因为拓扑网内有多台而造成改变。
那样我们就会遇到一个严峻的问题。就是在局域网中做ARP广播时，交换机会讲一个端口收到的包转发，当转发到另一个交换机的时候，同理另一个交换机也会全部转发。如果期间存在一个环路的话，数据就会被循环广播转发，就形成了广播风暴，导致带宽被占满，解析协议的硬件过载。
我们该如何破除环路呢？我们需要用到的是STP协议。在数据结构中，我们将又换的叫做图，没有环的叫做树，实际上这个协议就是为我们找到最小生成树。
STP具体一些介绍可参看：
https://blog.csdn.net/simple_jd/article/details/73916725
https://blog.csdn.net/luoshixian099/article/details/51908175
如何解决广播问题和敏感数据安全问题呢？
公司有很多部门，但是部门与部门之间的某些资料应该是不共享的，例如人员薪资档案应该都是在人事手中保存着，但是当人事要将资料部门内发送的时候，懂技术的人，可以通过抓包的方式去获取到这个内容，这是一个较为敏感的安全问题。
一般我们会采用两种方法：
物理隔离：每个部门有一台单独的交换机，配置单独的子网，部门与部门之间的沟通靠路由器。这是种简单的处理方案，但是会遇到问题，例如我某个部门有3个人，另一个部门有30个人，我都需要为其部署相应网段，那样的话，会有挺大的浪费，要是部门人更多，有回导致可能交换机口不够用。
虚拟隔离：也就是我们常说的VLAN，虚拟局域网。实际上也就是在二层头里面加一个TAG，进行标注一个12位的VLAN ID。只有相同VLAN的包才能互相转发，不同的VLAN的包是相互不可见的。而且对于每个VLAN的口都是可以设置的，这十分的灵活。注意的是必须要交换机支持VLAN才可以采用这种方式，交换机间连接要连载Trunk口。
总结下：
1.MAC是解决多路访问问题的
2.交换机最开始不知道目标MAC的时候，会通过ARP方式取得目标MAC地址，然后缓存一段时间，对应表叫做转发表。知道的话就不会广播了。
3.CRC是检测发送中间是否发生错误的。
4.广播风暴是由于交换机环路导致的，解决需要用到STP协议。
5.交换机间的网络隔离有物理隔离和虚拟隔离两种方式。
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