网络互连技术课件02-交换技术

1、第第2章章 交换技术交换技术 学习目标 v通过本章的学习，希望您能够： 理解数据链路层的MAC子层和 LLC子层 理解以太网的工作原理和发展 掌握以太网的帧格式 掌握交换机的工作原理 了解交换机的结构 掌握初始配置交换机的方法 本章内容 v数据链路层的MAC子层和 LLC子层 v以太网 v交换基础 v启动交换机 课程议题 数据链路层的数据链路层的 MAC子层和子层和LLC子子 层层 数据链路层的MAC子层和LLC子层 v为了降低局域网的数据链路层的复杂度，将其分 成两个子层： 逻辑链路控制（MAC）子层 媒体访问控制（LLC）子层 媒体访问控制子层 v制定如何使用传输媒体的通信协议 ，主要功能

2、有： 数据帧的封装和解封装，包括寻址和错误检测 介质的管理，包含介质分配（避免碰撞）和竞争裁决 （碰撞处理） v设置网络设备的硬件地址，用以识别物理设备 vIEEE 802标准中为MAC地址 MAC地址的结构 v由48位二进制数组成，通常表示为12个16进制数 前24位是厂商识别码，后24位是节点标识符 v分为三类： 单播：第1个字节的最低位为0，可作为目的地址和源地 址 组播：第1个字节的最低位为1，仅能作为目的地址 广播：48位全部为1 逻辑链路控制子层 v控制信号交换和数据流量，解释上层通信协议传来 的命令并且产生响应 v克服数据在传送的过程中可能发生的种种问题 v对上层可以提供面向连接

3、或者无连接的服务 IEEE 802系列标准中只制定了一种LLC子层标准，屏蔽 不同MAC子层之间的差异 本章内容 v数据链路层的MAC子层和 LLC子层 v以太网 v交换基础 v启动交换机 课程议题 以太网以太网 以太网概述 v20世纪70年代产生于施乐公司 v最初的以太网使用粗同轴电缆为传输介质，为共享 式以太网，会产生冲突 v利用CSMA/CD算法解决共享信道内的信道争用问 题 v1978年，DEC公司、Intel公司和Xerox拟定了一个 针对10Mbps以太网的标准，成为DIX标准 v1983年，DIX标准演变成IEEE 802.3标准 v随着以太网技术的发展，百兆、千兆、万兆的标准

4、相继出台 共享信道内的冲突问题 v任意时刻信道只能传输一路数据 v每台主机发出的数据可以被其他所有主机所接收 v如果有两台主机同时发送数据，则产生冲突 CSMA/CD vCSMA/CD：带有冲突检测的载波侦听多路访问 （Carrier Sense Multiple Access/Collision Derect） 载波侦听：发送结点在发送数据之前，必须侦听传输介 质（信道）是否处于空闲状态。 多路访问：具有两种含义，既表示多个结点可以同时访 问信道，也表示一个结点发送的数据可以被多个结点所 接收。 冲突检测：发送结点在发出数据的同时，还必须监听信 道，判断是否发生冲突 CSMA/CD 发送阻塞

5、信号并退避等待 CSMA算法 v非坚持算法 如果传输信道是空闲的，则可以立即发送 如果信道是忙的，则等待一个由概率分布决定的随机重发延迟后，再重 复前一步骤 v1-坚持算法 如果传输信道空闲的，则可以立即发送 如果信道是忙的，则继续监听，直至检测到信道空闲，然后立即发送 如果有冲突（在一段时间内未收到肯定的回复），则等待一个随机时间， 重复步骤前面2步 vP-坚持算法 首先监听总线，如果传输信道是空闲的，则以概率P进行发送，而以（1- P）的概率延迟一个时间单位。一个时间单位通常等于最大传输时延的2 倍。 延迟一个时间单位后，再重复第一步。 如果传输信道是忙的，则继续监听直至信道空闲并重复第一

