局域网交换机如何工作

如果您阅读过十万个为什么上关于网络或互联网的其他文章，那么您就会知道典型的网络由以下部分组成：

节点（计算机）
连接介质（有线或无线）
专用网络设备，如路由器或集线器。

就互联网而言，所有这些部分协同工作，使您的计算机能够将信息发送到可能位于世界另一端的另一台计算机！

交换机是许多网络的另一个基本组成部分，因为它们能加快速度。交换机允许网络中不同的节点（网络连接点，通常是计算机）彼此之间顺畅高效地直接通信。

交换机和网络有许多不同的类型。为公司内部网络中的每个节点提供独立连接的交换机称为局域网交换机。本质上，局域网交换机创建了一系列即时网络，这些网络在特定时刻仅包含两个正在通信的设备。在本文中，我们将重点介绍使用局域网交换机的以太网。您将了解什么是局域网交换机，以及透明桥接如何工作，还有 VLAN、链路聚合和生成树协议。

网络基础知识

以下是一些网络的基本组成部分

网络 - 网络是一组以允许计算机之间交换信息的方式连接在一起的计算机。
节点 - 节点是连接到网络的任何事物。虽然节点通常是计算机，但它也可以是诸如打印机或CD-ROM塔之类的设备。
网段 - 网段是网络中通过交换机、网桥或路由器与其他网络部分分隔开的任何部分。
骨干网 - 骨干网是网络的主干布线，所有网段都连接到它。通常，骨干网能够承载比单个网段更多的信息。例如，每个网段的传输速率可能为 10 Mbps（每秒兆比特），而骨干网可能以 100 Mbps 的速度运行。
拓扑 - 拓扑是每个节点物理连接到网络的方式（更多内容请参见下一节）。
局域网 (LAN) - 局域网是位于同一物理区域（通常在一栋建筑物或一个校园内）的计算机网络。如果计算机相距很远（例如跨城或在不同城市），则通常使用广域网 (WAN)。
网卡 (NIC) - 每台计算机（和大多数其他设备）都通过网卡连接到网络。在大多数台式计算机中，这是一个插入计算机主板插槽的以太网卡（通常为 10 或 100 Mbps）。
媒体访问控制 (MAC) 地址 - 这是网络上任何设备（例如计算机中的网卡）的物理地址。MAC 地址由两个相等的部分组成，长度为 6 字节。前 3 个字节标识制造网卡的公司。后 3 个字节是网卡本身的序列号。
单播 - 单播是从一个节点专门寻址到另一个节点的传输。
多播 - 在多播中，节点发送寻址到特殊组地址的数据包。对该组感兴趣的设备会注册以接收寻址到该组的数据包。例如，思科路由器向所有其他思科路由器发送更新。
广播 - 在广播中，节点发送的数据包旨在传输到网络上的所有其他节点。

在下一页，我们将讨论一些最常见的网络拓扑。

网络拓扑

当今使用的一些最常见拓扑包括

总线 - 每个节点都沿着同一骨干网菊花链连接（一个接一个地连接），类似于圣诞灯。从节点发送的信息沿着骨干网传播，直到到达其目标节点。总线网络的每一端都必须用电阻器终端，以防止节点在网络上发送的信号在到达电缆末端时反弹回来。

环形 - 与总线网络一样，环形网络也采用菊花链连接。不同之处在于，网络的末端会回到第一个节点，形成一个完整的电路。在环形网络中，每个节点通过使用令牌轮流发送和接收信息。令牌连同任何数据从第一个节点发送到第二个节点，第二个节点提取寻址给它的数据并添加它希望发送的任何数据。然后，第二个节点将令牌和数据传递给第三个节点，依此类推，直到它再次回到第一个节点。只有持有令牌的节点才允许发送数据。所有其他节点都必须等待令牌到达它们。

