交换机的基本结构和功能ppt课件.ppt

1 网络设备管理及其配置教材 交换机 路由器及其配置 参考书 cisco认证教材实达交换机 路由器说明书 2 前言 交换机和路由器是局域网中使用的最多的连接设备 要使一个复杂的网络正常 高效的运转 就需要对交换机和路由器进行正确 合理的配置 因此可以说 网络工程技术人员的水平的高低很大程度体现在交换机和路由器的配置管理上 3 课程定位 本课的定位和任务 掌握交换机和路由器的配置和使用 掌握广义网的知识 4 课程安排 授课时间 10 15周 共35学时 授课方式 理论和实践的结合 复习与考试 5 考试 1 理论考试 60 2 实验与作业 30 3 考勤 10 6 第一章交换机的结构和基本功能1 1 1OSI参考模型与数据通信设备 7 1 1 1OSI参考模型与数据通信设备 根据OSI模型 每一层都有相应的协议来实现特定的功能 完成数据交换 逻辑上 各层数据的通信 是在源主机与目的主机相应层之间进行的数据交换 屏蔽了下层的细节 实际上 各层数据的传送是从高层经过下面的各层 依次被各层进行封装 最后通过物理层来完成比特流的传送 8 1 1 2交换机的作用与其外观和组成 一 交换机的作用 交换机在网络中是信息中转站 它把从某个端口接收到的数据从交换机的其他端口发送出去 完成数据的交换 9 二 外观和组成 1 外观 华为3com千兆智能弹性交换机RMB 30000 D LinkDES 1026G快速以太网交换机RMB 760 CISCO千兆以太网交换机RMB 26800 10 交换机组成 2 组成 CPU实现高速的数据传输 RAM DRAM主存 存储运行配置 NVRAM存储备份配置文件等 FlashROM系统软件映像 启动配置文件等 ROM开机诊断 引导程序和操作系统 接口电路 连接各端口的内部电路 11 1 1 3交换机的简单分类 1根据OSI参考模型来分 第二层交换机第三层交换机 一次路由 多次交换 第四层交换机 12 2 根据交换机配置是否可变 模块式固定式 13 1 1 4交换机在网络中连接和作用 1 交换机接口的种类 P4以太交换机的端口RJ45 通常的种类有 10Base T 10Base F 100Base TX 100Base T4 100Base T 1000Base FX 1000Base T 100Base FX等 14 Base 采用基带传输技术 数值代表速率 T 表示RJ45接口标准 F 代表光纤接口 15 补充 1 双绞线 非屏蔽和屏蔽双绞线非屏蔽双绞线UTP CAT1 CAT2 语音和低速通信CAT3 16Mb S TOKENRING ISDNCAT4 20Mb S TOKENRINGCAT5 100Mb S 16 2 光纤 分类 单模光纤和多模光纤定义 模 是指以一定的角度进入光纤的一束光 单模光纤 纤心很小 在给定的工作波长上只能以单一模式传输 其传输的频带宽 容量大 多模光纤 在给定的工作波长上能以多个模式同时传输的光纤 17 常见的光纤 8 3微米的芯 125微米的外层 单模62 5微米的芯 125微米的外层 多模50微米的芯 125微米的外层 多模100微米的芯 140微米的外层 多模 18 1 1 5共享式和交换式网络 1 集线器与共享式网络定义 以共享式集线器为中心的网络 称为共享式网络在共享式网络中 一台100Mb S的16端口的共享式集线器 其端口全部使用 每个端口的带宽为100Mb S的1 16 19 缺点 共享式集线器的所有端口都属于同一个广播域 这样易产生广播风暴 20 2 交换机与交换式网络 定义 以交换机为网络中心的网络 叫交换式网络特点 端口带宽独享 但所有端口仍然属于同一个广播域 易产生广播风暴 21 防止广播风暴的技术 VLAN STP等 22 主要内容 交换机的工作原理 MAC地址表的建立交换机的命令模式 23 1 2交换技术基础1 2 1MAC地址数据库的建立和路由过滤 概念 MAC地址是固化在网卡内部用于唯一标识网卡身份的 是网卡在生产时被永久写入芯片的固定值 表示方法 MAC地址通常用6B的十六进制来表示 每个数之间用 或空格分开 如 00 F4 00 09 D1 C1或00F40009D1C1 24 A MAC地址表的建立 1 源主机向目的主机发送查询信息 2 交换机记录下源MAC地址 然后向其他的端口发送查询信息 3 目的主机接收到查询信息 通过交换机直接与源主机进行对话 交换机记录下目的主机的MAC地址 4 两台主机实行点对点的通信 5 定时刷新 25 E0 0260 8c01 1111 E2 0260 8c01 2222 E1 0260 8c01 3333 E3 0260 8c01 4444 0260 8c01 1111 0260 8c01 2222 0260 8c01 3333 0260 8c01 4444 E0 E1 E2 E3 X X D C A B MAC地址表 交换机工作原理 26 MAC地址表 0260 8c01 1111 0260 8c01 2222 0260 8c01 3333 0260 8c01 4444 E0 E1 E2 E3 A B C D 交换机工作原理 27 MAC地址表 0260 8c01 1111 0260 8c01 2222 