第17讲局域网技术.ppt

第17讲局域网技术 本章内容 掌握交换机的原理掌握三种交换模式 多层交换的原理和应用掌握catalyst交换机的基本配置命令能熟练配置catalyst交换机及管理 交换机基础 交换机概述1993年 局域网交换设备出现1994年 国内掀起了交换网络技术的热潮1999年 交换机的销售量已经大于集线器 作为一种高效率的网连设备 交换机已经取代了传统的网络设备 集线器 交换机与集线器的区别 交换机与集线器的相同点交换器和集线器都遵循ieee802 3或ieee802 3u其介质存取方式均为csma cd区别集线器为共享方式 即同一网段的计算机共享固有的带宽 传输通过碰撞检测进行 同一网段计算机越多 传输碰撞也越多 传输速率会变慢 交换机采用交换方式进行数据转发 每一节点独点交换机的带宽 交换模式 直通转发模式在接收完整帧之前 帧就被转发 最快的是只要读到目的地址就转发这种模式降低了延迟 但是不进行检错存储转发模式在转发之前整个帧被接收由于交换开始之前要接收完整帧 较大的数据帧延迟较大准直通转发模式智能交换模式 交换机的三个功能 地址学习帧的转发 过滤回路防止 交换机如何学习主机的位置 最初开机时mac地址表是空的 交换机如何学习主机的位置 主机a发送数据帧给主机c交换机通过学习数据帧的源mac地址 记录下主机a的mac地址对应端口e0该数据帧转发到除端口e0以外的其它所有端口 不清楚目标主机的单点传送用泛洪方式 0260 8c01 1111 0260 8c01 2222 0260 8c01 3333 0260 8c01 4444 e0 0260 8c01 1111 e0 e1 e2 e3 d c b a mac地址表 交换机如何学习主机的位置 主机d发送数据帧给主机c交换机通过学习数据帧的源mac地址 记录下主机d的mac地址对应端口e3该数据帧转发到除端口e3以外的其它所有端口 不清楚目标主机的单点传送用泛洪方式 0260 8c01 1111 0260 8c01 2222 0260 8c01 3333 0260 8c01 4444 e0 0260 8c01 1111 e3 0260 8c01 4444 e0 e1 e2 e3 d c a b mac地址表 交换机如何过滤帧 交换机a发送数据帧给主机c在地址表中有目标主机 数据帧不会泛洪而直接转发 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 主机d发送广播帧或多点帧广播帧或多点帧泛洪到除源端口外的所有端口 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 广播帧和多点传送帧 mac地址表 冗余网络拓扑 冗余拓扑消除了由于单点故障所引致的网络不通问题所有的网络需要冗余来提高可靠性冗余拓扑却带来了广播风暴 重复帧和mac地址表不稳定的问题 网段1 网段2 服务器 主机x 路由器y 冗余拓扑的特点 冗余拓扑消除了单点故障交换机对不知道地址的帧进行泛洪交换机对广播和组播也进行泛洪 冗余交换拓扑或许会带来广播风暴 多帧拷贝以及mac地址表不稳定的问题 广播 广播风暴 交换机a 交换机b 主机x发送一广播信息 网段1 网段2 服务器 主机x 路由器y 广播 交换机不停地发出广播信息 广播风暴 交换机a 交换机b 网段1 网段2 服务器 主机x 路由器y 更复杂的拓扑结构可能导致多重回路在第2层没有能够防止这种回路的机制 服务器 主机 工作站 回路 回路 回路 多重回路问题 回路的解决办法 生成树协议spanning treeprotocol 生成树协议的目的 维护一个无回路的网络将某些端口置于阻塞状态就能防止冗余结构的网络拓扑中产生回路无环路拓扑称为树 并且是可扩展的树创建无环路拓扑的算法称为生成树算法 阻塞 x stp术语 桥id bridgeid 优先级 端口mac地址 bid用来识别每一个交换机 网桥 bid用来确定网络的中心 在stp中称为根桥 优先级默认为32768开销 cost 最短路径是cost累加 而cost是基于链路的速率的 桥协议数据单元 bpdu 交换机发送的创建逻辑无环路的数据包称为bpdubpdu在阻塞的接口上也可以接收 这确保如果链路或设备出现问题 新的生成树会被计算默认 bpdu2秒发送一次 开销 cost 值 每个网络只能有一个根桥所有端口都处于转发状态 可以发送 接收通信量称为标志端口每个非根桥只能有一个根端口一个根端口 转发状态并连接到根端口从一个非根桥到根桥 根部端口是成本最低的路径每段只能有一个指派端口非指派端口一般处于阻塞状态 以打破回路非指定端口不被使用 生成树要求 生成树操作 生成树操作步骤 选举根桥 bid最小即是计算自己到根桥距离选择根端口 距离根桥最近的接口选指定端口和非指定端口 非指定端口被阻塞 交换机y缺省的优先级32768 8000十六进制 mac0c0022222222 交接机x缺省的优先级32768 8000十六进制 mac0c0011111111 bpdu bpdu bridgeprotocoldataunit 缺省地每2秒发送bpdu数据 根桥 有最低桥识别码的桥桥识别码 id 桥优先级 桥mac地址例中 哪个交换机的桥识别码最低 rootbridge的选择 交接机y缺省的优先级32768mac0c0022222222 交换机x缺省的优先级32768mac0c0011111111 rootbridge x 端口0 端口1 端口0 端口1 100baset 10baset 指派端口 f 根端口 f 非指派端口 b 指派端口 f 端口状态 连接速率开销 修订的ieee规范 开销 旧ieee规范 10gbps211gbps41100mbps191010mbps100100 路径代价 生成树路径开销是以路径中所有链路带宽为基础计算的整个路径开销的总和 交换机ymac0c0022222222缺省的优先级32768 交换机xmac0c0011111111缺省的优先级32768 端口0 端口1 端口0 端口1 交换机zmac0c0011110000缺省的优先级32768 端口0 请指出 根桥指派端口 非指派端口和根端口 各端口分别是转发还是阻塞状态 100baset 100baset 生成树 端口0 100baset 100baset 指派端口 f 根端口 f 非指派端口 阻塞 指派端口 f 