三层交换机原理：01路由器如何隔离广播域？

前言：

当网络规模较大的时候，需要设备来隔离广播域，防止网络中因产生广播风暴而导致网络效率降低，而二层交换机不能隔离广播域，所以需要三层路由器设备来隔离广播域！
但三层路由器为什么能够隔离广播域，是如何隔离广播域的呢？

举例说明：

同一网络中的直接交付

首先PC机A要和PC机D进行通信

1. 首先A知道D的IP地址，知道数据往哪里发送

2. 然后将D的IP地址（目的ip地址）和自己的掩码相与，发现目标地址和自己在同一网络！

3. 我们知道了IP，但IP只是一个逻辑地址，数据发送需要唯一标识的MAC地址，但真正的物理地址却不知道！

4. 所以在发送数据前，A将会发出一个ARP广播，询问谁的IP地址是192.168.0.3，是的话，把你的MAC地址发给我

5. 由于是广播，这个子网里的所有网卡设备都能收到这个信息！

5.1 首先，A发送的数据，当数据到达二层交换机端口的时候，交换机处理，发现这个数据帧的目的MAC地址：FFFFFF（广播帧），所以将这一数据帧从剩余的其他全部端口转发出去！

5.2 当B，C，D和路由器左侧端口收到后做各自的处理：

B：收到信息后，去掉帧头帧为，发现自己和目标MAC地址不符合，发现不是找自己，果断丢弃这个数据帧

C: 和B做了同样的操作！

D：收到信息后，去掉帧头帧为，发现自己和目标MAC地址完全符合，发现正在找的是自己，根据数据帧内容的处理，发送一个单播响应，将自己的MAC地址发送给了A

（请求分组时广播  响应分组是单播）

**路由器左侧端口：**网卡接收电信号后，数据从电信号变为比特流；从比特流变为数据帧，从数据帧变为数据包，因为三层设备路由器只能识别“包”，它是不识别帧的！

左侧端口接收到这个数据包（ARP请求广播时，广播帧里的目的ip是本网络的网络号192.168.0.0），路由器收到后会将目标IP地址和自己的掩码相与，发现目标IP的网络号和自己接受这个数据包的端口所在的网络号一致，数据内部转发，根本不需要通过路由器，所以就会把这个数据包丢弃！

路由器的工作原理：
1.路由选择：寻找合适的路由，就是ip和端口一一对应的信息
2.分组转发：有合适路由就转发，没有合适路由就丢包！

交换机工作机制
1.转发：是决定数据帧转向那个端口发出，这个过程需要借助交换机表完成！
2.过滤：决定一个数据帧是应该转发到接口还是丢弃，需要借助交换机表！
3.自学习：建立MAC地址和端口的一一对应，当收到数据帧后检查目的MAC，通过查找交换表，从而查出要从那个端口把这个数据发出去！

A得到了D的MAC地址，A将要发送给D的信息通过一层层的数据封装，到数据包，再到数据帧，最后得到比特流！通过操作系统调用网络协议程序，最终通过网卡，将数据以电信号形式发出！接受方D接受到消息后，然后解封，然后得到信息！

不同网络中的间接交付：

首先PC机A要和PC机E进行通信

1. 首先A知道E的IP地址:192.168.3.1，知道数据往哪里发送

2. 然后将E的IP地址（目的ip地址）和自己的掩码相与，发现目标地址和自己不在同一网络！

3. 我们知道了IP，但IP只是一个逻辑地址，数据发送需要唯一标识的MAC地址，但真正的物理地址却不知道！

4. 所以在发送数据前，A将会发出一个ARP广播，询问谁的IP地址是 192.168.3.1，是的话，把你的MAC地址发给我

5. 由于是广播，这个子网里的所有网卡设备都能收到这个信息！

5.1 首先，A发送的数据，当数据到达二层交换机端口的时候，交换机处理，发现这个数据帧的目的MAC地址：FFFFFF（广播帧），所以将这一数据帧从剩余的其他全部端口转发出去！所有端口当然能收到这些信息！

5.2 当B，C，D和路由器左侧端口收到后做各自的处理：

B：收到信息后，去掉帧头帧为，发现自己和目标MAC地址不符合，发现不是找自己，果断丢弃这个数据帧

C，D: 和B做了同样的操作！

路由器左侧端口：讲收到的电信号一步步转换到数据包，左侧端口接收到这个数据包后会将目标IP地址和自己的掩码相与，发现目标IP的网络号和自己接受这个数据包的端口所在的网络号不一致，数据要通过路由器转发到别的网络（路由器是属于网络互联设备，每一个端口连接的都是不同的网络），所以查路由表，查到这个数据包，需要通过右侧这个端口转发出去能够最终到达它的目的地，就将数据包从这个端口转发出去！

后面的接力过程，在忽略拓扑接口的云状图网络里，通过各种网络设备，如果遇到路由器就路由选择，分组转发，如果遇到交换机会再次发送广播，寻找目的MAC地址，直到找到为止！

A得到了E的MAC地址，A将要发送给E的信息通过一层层的数据封装，到数据包，再到数据帧，最后得到比特流！通过操作系统调用网络协议程序，最终通过网卡，将数据以电信号形式发出！接受方E接受到消息后，然后解封，然后得到信息！

原因：

所以三层设备之所以能够隔离广播风暴，是路由器通过判断目的IP与自己端口的IP是否一致，不一致就丢掉这个包，广播风暴就不会影响到其他网络里，只在自己小范围的网络里进行传递！这样还能够整体的提高网络的通信效率！