上一章我们组一个寝室局域网时，因为只需要一台交换机，所以不会有什么问题。但是，当我们将场景切换到办公室，我们常见的办公室大多是 一排排的桌子，每个桌子都有网口，一排就得几十个，一层楼就得成百上千，要是还算上各栋楼，就更多了。这就不是一台交换机可以解决的了。当需要多台交换机时，就会形 成相对复杂的拓扑结构。
我们先看看两台交换机的情况，两台交换机连着3个局域网，当需要跨局域网发包时，我们也需要知道另一个局域网中的机器的MAC地址，假设局 域网分为LAN1，LAN2，LAN3。LAN1的机器发起广播，LAN1的其他机器收到，但发现不是发给他们的，LAN1的交换机A最开始也不知道任何拓扑信息，交换机收到广播包后，除了 不发给来源网口，将会广播到其他机器和LAN2，但发现也不是他们的，同时交换机B也会收到，交换机B也没有拓扑信息，一个广播，到了某台机器，一看IP，发现是发给自己的， 于是主动上报自己的MAC地址，于是，一个跨LAN的ARP请求完成。上述过程会不断的更新交换机的信息，交换机也会越来越智能。看起来这样，两台交换机工作得也非常好，但是 随着办公室不断扩大，交换机越来越多，网线到处都是，拓扑越来越复杂，就会出现一些意料不到的情况，其中最常见的问题就是环路问题。
假设，两个交换机将两个局域网同时连接起来，也许你觉得这样会提高效率，但是却不幸的出现了环路，拓扑环路会出现什么情况呢？假设LAN1中 有两台机器M1和M2，当M1需要访问M2时，由于不知道M2的地址，所以M1发起一个ARP请求，M2会把MAC地址返回给M1，看起来没什么问题，但是，我们仔细想想，两台交换机都 连接了两个局域网，说明另一台交换机也会收到这个ARP广播包，然后找了一圈找到了，于是会出现，M2在交换机1的右边，在交换机2的左边。当包从交换机2到1时，怎么M2到 另一边了，交换机会认为肯定是机器换位置了，于是会更新刚才的记录，然后循环往复，不断更新，当包数量多的时候，信道就堵住了，谁也别想动了。
那么，如何解决拓扑环路的问题呢？STP协议。STP协议有一些难以理解的概念，我们先看一看。在数据结构中，有一个方法叫做最小生成树，有环的 我们称为图。将图中的环破坏，就生成了树。在计算机网络中，生成树的算法叫STP（Spanning Tree Protocol）。STP协议本身比较复杂，一开始我们可能难以看懂，我们先 用一些通俗的例子来比喻一下。我觉得最靠谱的比喻就像华山论剑，最终决定出谁是五岳盟主或天下第一的方式。在STP协议中，也有许多拗口的概念：
- Root Bridge：根交换机，可以比喻为掌门的交换机，是某棵树的老大，最大的大哥；
- Designated Bridge：指定交换机，可以比喻为小弟，对于树来说，就是子树，所谓的指定就是我拜谁做大哥，其它交换机要通过这个交换到达根交换机的交换机，也相当于 拜他为大哥，这里的子树一般不包括叶子，叶子一般是主机。
- Bridge Protocol Data Units(BPDU),网桥协议数据单元。可以比喻为“相互比较实力”的协议，行走江湖，比的是武功，拼得就是实力，当两个交换机碰见的时候，也就是 相连的时候，就需要比一比了，BPDU只有掌门能发，已经隶属于某个掌门的交换机只能传达掌门的指示。
- Priority Vector，优先级向量。可以比喻为实力，值越小越牛逼，那这个数是啥，其实就是一组ID数目，[Root Bridge ID,Root Path Cost,Bridge ID, and Port ID]. 一个一个按序比，只要有一个比对方小了，那就输了，后面的也就不比了。
那么，STP的工作过程是怎么样的呢？最开始，各种在各种的局域网，每个人都是掌门老大，每个人都有独特的ID，这个ID是管理员分配的，管理 员知道哪些交换机是更好的，所以管理员会给与很高的优先级，一出生就是乔峰级别的。既然谁都不服输，那当碰见的时候，就发BPDU比一比，一比就会发现，有的乔峰，有的 是慕容，赢的就是大哥，输的就只能当小弟了，于是，很多有天赋的人崛起创建宗门，收了很多小弟。然后，不断的纷争，不断的合并。这时会出现4种情况：
- 掌门遇到掌门：互相发送BPDU，同上，输的人带着小弟归顺。
- 同门相遇： 这个时候说明交换机拓扑中出现了环，但最开始掌门不知道，直接PK了一把，掌门发现这小伙子功夫还可以，职位不应该这么低，于是就收到门下自己带。 3.掌门与其它门派小弟相遇：小弟拿出掌门的BPDU，掌门输了，带着小弟投降，赢了，这个小弟会拜入新掌门，同时用新掌门的BPDU去拉通和自己连接的兄弟。 4.不同门的小弟相遇：各种拿出掌门的BPDU相比，输了弃暗投明，并逐渐拉拢自己的兄弟。
经过漫长的纷争，最终有一个人一统天下，天下太平。但是天下大势，合久必分，分久必合，天下一统的时间久了，也会有相应的问题。机器越来 越多，交换机也成倍增加，就算交换机比较智能，但还是有需要广播的时候，这个时候，相关的，不相关的，要广播一大堆机器，性能也就下来了。就像一家公司，创业之 初，一二十个人，坐在一个会议室，有事大家讨论一下，非常方便，但是如果人数到了50，再坐在一起的时候，就换吵得不行了。而且，有些事需要保密，全在一起，都被听到 了，怎么办呢，买楼分办公室。具体怎么分呢，一般有两种方式：
- 物理隔离，每个部门都会设置一个单独的会议室，对应到网络方面，每个部门就换有单独的交换机，配置单独的子网，这样部门之间的沟通就需要路由器了，路由器后面 再说，关键是每个部门的人数不一样，如果每个部门都有交换机，口多了浪费，人多了，又不够用。
- 虚拟隔离，就是我们常说的VLAN，也叫虚拟局域网。使用VLAN，一个交换机会连属于多个局域网的机器，但是交换机如何区分不同的局域网呢？我们只需要再二层的头 里面加一个TAG，里面有一个VLAN ID，一共12位，可以划分4096个VLAN。但是4096个VLAN就够了么？实际效果来说，再云计算中是完全不够的，后续会讲道。
如果我们买的交换机支持VLAN，当这个交换机把二层的头取下来，就能识别这个VLAN ID，这样只有相同VLAN的包，才会互相转发，不同VLAN的 是看不到的。这样广播问题和安全问题都能解决。有人会问交换机之间怎么连接呢，对于支持VLAN的交换机，有一种口叫做Trunk口，可以转发属于任何VLAN的口，交换 机就通过Trunk口互联。
基本到目前为止，多台机器连接的问题已经解决了，然而，这只是一般的场景，对于带宽，高可用什么的都没有太大要求，我们经常访问 的一些网站似乎不会挂掉，那是因为这些网站生活在一个叫做数据中心的复杂世界。