6、步。 带冲突检测的CSMA v发送站点传输过程中仍继续监听信道，以检测是否 发生冲突 v如果发生冲突，就立即停止发送，并向总线上发一 串阻塞信号以通知其他节点 v需要最小帧长度的限制，以便冲突能够被检测到 v优点： 原理简单，技术上容易实现，不需集中控制，不提供优 先级控制 v缺点： 在网络负载增大时，发送时间增长，发送效率急剧下降 以太网帧格式 v历史上出现过多种以太网帧格式 1980年，DEC、Intel、Xerox制订了DIX Ethernet I的标 准 1982年，DEC、Intel、Xerox又制订了DIX Ethernet II的 标准 1982年，IEEE开始研究Etherne

7、t的国际标准802.3，定义 了802.3 SAP帧格式 1983年，Novell基于IEEE的802.3的原始版开发了专用的 Ethernet帧格式 1985年，IEEE推出IEEE 802.3规范，后来为解决 Ethernet II与802.3帧格式的兼容问题，推出折衷的802.3 SNAP格式 v现在最常见的是：Ethernet II、802.3 SAP和SNAP Ethernet II标准的帧格式 v类型/长度字段的值大于或等于0 x0600时，表示上 层数据使用的协议类型，例如0 x0806表示ARP请求 或应答，0 x0800表示IP协议； 802.3 SAP和SNAP标准的帧结构

8、 v类型/长度字段的值小于0 x0600时，表示以太网用 户数据的长度 v需要LLC子层的封装以指明上层协议类型 以太网技术的发展 v共享式以太网 10BASE5 10BASE2 10BASE-T/F v交换式以太网 10BASE-T/F 100BASE-T4/TX/FX 1000BASE-T/SX/LX 本章内容 v数据链路层的MAC子层和 LLC子层 v以太网 v交换基础 v启动交换机 课程议题 交换基础交换基础 交换机工作原理 v根据第2层MAC地址，通过一种确定性的方法在端 口之间来转发帧 v交换机的三项主要功能： 学习 转发/过滤 消除环路 vMAC地址表：存储地址到端口的映射关系的

9、数据库 地址学习 E0: E1: E2: E3: MAC地址表地址表 E0E1 E2E3 主机主机A： 00-D0-F8-00-11-11 主机主机B： 00-D0-F8-00-22-22 主机主机C： 00-D0-F8-00-33-33 主机主机D： 00-D0-F8-00-44-44 地址学习 E0: 00-D0-F8-00-11-11 E1: E2: E3: MAC地址表地址表 E0E1 E2E3 主机主机A： 00-D0-F8-00-11-11 主机主机B： 00-D0-F8-00-22-22 主机主机C： 00-D0-F8-00-33-33 主机主机D： 00-D0-F8-00-44

10、-44 地址学习 MAC地址表地址表 E0: 00-D0-F8-00-11-11 E1: E2: 00-D0-F8-00-33-33 E3: E0E1 E2E3 主机主机A： 00-D0-F8-00-11-11 主机主机B： 00-D0-F8-00-22-22 主机主机C： 00-D0-F8-00-33-33 主机主机D： 00-D0-F8-00-44-44 地址学习 MAC地址表地址表 E0: 00-D0-F8-00-11-11 E1: 00-D0-F8-00-22-22 E2: 00-D0-F8-00-33-33 E3: 00-D0-F8-00-44-44 E0E1 E2E3 主机主机A：

11、 00-D0-F8-00-11-11 主机主机B： 00-D0-F8-00-22-22 主机主机C： 00-D0-F8-00-33-33 主机主机D： 00-D0-F8-00-44-44 转发/过滤 E0: 00-D0-F8-00-11-11 E1: 00-D0-F8-00-22-22 E2: 00-D0-F8-00-33-33 E3: 00-D0-F8-00-44-44 MAC地址表地址表 E0E1 E2E3 主机主机A： 00-D0-F8-00-11-11 主机主机B： 00-D0-F8-00-22-22 主机主机C： 00-D0-F8-00-33-33 主机主机D： 00-D0-F8-0