根端口 f 请指出 根桥指派端口 非指派端口和根端口 各端口分别是转发还是阻塞状态 生成树 交换机ymac0c0022222222缺省的优先级32768 交换机xmac0c0011111111缺省的优先级32768 端口0 端口1 端口0 端口1 交换机zmac0c0011110000缺省的优先级32768 阻塞侦听学习转发 生成树会将每个端口的状态作以下变换 生成树端口状态 交换机ymac0c0022222222缺省的优先级32768 交换机xmac0c0011111111缺省的优先级32768 端口0 端口1 端口0 端口1 10baset x 100baset rootbridge 指派端口 根端口 f 非指派端口 阻塞 指派端口 生成树重新生成 基于软件实现每个桥只能有一个生成树每个桥通常最多到16个端口 桥 基于硬件实现 asic 每个交换机可以有多个生成树每个交换机有更多的端口 交换机 桥与交换机的比较 全双工只能用于点对点连接到特定的端口两端均须支持全双工无冲突冲突检测电路关闭 双工综述 半双工 csma cd 单向数据传送冲突可能性高用集线器连接 交换机 集线器 交换机的分类 根据交换机的结构分类插拔式机箱交换机和固定配置交换机根据交换机工作的协议层分类第二层交换机第三层交换机第四层等交换机 交换机的参数与选购 转发方式延时转发速率管理功能mac地址数扩展树背板带宽端口堆叠方式外型尺寸 多层交换技术 三层交换技术就是 二层交换技术 三层转发技术 它解决了局域网中网段划分之后 网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面 解决了传统路由器低速 复杂所造成的网络瓶颈问题 四层交换技术通过使用基于第3层地址和第4层应用信息的硬件交换对分组进行转发 本质上使用了第2层的地址 坚持分组头中包含的第4层协议类型 例如udp或tcp 对第4层分段头进行坚持以确定应用端口号 三层交换技术特点 线速路由路由功能路由协议支持自动发现功能过滤服务功能vlan功能 交换机接口类型 交换机接口分为ethernet 10m fastethernet 10 100m gigabitethernet接口 10 100 100m 几种类型 配置命令为interfaceethernet fastethernet gigabitethernet例如要配置吉比特以太网口第一个模块的第一个接口的命令为 switch config interfacegig1 1 配置交换机接口描述 可为交换机的每个端口设置一个名字 方便记忆 可使用description命令来描述各个接口 switch config interfacegig1 1switch config if descriptiontestswitch config if endswitch showintgig1 1gigabitethernet1 1isdown lineprotocolisdown notconnect hardwareisgigabitethernetport addressis000d bc78 2d00 bia000d bc78 2 description test 配置端口的速度和双工模式 以太网交换机 10m 100m 的双工模式可以设定为全双工 fullduplex 或半双工 halfduplex 缺省为半双工 端口的速度和双工模式一般设置为自适应 autonegotiation 配置命令为speed 10 100 1000 auto nonegotiate duplex auto full half 具体配置如下 switch config intgig2 1switch config if speed100switch config if duplexfullswitch config if intgig2 2switch config if speedautoswitch config if interfacegigabitethernet3 5switch config if speednonegotiateswitch showintgig2 1 激活端口 交换机端口缺省配置为关闭 shutdown 状态 需输入命令来激活 配置命令为noshutdown具体配置命令如下 switch config interfacegigabitethernet0 2switch config if noshutdown switch config ipdefault gateway10 5 5 3 switch config ipdefault gateway ipaddress 配置交换机缺省网关 设置双工模式 switch config interfacee0 1switchconfig if duplex auto full full flow control half switch shmac address tablenumberofpermanentaddresses 0numberofrestrictedstaticaddresses 0numberofdynamicaddresses 6addressdestinterfacetypesourceinterfacelist 00e0 1e5d ae2fethernet0 2dynamicall00d0 588f b604fastethernet0 26dynamicall00e0 1e5d ae2bfastethernet0 26dynamicall0090 273b 87a4fastethernet0 26dynamicall00d0 588f b600fastethernet0 26dynamicall00d0 5892 38c4fastethernet0 27dynamicall switch showmac address table 管理mac地址表 copytftp host src filenvram switch copynvramtftp 10 1 1 1 wgswd cfgconfigurationuploadissuccessfullycompletedswitch copytftp 10 1 1 1 wgswd cfgnvramtftpsuccessfullydownloadedconfigurationfile