星形 - 在星形网络中，每个节点都连接到称为集线器的中央设备。集线器接收来自任何节点的信号，并将其传递给网络中的所有其他节点。集线器不执行任何类型的数据过滤或路由。它只是一个将所有不同节点连接在一起的连接点。

星形总线 - 可能是当今使用最常见的网络拓扑，星形总线结合了星形和总线拓扑的元素，以创建多功能网络环境。特定区域的节点连接到集线器（创建星形），集线器沿网络骨干网连接在一起（像总线网络）。通常，星形网络中嵌套着星形网络，如下例所示

问题：流量

在当今最基本的网络类型中，节点只是通过集线器连接在一起。随着网络的增长，这种配置存在一些潜在问题

可扩展性 - 在集线器网络中，有限的共享带宽使得难以在不牺牲性能的情况下适应显著增长。如今的应用程序比以往任何时候都需要更多的带宽。通常，整个网络必须定期重新设计以适应增长。
延迟 - 这是数据包到达目的地所需的时间。由于集线器网络中的每个节点都必须等待机会才能传输以避免冲突，因此随着节点数量的增加，延迟会显著增加。或者，如果有人正在网络上传输大文件，那么所有其他节点都必须等待机会发送自己的数据包。您可能以前在工作中遇到过这种情况——您尝试访问服务器或互联网，突然一切都慢如蜗牛。
网络故障 - 在典型网络中，集线器上的一个设备可能会因为不正确的速度设置（10Mbps 集线器上设置为 100Mbps）或过多的广播而导致连接到该集线器的其他设备出现问题。交换机可以配置为限制广播级别。
冲突 - 以太网使用一种称为 CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）的过程来在网络上进行通信。在 CSMA/CD 下，除非网络上没有流量，否则节点不会发送数据包。如果两个节点同时发送数据包，就会发生冲突，数据包会丢失。然后两个节点等待随机的时间并重新传输数据包。网络中任何可能有两个或更多节点的数据包相互干扰的部分都被认为是同一冲突域的一部分。同一网段上节点数量众多的网络通常会有大量冲突，因此冲突域很大。

虽然集线器提供了一种简单的方法来扩展并缩短数据包从一个节点到另一个节点所需传输的距离，但它们并没有将实际网络分解为离散的网段。这就是交换机的作用。在下一节中，您将了解交换机如何协助引导网络流量。

解决方案：添加交换机

将集线器想象成一个四向交叉路口，每个人都必须停车。如果多辆车同时到达交叉路口，它们必须等待轮到它们才能通行。

现在想象一下，如果一个点有十几甚至一百条道路相交，那会是怎样的情景。等待时间和发生碰撞的可能性会显著增加。但是，如果您可以从任何一条道路驶出，进入您选择的道路，那不是很棒吗？这正是交换机对网络流量所做的事情。交换机就像一个苜蓿叶形立交桥——每辆车都可以通过匝道到达目的地，而无需停下来等待其他车辆通过。

集线器和交换机之间的一个重要区别是，连接到集线器的所有节点共享带宽，而连接到交换机端口的设备则拥有全部带宽。例如，如果 10 个节点在 10 Mbps 网络上使用集线器进行通信，那么如果集线器上的其他节点也想通信，每个节点可能只能获得 10 Mbps 的一部分。但是使用交换机，每个节点都可能以完整的 10 Mbps 进行通信。想想我们的道路类比。如果所有流量都汇聚到一个共同的交叉路口，那么每辆车都必须与所有其他车辆共享该交叉路口。但是苜蓿叶形立交桥允许所有流量以全速从一条道路流向下一条道路。

全交换网络

在全交换网络中，交换机用每个节点的专用网段替换以太网中的所有集线器。这些网段连接到交换机，交换机支持多个专用网段（有时多达数百个）。由于每个网段上唯一的设备是交换机和节点，因此交换机在任何传输到达另一个节点之前都会将其截获。然后交换机将帧转发到适当的网段。由于任何网段只包含一个节点，因此帧只会到达预期的接收方。这允许在交换网络中同时进行多次会话。