0260 8c01 3333 0260 8c01 4444 E0 0260 8c01 1111 E0 E1 E2 E3 D C B A 交换机工作原理 28 广播地址在数据链路层表示为FFFF FFFF FFFF该地址不会被交换机学习到目的地址为该地址的数据帧将被交换机扩散 0260 8c01 1111 0260 8c01 2222 0260 8c01 3333 0260 8c01 4444 E0 E1 E2 E3 D C A B E0 0260 8c01 1111 E2 0260 8c01 2222 E1 0260 8c01 3333 E3 0260 8c01 4444 MAC地址表 交换机工作原理 29 B MAC地址表的路由过滤 交换机接受到信息 先将Frame里的MAC地址进行检查 如果存在MAC地址表中 就按MAC地址表中地址进行转发 没有则有交换机向其它所有的端口发送查询信息 这就称为MAC地址表的路由过滤 30 1 2 2局域网的三种帧交换技术 1 存储转发 完全接收后转发 期间进行错误检查和MAC地址表的路由过滤缺点 数据帧时延较大 31 2 直通 伺机通过 在接受数据帧读取数据帧的目的地址到缓冲器中 进行MAC地址表的路由过滤 然后转发 缺点 削减了检错能力 32 3 自由分段 伺机通过 错误检测 在伺机通过的基础上做了调整 即在转发前过滤有包错误的分段 64B 33 本节内容 交换机冗余备份及环路管理交换机基本配置 1 34 1 2 3冗余备份与环路 冗余备份与环路 冗余备份与环路易产生 1 广播风暴2 多个广播帧副本 35 概念 1 广播2 广播风暴以及引起的主要原因 36 一 广播风暴的形成二 多个广播帧副本 37 1 2 3冗余备份与环路 38 1 2 4生成树协议 STP STP 生成树协议 最初有美国数字设备公司 DEC 开发的 后经过电气电子工程协会 IEEE 修改 制定了相应的IEEE802 1d标准 其主要功能 解决备份链路所产生的环路问题 39 2 主要思想和原理 主要思想 当网络中存在备份链路的时候 只允许主链路激活 如果主链路断开 才启动备份链路 STP的基本做法 就是生成 一棵树 树只有主干和分支 而不存在有环路 树的根就是一个被称为根桥的交换机 40 3 STP的生成 根据设置不同 不同的交换机会被选为根桥 但任一时刻只能有一个根桥 由跟桥开始 逐级形成一棵树 形成过程 根桥定时发送配置数据包 非根桥接收到配置数据包并转发 如果某台交换机能够从两个以上的端口接收到配置数据包 则说明交换机到根桥的路径不止一条 这样便会构成环路 此时交换机根据端口的配置 选出一个端口并阻塞其它的端口以消除环路 如果某个端口长时间接收不到配置数据包 交换机认为该端口配置超时 网络拓扑可能改变 此时从新计算网络拓扑 重新生成一棵树 41 4 STP修剪与BPDU STP修剪 STP协议可以通过STP算法来动态的探测网络中存在的环路 自动的调整网络的路径 并及时的控制备份链路进入备份状态 此外STP协议还可以迅速的调整或改变网络当前的拓扑结构 并最终将网络修剪成 一棵树 不存在环路 叫STP修剪 42 STP修剪 STP修剪 43 BPDU BPDU BridgeProtocolDataUnit 桥协议数据单元 STP就是通过它来进行网络调整的 BPDU的配置信息是以组播的方式来进行的 44 4 根桥的选举 STP协议是以根桥为核心基础来构成网络的主干和其它分支结构的 根桥是由STP协议自动选举产生的 STP协议产生根桥的原则为 根桥必须具有最低的优先权ID与MAC地址 在运行STP协议的交换机上 端口分为 已分配端口和未分配端口 45 5 STP的端口的状态 STP的端口的状态 禁用不能接收BPDU信息 不能转发数据 阻塞能接收BPDU信息 不能转发数据 侦听可监听和接收BPDU信息 不能转发 学习可接收和发送BPDU信息 建立MAC地址表 不能转发 转发可与其它交换机交换BPDU信息 可以转发数据 46 6 备份链路的启用过程 假如 故障 网络拓扑结构的改变 端口由阻塞变为侦听 学习 完成MAC地址表 转发 正常运行 经历时间 50S 47 主要内容 Trunk交换机的设置 48 2 3 4trunk介绍 以太链路聚合 STAR使用了一种Trunk技术 使用该技术可以在两个交换机之间存在多个链路 Trunk 是使得多个物理链路合并到一个逻辑链路当中的技术 通过该种技术可以将交换机和路由器的多个端口当作一个端口来使用 轻而易举的获得高的传输链路 对于STP 一个Trunk 看起来象一个链路 这样要获得Gbps的传送速率 其端口代价要比单独链路的端口代价要少 作用 1 用于与服务器连接2 用于交换机之间的级连3 提供负载均衡和系统冗错的功能配置时注意 1 使用同一模块连续的接口2 接口属性和工作模式相同 49 PC2 2 交换机配置 50 1 启用生成树S2126G config spanning tree2 配置交换机优先级S2126G config spanning treepriority 0 或 4096 的倍数 RSTPBPDU该值后12bit全0 3 配置交换机端口优先级S2126G config if spanning treeport