12_对_OSI_前两层的一些实
网络协议那些事儿
内容简介 前言 对 OSI 前两层的一些练习 总结 1. 前言 上一课我们在 Windows，Linux 和 macOS 这三大主流操作系统里查看了我们的 OSI 第二层的关键参数：MAC 地址，并学习了如何修改 MAC 地址。
内容简介
- 前言
上一课我们在 Windows，Linux 和 macOS 这三大主流操作系统里查看了我们的 OSI 第二层的关键参数：MAC 地址，并学习了如何修改 MAC 地址。
这一课我们来做一些练习，并且会学习一些新知识点。
- 对 OSI 前两层的一些练习
练习 1：交换机环路
想象一下，假设你完成了系统和网络管理员的培训，并且刚刚被一家小公司雇用。同组的前辈向你简要说明了他们使用的网络体系结构，如下图所示：
上图中，我们看到有三台交换机（sw1，sw5，sw9），sw1 和 sw5 相连，sw9 和 sw5 相连。每一台交换机上面也连接了其他的机器：
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机器 st1，st2，st3 连接着交换机 sw1；
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机器 st8，st9，st10 连接着交换机 sw5；
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机器 st11，st12，st13 连接着交换机 sw9。
难题：上周，位于中间的 5 号交换机发生了故障，连接在 1 号交换机上的机器就不能和连接在 9 号交换机上的机器通信了！
因此，组长要求你尽快找到解决方案，以便即使其中一台交换机出现故障，网络也可以继续运行。
我想，很可能你会说：“这还不简单，只要把 1 号交换机和 9 号交换机相连即可。这样，即使其中任何一台交换机发生故障，其他的两台交换机还是相连的。”
但是，你这样连接交换机之后过了大概一小时，整个网络不再工作了，没有人可以访问互联网，我们甚至无法与局域网中的机器进行通信了。
到底发生了什么呢？
其实，你刚刚创建了所谓的交换机环路，这是非常严重的。
交换机环路是个严重的问题，因为它提供了两种到达目的地的可能路径。在将帧发送到目标机器的时候，交换机将采用这两条路径，帧就会被发送到目标机器两次，这会使通信受到很严重的干扰。
例如，在我们的例子中，假设把 1 号交换机和 9 号交换机相连之后，如果 1 号机器要给 12 号机器发送以太网帧，那么帧可以走的路径就有两条：
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1 号机器 -> 1 号交换机 -> 5 号交换机 -> 9 号交换机 -> 12 号机器
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1 号机器 -> 1 号交换机 -> 9 号交换机 -> 12 号机器
而且，在广播发送的情况下会变得更加尴尬！我们的广播帧将在两个路径上发送，然后到达下一个交换机，然后由两个可能的路径返回，再到达下一个交换机，由两个可能的路径返回。依此类推，直到交换机因为有太多广播帧无法同时处理而完全饱和为止。
这种现象被称为广播风暴（英语是 broadcast storm。broadcast 是 “广播” 的意思，storm 是 “风暴” 的意思）。
广播风暴是非常可怕的，可以使很庞大的网络崩溃。我以前听说过拥有 2 万台电脑的网络由于广播风暴崩溃了数天之久。
是的，要产生 “交换机环路” 很简单：
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只需在两台甚至更多的交换机之间创建一个小回路：被称为 “网络环路”；
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或者将线缆的两端连接到同一台交换机：被称为 “设备自环”。
你可以在你自己家里进行测试，如果你愿意的话。
可是，如何回答最初的问题呢？就是组长要求我们找的解决方案。
对于这个问题，没有解决方案… 至少在我们目前的知识状态下。
如果你想要了解更多，你可以在网上找到有关 生成树，快速生成树（不禁让我想到了数据结构和算法里面的最小生成树）和 802.1d 技术 的信息。可以参看这篇文章：以太网交换机环路产生的原因及分析方法 。
所以请记住：切勿在交换机上或交换机之间造成环路！
练习 2 ：描绘一个帧
在本练习中，我们将尝试描绘当一个帧在网络上离开电脑时，它的内容是怎么样的。
我们用下图所示的网络来做例子：
如果 1 号机器将帧发送到 3 号机器，请你写出从 1 号机器离开时的帧的内容。
回顾一下以太网帧的组成：
我们就可以给出解决方案了，如下：
你会说：“什么，这也太容易了吧？”
是的，这是正常现象，因为我们一点一点地在进步。之后当我们学习 OSI 模型的其他层时，我们将再次做这个 “描绘一个帧” 的练习。到时候的情况会比现在复杂得多，可不会那么简单了哦。
- 总结
如果你已顺利学完这一课和上一课，那么恭喜你！
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现在你已经知道使用什么硬件来建立本地网络（局域网）；
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你也知道了机器如何在本地网络上通信；
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你知道了 OSI 第 2 层的硬件：交换机，以及交换机如何把帧从本地网络的一台机器转发到另一台机器；
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你知道了如何在你的电脑上去查找到 OSI 第 2 层的信息，并且可以尝试修改它们。
现在，作为 OSI 前两层的专业人员，你已经准备好迈入到更复杂的第 3 层了。
我们已经知道了 OSI 第 1 层和第 2 层的几乎所有内容，现在是时候向第 3 层进击了，这将是新的天地。
第一部分已经结束。下一课我们就来做一些测试题，以便更加巩固所学的知识吧。
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