交换允许网络保持全双工以太网。在交换之前，以太网是半双工的，这意味着数据一次只能在一个方向上传输。在全交换网络中，每个节点只与交换机通信，不直接与其他节点通信。信息可以同时从节点到交换机以及从交换机到节点传输。

全交换网络采用双绞线或光纤布线，两者都使用单独的导体来发送和接收数据。在这种环境中，以太网节点可以放弃冲突检测过程并随意传输，因为它们是唯一可能访问介质的设备。换句话说，每个方向的流量都有自己的车道。这允许节点在交换机向它们传输时向交换机传输——这是一个无冲突的环境。双向传输可以有效地使网络在两个节点交换信息时的表观速度加倍。如果网络速度为 10 Mbps，那么每个节点可以同时以 10 Mbps 的速度传输。

混合网络

由于用交换机替换所有集线器会产生费用，因此大多数网络都不是全交换的。

相反，交换机和集线器的组合用于创建高效且经济的网络。例如，公司可能拥有连接每个部门计算机的集线器，然后由一个交换机连接所有部门级集线器。

路由器与交换机

您可以看到，交换机有可能彻底改变节点之间的通信方式。但您可能想知道它与路由器有何不同。交换机通常在 OSI 参考模型的第 2 层（数据链路层）工作，使用 MAC 地址，而路由器在第 3 层（网络层）使用第 3 层地址（IP、IPX 或 AppleTalk，具体取决于正在使用的第 3 层协议）工作。交换机用于决定如何转发数据包的算法与路由器用于转发数据包的算法不同。

交换机和路由器算法的这些差异之一在于如何处理广播。在任何网络中，广播包的概念对于网络的运行至关重要。每当设备需要发送信息但不知道应该发送给谁时，它就会发送广播。例如，每当一台新计算机或其他设备连接到网络时，它都会发送一个广播包来宣告其存在。其他节点（例如域服务器）可以将该计算机添加到其浏览器列表（类似于地址簿），并从那时起直接与该计算机通信。只要设备需要向网络其余部分发出公告，或者不确定信息的接收者是谁时，都会使用广播。

集线器或交换机都会将它们收到的任何广播包传递给广播域中的所有其他网段，但路由器不会。再次想想我们的四向交叉路口：所有流量都通过交叉路口，无论它去哪里。现在想象一下，这个交叉路口位于国际边界。要通过交叉路口，您必须向边防警卫提供您要去的具体地址。如果您没有特定目的地，警卫就不会让您通过。路由器就是这样工作的。如果没有另一个设备的特定地址，它就不会让数据包通过。这对于将网络彼此分开是好事，但当您想在同一网络的不同部分之间进行通信时就不那么好了。这就是交换机的作用。

包交换

局域网交换机依赖于包交换。交换机在两个网段之间建立连接的时间刚好足以发送当前数据包。传入的数据包（以太网帧的一部分）保存到临时内存区域（缓冲区）；读取帧头部中包含的 MAC 地址，然后将其与交换机查找表中维护的地址列表进行比较。在基于以太网的局域网中，以太网帧包含一个作为帧有效载荷的普通数据包，以及一个特殊的头部，其中包含数据包源和目的地的 MAC 地址信息。

基于数据包的交换机使用三种方法之一来路由流量

直通式
存储转发式
无碎片式

直通式交换机在检测到数据包后立即读取 MAC 地址。在存储构成地址信息的 6 个字节后，它们立即开始将数据包发送到目标节点，即使数据包的其余部分仍在进入交换机。

使用存储转发式的交换机将整个数据包保存到缓冲区，并在发送前检查其是否存在CRC错误或其他问题。如果数据包有错误，则将其丢弃。否则，交换机查找 MAC 地址并将数据包发送到目标节点。许多交换机结合了这两种方法，先使用直通式，直到达到一定的错误级别，然后切换到存储转发式。很少有交换机是纯粹的直通式，因为这不提供任何错误纠正。