12、0-44-44 转发/过滤 E0: 00-D0-F8-00-11-11 E0: 00-D0-F8-00-55-55 E1: 00-D0-F8-00-22-22 E2: 00-D0-F8-00-33-33 E3: 00-D0-F8-00-44-44 MAC地址表地址表 E0E1 E2E3 主机主机E： 00-D0-F8-00-55-55 主机主机B： 00-D0-F8-00-22-22 主机主机C： 00-D0-F8-00-33-33 主机主机D： 00-D0-F8-00-44-44 主机主机A： 00-D0-F8-00-11-11 帧转发方式 v直通转发：交换机收到帧头（通常只检查14个字节）

13、 后立刻察看目的MAC地址并进行转发 帧转发方式 v存储转发：接收完整的帧，执行完校验后，转发正 确的帧而丢弃错误的帧 帧转发方式 v无碎片直通转发：交换机读取前64个字节后开始转 发 64B 本章内容 v数据链路层的MAC子层和 LLC子层 v以太网 v交换基础 v启动交换机 课程议题 启动交换机启动交换机 交换机的端口和指示灯 交换机的访问方式 v通过带外方式对交换机进 行管理 v通过Telnet对交换机进行 远程管理 v通过Web对交换机进行远 程管理 v通过SNMP管理工作站对 交换机进行远程管理 通过带外方式管理交换机 v通过交换机的Console口，使用超级终端工具 通过Telne

14、t方式管理交换机 v交换机必须已经配置了管理IP地址、密码等，并开 启Telnet 通过WEB方式管理交换机 v交换机必须已经配置了管理IP地址、密码等，并开 启HTTP 通过SNMP方式管理交换机 v交换机必须已经配置了管理IP地址等，并设置了 SNMP v需要网络管理软件配合使用 使用命令行界面 v命令模式：锐捷设备管理界面分成若干不同的模式， 用户当前所处的命令模式决定了可以使用的命令 用户模式 特权模式 配置模式 获得帮助 v“？”键：列出每个命令模式支持的命令，列出该 命令的下一个关联的关键字 v命令 ？：列出该关键字关联的下一个变量 v命令字符串+？：获得相同开头字母的命令关键字

15、字符串 v键：自动补齐剩余命令单词 vHelp：获得帮助系统的摘要描述信息 简写命令 v只需输入命令关键字的一部分字符，只要这部分字 符足够识别唯一的命令关键字即可 命令的no和default选项 vno选项： 禁止某个特性或功 能 执行与命令本身相 反的操作 vdefault选项： 将命令的设置恢复 为缺省值 命令行界面的提示信息 v% Ambiguous command: show c“ 用户没有输入足够的字符，网络设备无法识别唯一的命 令。 v% Incomplete command. 用户没有输入该命令的必需的关键字或者变量参数。 v% Invalid input detected a

16、t marker. 用户输入命令错误，符号（）指明了产生错误的单词的 位置。 使用历史命令 vCtrl-P 或上方向键 在历史命令表中浏览前一条命令 从最近的一条记录开始，重复使用该操作可以查询更早 的记录 vCtrl-N 或下方向键 在使用了Ctrl-P 或上方向键操作之后，使用该操作在历史 命令表中回到更近的一条命令 重复使用该操作可以查询更近的记录 交换机文件系统的管理 v复制文件 将文件复制到指定的目录中 Switcht# copy flash: filename flash: directoryname 复制文件到指定的文件中 Switcht# copy flash: filenam

17、e sour directoryname v移动文件 将名字为old_filename文件命名成名字为new_filename的 文件 Switcht# rename flash: old_filename flash: new_filename 交换机文件系统的管理 v删除文件 删除指定的文件 Switcht# delete filename v查看配置文件 查看指定的文件 Switcht#more config.text 查看RAM里当前生效的配置信息 Switcht#show running-config 查看保存在flash里面的配置文件 Switcht#show startup-co

18、nfig 交换机的初始配置 v选择使用对话方式还是手工方式配置 使用对话方式进行初始配置 v按系统的提示，逐步回答问题进行配置 使用手工方式进行初始配置 v配置主机名 Switch(Config)# hostname name v配置特权模式密码 Switch(config)# enable secret level level 0|5 encrypted-password v配置管理IP地址 Switch(config)# interface vlan vlan-id。 Switch(config-if)# ip address ip-address mask Switch(config-if)#no shutdown 使用手工方式进行初始配置 v配置Telnet 以RG-S2126G交换机