我們還是拿《從最底層說起——物理層》中的例子說事，同樣是A、B、C、D 4臺主機通信，如果把集線器換成二層交換機，A、B、C、D分別連接到交換機的1～4號端口下，這時4臺主機就組成了一個小的二層局域網(wǎng)，雖然從外觀上看交換機和集線器幾乎一模一樣，但是主機間通信的機制完全不同，畢竟上升了一個層面，交換機高大上了許多。
二層交換是根據(jù)MAC地址（物理地址）進行轉發(fā)的，我們先來介紹一下MAC地址。
每一個主機的網(wǎng)卡和網(wǎng)絡設備的接口在出廠時都預先分配了一個MAC地址，MAC地址就像我們的身份證號，是一個獨一無二的標識，從一出生就伴隨你一輩子，一般情況下不會更改。MAC地址共48個比特，為了讀寫方便通常用12個16進制數(shù)字來表示，比如00-E0-FC-00-00-06，其中前24位是由國際標準組織IEEE分配給設備廠商，后24位由廠商自己定義。
校驗幾部分組成，我們按照這個結構去組裝一個以太網(wǎng)幀。
源地址就是主機自己的MAC地址，目的地址是對方目的地址，假設這是一個以太網(wǎng)Ⅱ幀，上層是IP協(xié)議的數(shù)據(jù)包，類型值就是0800，然后加上數(shù)據(jù)凈荷，做一個校驗，將FCS結果添加到最后，這就組裝成一個完整的以太網(wǎng)幀了，主機A通過網(wǎng)線將這一幀丟給了交換機。
在交換機下的主機之間要通信，比如A要對D說話，交換機是如何根據(jù)MAC地址將A說的話轉達給D的呢？
交換機收到了A的數(shù)據(jù)之后，先不管你要找誰，首先要看看來者何人，通過查看A發(fā)來數(shù)據(jù)幀的源MAC地址知道了1端口的這個主機叫做A，交換機拿出本子記下了：主機A—端口1，這時候形成了他的第一條地址表。
這時交換機并不清楚D在哪里，于是他對除了A之外的3個端口說：“你們三位注意了，有個叫A的家伙正在呼叫D，收到請回答?！?/span>
D收到之后一看目的MAC地址，心想：這不是找我的嗎？于是D會對交換機回應數(shù)據(jù)包告知：“俺就是你要找的D?！倍渌?/span>B和C兩個主機知道此事和自己沒有關系，就很淡定地直接將數(shù)據(jù)包丟棄，就像什么都沒有發(fā)生過。
交換機收到D的應答數(shù)據(jù)幀，又通過源MAC地址得知了主機D在4號端口上，于是交換機又建立了一條地址表：主機D—端口4。
圖1 二層交換原理
在二層網(wǎng)絡里數(shù)據(jù)幀就是這樣到達目的主機。目的主機D對數(shù)據(jù)幀進行FCS校驗，如果數(shù)據(jù)有誤就自動丟棄；如果無誤，就剝離以太網(wǎng)幀的頭和尾，取出數(shù)據(jù)部分，也就是IP包，交給上一層IP層去處理，就像我們收到信后將信封拆掉取出里面的信一樣，二層看不懂信就交給IP層，IP層能看懂。
這樣A到D就通過交換機完成了一次通信，在此過程當中，交換機得到了A和D的兩個MAC地址，下一次發(fā)往A和D的數(shù)據(jù)就不會再告知天下，而是直接發(fā)到所對應的端口。每個主機發(fā)送給交換機的幀里都有源MAC地址，相當于自報家門，交換機根據(jù)源MAC地址建立MAC地址表這個過程叫做學習，經(jīng)過了如此這般若干個回合之后，交換機對于其各個端口和主機的對應關系已經(jīng)熟記于心，形成了MAC地址和端口的對應表，也就是完整的MAC地址表。
表一 MAC地址表
交換機會根據(jù)數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址查找地址表，決定從哪個端口轉發(fā)數(shù)據(jù)，如果查找不到就廣播給除源端口之外的所有端口，所以廣播這個問題二層交換機也沒有解決，交換機的各個端口還同屬于一個廣播域。
交換機有一定的緩存能力，能夠同時存儲很多個主機發(fā)送的數(shù)據(jù)，這個時候大家一起說話都沒關系，交換機都能夠一一地緩存起來，即便鏈路繁忙，交換機會在鏈路空閑時將信息轉發(fā)出去，如此一來ABCD之間便沒有了沖突。所以，交換機實現(xiàn)了沖突域的隔離。
二層交換的方式被形象的稱作“通信基本靠吼”，二層交換在規(guī)模較小的局域網(wǎng)中非常適合，但是如果網(wǎng)絡中的主機非常多，這樣的機制就有了很大的問題。主機頻繁廣播就會過多占用帶寬資源，造成帶寬的浪費。如果大喇叭不停地在辦公室里喊，誰是張三有人找，誰是李四來一趟，大家一定會覺得太擾民。
而且公司大了，人員流動性也很大，人員的大量變動對交換機來說都要一一地去學習，交換機表示壓力很大。
圖2 二層交換的局限性