一种不太常见的方法是无碎片式。它的工作方式类似于直通式，只是在发送之前存储数据包的前 64 字节。原因是大多数错误和所有冲突都发生在数据包的前 64 字节期间。

交换机配置

局域网交换机在物理设计上各不相同。目前，有三种流行的配置在使用中

共享内存 - 这种类型的交换机将所有传入数据包存储在所有交换机端口（输入/输出连接）共享的公共内存缓冲区中，然后通过正确的端口发送到目标节点。
矩阵 - 这种类型的交换机具有内部网格，输入端口和输出端口相互交叉。当在输入端口检测到数据包时，MAC 地址与查找表进行比较以找到合适的输出端口。然后交换机在这些两个端口相交的网格上建立连接。
总线架构 - 与网格不同，内部传输路径（公共总线）由所有端口使用TDMA共享。基于这种配置的交换机为每个端口提供专用的内存缓冲区，以及一个用于控制内部总线访问的ASIC。

透明桥接

大多数以太网局域网交换机使用一种非常酷的系统，称为透明桥接来创建它们的地址查找表。透明桥接是一种技术，它允许交换机在网络管理员无需做任何事情的情况下，了解网络上节点位置所需的一切。透明桥接包含五个部分

学习
泛洪
过滤
转发
老化

它是这样工作的

在下一节中，您将逐步了解透明桥接的工作原理。

透明桥接：过程

以下是透明桥接的逐步描述

交换机被添加到网络中，各种网段被插入到交换机的端口中。
第一个网段（网段 A）上的一台计算机（节点 A）向另一个网段（网段 C）上的一台计算机（节点 B）发送数据。
交换机从节点 A 接收到第一个数据包。它读取 MAC 地址并将其保存到网段 A 的查找表中。交换机现在知道何时有寻址给节点 A 的数据包时，可以在哪里找到节点 A。此过程称为学习。
由于交换机不知道节点 B 的位置，它会将数据包发送到除其到达的网段（网段 A）之外的所有网段。当交换机向所有网段发送数据包以查找特定节点时，这称为泛洪。
节点 B 收到数据包并发送一个确认数据包回给节点 A。
来自节点 B 的数据包到达交换机。现在交换机可以将节点 B 的 MAC 地址添加到网段 C 的查找表中。由于交换机已经知道节点 A 的地址，它直接将数据包发送给节点 A。因为节点 A 与节点 B 在不同的网段上，交换机必须连接这两个网段才能发送数据包。这被称为转发。
下一个从节点 A 到节点 B 的数据包到达交换机。交换机现在也拥有节点 B 的地址，因此它直接将数据包转发到节点 B。
节点 C 向交换机发送信息给节点 A。交换机查看节点 C 的 MAC 地址并将其添加到网段 A 的查找表中。交换机已经有节点 A 的地址，并确定两个节点都在同一个网段上，因此它不需要连接网段 A 到另一个网段来传输数据从节点 C 到节点 A。因此，交换机将忽略在同一网段上节点之间传输的数据包。这就是过滤。
学习和泛洪继续进行，因为交换机将节点添加到查找表中。大多数交换机都有足够的内存来维护查找表；但为了优化内存的使用，它们仍然会删除旧信息，这样交换机就不会浪费时间搜索过时的地址。为此，交换机使用一种称为老化的技术。基本上，当一个条目被添加到节点的查找表中时，它会获得一个时间戳。每次从节点接收到数据包时，时间戳都会更新。交换机有一个用户可配置的计时器，在节点没有活动一段时间后会擦除该条目。这为其他条目释放了宝贵的内存资源。正如您所看到的，透明桥接是一种很棒且基本免维护的方式，可以添加和管理交换机完成工作所需的所有信息！

在我们的示例中，两个节点共享网段 A，而交换机为节点 B 和节点 D 创建独立的网段。在一个理想的局域网交换网络中，每个节点都将拥有自己的网段。这将消除冲突的可能性，也无需过滤。

冗余

当我们之前谈到总线和环形网络时，一个问题是可能存在单点故障。在星形或星形总线网络中，最有可能导致网络全部或部分瘫痪的点是交换机或集线器。请看下面的例子

在此示例中，如果交换机 A 或 C 发生故障，则连接到该特定交换机的节点会受到影响，但其他两个交换机处的节点仍可以通信。但是，如果交换机 B 发生故障，则整个网络将瘫痪。如果我们在网络中添加另一个连接交换机 A 和 C 的网段会怎样？

在这种情况下，即使其中一台交换机发生故障，网络仍将继续运行。这提供了冗余，有效地消除了单点故障。

但现在我们有了一个新问题。

广播风暴

在上一节中，您了解了交换机如何学习节点的位置。现在所有交换机都以环形连接，来自节点的数据包很可能会从两个不同的网段到达交换机。例如，假设节点 B 连接到交换机 A，并且需要与网段 B 上的节点 A 通信。交换机 A 不知道节点 A 是谁，因此它会泛洪数据包。

数据包通过网段 A 或网段 C 传输到其他两个交换机（B 和 C）。交换机 B 会将节点 B 添加到它为网段 A 维护的查找表中，而交换机 C 会将其添加到它为网段 C 维护的查找表中。如果这两个交换机都没有学习到节点 A 的地址，它们会泛洪网段 B 寻找节点 A。每个交换机都会接收到其他交换机发送的数据包并立即将其重新泛洪出去，因为它们仍然不知道节点 A 是谁。交换机 A 会从每个网段接收数据包并将其重新泛洪到另一个网段。这导致了广播风暴，因为数据包被广播、接收并由每个交换机重新广播，从而导致潜在的严重网络拥塞。

这就引出了生成树...

生成树

为了防止广播风暴和其他不必要的循环副作用，数字设备公司创建了生成树协议 (STP)，该协议已被电气和电子工程师协会 (IEEE) 标准化为 802.1d 规范。本质上，生成树使用生成树算法 (STA)，该算法会感知交换机有不止一种方式与节点通信，确定哪种方式最佳，并阻塞其他路径。很酷的是，它会跟踪其他路径，以防主路径不可用。

STP 的工作原理如下

每个交换机都被分配一组 ID，一个用于交换机本身，一个用于交换机上的每个端口。交换机的标识符，称为桥 ID (BID)，长度为 8 字节，包含桥优先级（2 字节）以及交换机的一个 MAC 地址（6 字节）。每个端口 ID 长度为 16 位，由两部分组成：一个 6 位优先级设置和一个 10 位端口号。

每个端口都被赋予一个路径成本值。成本通常基于 802.1d 中建立的指导方针。根据原始规范，成本是 1,000 Mbps（1 吉比特每秒）除以连接到端口的网段带宽。因此，10 Mbps 连接的成本将为 (1,000/10) 100。

为了弥补网络速度超过千兆范围，标准成本已略有修改。新的成本值为

带宽 4 Mbps = 250 STP 成本值

带宽 10 Mbps = 100 STP 成本值

带宽 16 Mbps = 62 STP 成本值

带宽 45 Mbps = 39 STP 成本值

带宽 100 Mbps = 19 STP 成本值

带宽 155 Mbps = 14 STP 成本值

带宽 622 Mbps = 6 STP 成本值

带宽 1 Gbps = 4 STP 成本值

带宽 10 Gbps = 2 STP 成本值

您还应该注意，路径成本可以是由网络管理员分配的任意值，而不是标准成本值之一。每个交换机都会开始一个发现过程，以选择它应该为每个网段使用的网络路径。此信息通过称为桥协议数据单元 (BPDU) 的特殊网络帧在所有交换机之间共享。BPDU 的组成部分是

根 BID - 这是当前根桥的 BID。
到根桥的路径成本 - 这决定了根桥的距离。例如，如果数据必须通过三个 100 Mbps 网段才能到达根桥，则成本为 (19 + 19 + 0) 38。连接到根桥的网段通常具有零路径成本。
发送方 BID - 这是发送 BPDU 的交换机的 BID。
端口 ID - 这是发送 BPDU 的交换机上的实际端口。

所有交换机不断地相互发送 BPDU，试图确定各个网段之间的最佳路径。当交换机收到一个（来自另一个交换机）比它为同一网段广播的 BPDU 更好的 BPDU 时，它将停止在该网段上广播其 BPDU。相反，它将存储其他交换机的 BPDU 以供参考，并将其广播到劣质网段，例如那些离根桥更远的网段。
根桥是根据交换机之间 BPDU 过程的结果选择的。最初，每个交换机都认为自己是根桥。当交换机首次在网络上启动时，它会发送一个以其自身 BID 作为根 BID 的 BPDU。当其他交换机收到 BPDU 时，它们会将 BID 与它们已经存储为根 BID 的 BID 进行比较。如果新的根 BID 具有较低的值，它们会替换保存的 BID。但如果保存的根 BID 较低，则会向新交换机发送一个 BPDU，并将此 BID 作为根 BID。当新交换机收到 BPDU 时，它意识到自己不是根桥，并将其表中的根 BID 替换为刚刚收到的 BID。结果是，具有最低 BID 的交换机被其他交换机选举为根桥。
根据根桥的位置，其他交换机确定它们哪个端口到根桥的路径成本最低。这些端口称为根端口，并且每个交换机（当前根桥除外）都必须有一个。
交换机确定谁将拥有指定端口。指定端口是用于在特定网段上发送和接收数据包的连接。通过每个网段只有一个指定端口，所有循环问题都得到解决！指定端口是根据到网段根桥的最低路径成本选择的。由于根桥的路径成本为“0”，因此其上连接到网段的任何端口都将成为指定端口。对于其他交换机，会比较给定网段的路径成本。如果确定一个端口具有较低的路径成本，则它成为该网段的指定端口。如果两个或更多端口具有相同的路径成本，则选择 BID 最低的交换机。
一旦选择了网络网段的指定端口，连接到该网段的任何其他端口都将成为非指定端口。它们会阻止网络流量通过该路径，因此只能通过指定端口访问该网段。

每个交换机都有一张 BPDU 表，它会不断更新。网络现在被配置为单个生成树，根桥为主干，所有其他交换机为分支。每个交换机通过根端口与根桥通信，并通过指定端口与每个网段通信，从而维护一个无环路网络。如果根桥开始出现故障或网络问题，STP 允许其他交换机立即重新配置网络，由另一个交换机充当根桥。这个惊人的过程使公司能够拥有一个复杂且容错，但又相当易于维护的网络。

路由器和三层交换

虽然大多数交换机在 OSI 参考模型的数据链路层（第 2 层）运行，但有些交换机也结合了路由器的功能，在网络层（第 3 层）运行。实际上，三层交换机与路由器极其相似。

当路由器接收到数据包时，它会查看第 3 层源和目的地址以确定数据包应采取的路径。标准交换机依靠 MAC 地址来确定数据包的源和目的地，这属于第 2 层（数据链路层）网络。

路由器和三层交换机之间的根本区别在于，三层交换机拥有优化的硬件，能够像二层交换机一样快速传输数据，但它们在三层做出如何传输流量的决策，就像路由器一样。在局域网环境中，三层交换机通常比路由器更快，因为它基于交换硬件构建。事实上，思科的许多三层交换机实际上是运行速度更快的路由器，因为它们是基于带有定制芯片的“交换”硬件构建的。

三层交换机上的模式匹配和缓存与路由器上的模式匹配和缓存相似。两者都使用路由协议和路由表来确定最佳路径。然而，三层交换机能够利用当前的三层路由信息动态地重新编程硬件。这正是实现更快数据包处理的原因。

在当前的三层交换机上，从路由协议接收到的信息用于更新硬件缓存表。

VLAN

随着网络规模和复杂性的增长，许多公司已转向虚拟局域网 (VLAN) 来提供一种逻辑上构建这种增长的方式。基本上，VLAN 是节点的集合，它们被分组在一个基于物理位置以外的其他内容的单一广播域中。

您之前了解过广播以及路由器如何不传递广播。广播域是网络（或网络的一部分），它将接收来自该网络内任何节点的广播数据包。在典型网络中，路由器同一侧的所有内容都属于同一广播域。您已实现 VLAN 的交换机具有多个广播域，类似于路由器。但您仍然需要路由器（或三层路由引擎）才能在不同的 VLAN 之间路由——交换机本身无法做到这一点。

以下是公司可能拥有 VLAN 的一些常见原因

安全性 - 将包含敏感数据的系统与网络其余部分分离，可以降低人们未经授权访问信息的可能性。
项目/特殊应用程序 - 通过使用 VLAN 将所有必需节点聚集在一起，可以简化项目管理或使用专用应用程序。
性能/带宽 - 通过仔细监控网络使用情况，网络管理员可以创建 VLAN，从而减少路由器跳数并增加网络用户的表观带宽。
广播/流量流 - 由于 VLAN 的一个主要特点是它不向不属于 VLAN 的节点传递广播流量，因此它会自动减少广播。访问列表为网络管理员提供了一种控制谁能看到什么网络流量的方式。访问列表是网络管理员创建的表格，列出了哪些地址有权访问该网络。
部门/特定工作类型 - 公司可能希望为网络使用量大的部门（如多媒体或工程）设置 VLAN，或者跨部门为特定类型的员工（如经理或销售人员）设置专用 VLAN。

您可以使用大多数交换机创建 VLAN，只需通过Telnet登录交换机并输入 VLAN 的参数（名称、域和端口分配）。创建 VLAN 后，连接到指定端口的任何网络网段都将成为该 VLAN 的一部分。

虽然一台交换机可以有多个 VLAN，但它们在该交换机上无法直接通信。如果可以，那么拥有 VLAN 的目的（隔离网络的一部分）就会失效。VLAN 之间的通信需要使用路由器。

VLAN 可以跨多个交换机，并且每个交换机上可以有多个 VLAN。为了使多个交换机上的多个 VLAN 能够通过交换机之间的单个链路进行通信，您必须使用一种称为中继（trunking）的过程——中继是一种技术，它允许来自多个 VLAN 的信息通过交换机之间的单个链路传输。

在下一页，您将了解中继。

VLAN 链路聚合协议

VLAN 中继协议 (VTP) 是交换机之间用于通信 VLAN 配置的协议。

在上图中，每个交换机都有两个 VLAN。在第一个交换机上，VLAN A 和 VLAN B 通过单个端口（中继）发送到路由器，并通过另一个端口发送到第二个交换机。VLAN C 和 VLAN D 从第二个交换机中继到第一个交换机，并从第一个交换机中继到路由器。此中继可以承载所有四个 VLAN 的流量。从第一个交换机到路由器的中继链路也可以承载所有四个 VLAN。实际上，这种到路由器的单一连接允许路由器出现在所有四个 VLAN 上，就好像它有四个不同的物理端口连接到交换机一样。

VLAN 可以通过使用路由器的两个交换机之间的中继连接相互通信。例如，来自 VLAN A 上计算机的数据如果需要到达 VLAN B（或 VLAN C 或 VLAN D）上的计算机，则必须从交换机传输到路由器，然后再回到交换机。由于透明桥接算法和中继，两台 PC 和路由器都认为它们在同一个物理网段上！

正如您所看到的，局域网交换机是一项令人惊叹的技术，它确实可以提高网络的速度和质量。

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