chap2 交换网络技术

1、鼎力技术/鼎力相助XiXian Daily Information Technology Co., Ltd.an Daily Information Technology Co., Ltd.西安鼎力信息技术有限责任公司西安鼎力信息技术有限责任公司鼎力技术/鼎力相助分享主题n Vlan原理与配置n 三层交换原理与配置n 实验鼎力技术/鼎力相助三 IP网络基础n 2层、3层、4层数据结构n IP地址n 子网掩码n VLSM与CIDRPage3鼎力技术/鼎力相助TCP/IP协议栈的封装过程Page4用户数据App头部用户数据TCP头部IP头部TCP SegmentIP Packet46-1500字节

2、14B 20-60B20-60B4BEthernet Frame应用程序TCPIP以太网驱动程序 用户数据用户数据TCP头部以太网尾部用户数据TCP头部IP头部以太网头部鼎力技术/鼎力相助IP数据包格式版本（版本（4）首部长度首部长度（4）优先级与服务类型优先级与服务类型（8）总长度（总长度（16）标识符（标识符（16）标志标志（3）段偏移量（段偏移量（13）TTL（8）协议号（协议号（8）首部校验和（首部校验和（16）源地址（源地址（32）目标地址（目标地址（32）可选项可选项数据数据20字字节节版本字段，版本字段，IP v4IP v4优先级与服务优先级与服务类型，提供类型，提供3 3层层的

3、的QoSQoSIPIP包头部长度，包头部长度，因为长度可变，因为长度可变，因此需要定义因此需要定义IPIP数据总长度数据总长度上层来的数据到上层来的数据到IPIP层会被分片，层会被分片，这几个字段用来对数据包进行标这几个字段用来对数据包进行标识，使数据到达目的端重组的时识，使数据到达目的端重组的时候，不会乱序候，不会乱序生命周期字段，经过一生命周期字段，经过一个路由器值减个路由器值减1 1，为，为0 0时，时，数据包丢弃。为了防止数据包丢弃。为了防止一个数据包在网络中无一个数据包在网络中无限的循环下去限的循环下去协议字段，用来标识协议字段，用来标识封装的上层数据是封装的上层数据是UDPUDP还

4、是还是TCPTCP，UDPUDP是是1717，TCPTCP是是6 6鼎力技术/鼎力相助数据封装与解封装Page6数据上层数据TCP报头0101110101001000010上层数据IP报头FCS上层数据LLC报头FCS上层数据MAC报头物理层应用层传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层网络层数据链路层TCP报头IP报头LLC报头0101110101001000010MAC报头数据上层数据TCP+上层数据IP+TCP+上层数据LLC报头+IP+TCP+上层数据数据段分组帧比特鼎力技术/鼎力相助IP地址分类Page7A类地址B类地址C类地址D类地址E类地址128.0.0.0191.255.255

5、.255 192.0.0.0223.255.255.255 224.0.0.0239.255.255.255240.0.0.0255.255.255.2551 1 1 1 0保留1.0.0.0126.255.255.255 Host(24bit)0 Network(7bit)Host(8bit)Network(21bit)1 1 01 1 1 0组播地址Host(16bit)1 0 Network(14bit)鼎力技术/鼎力相助特殊IP地址网络部分主机部分地址类型用途Any全“0”网络地址代表一个网段Any全“1”广播地址特定网段的所有节点127Any环回地址环回测试全“0”所有网络华为VRP

6、路由器用于指定默认路由全“1”广播地址本网段所有节点Page8鼎力技术/鼎力相助私有IP地址n 私有IP地址 10.0.0.010.255.255.255 172.16.0.0172.31.255.255 192.168.0.0192.168.255.255Page9鼎力技术/鼎力相助掩码介绍n 使用掩码（masking）区分网络部分和主机部分n 掩码使用与IP地址一样的格式n 掩码的网络部分和子网部分全都是1，主机部分全都是0Page10例如： B类网络的网络掩码为255.255.0.0鼎力技术/鼎力相助网络地址与掩码Page11IP地址：子网掩码：网络地址：192.168.1255.255

7、.255192.168.1.100.0.0鼎力技术/鼎力相助变长子网掩码（VLSM）Page12ISP通告192.168.1.0192.168.1.32/27192.168.1.64/27192.168.1.96/27192.168.1.128/27192.168.1.160/30192.168.1.164/30192.168.1.168/30192.168.1.172/30鼎力技术/鼎力相助无类域间路由（CIDR）n CIDR (Classless Inter Domain Routing)减少了路由表的规模，增强了网络的可扩展性。Page13Internet198.168.1.0198.1

8、68.2.0198.168.3.0ISP通告路由198.168.0.0/16鼎力技术/鼎力相助n 请思考： IP地址分为哪几类？ 私有地址有哪些？ 子网掩码有什么作用？ VLSM全称是什么？小结鼎力技术/鼎力相助四 交换网络基础n 数据链路层功能n 以太网n 以太网地址Page15鼎力技术/鼎力相助数据链路层的功能2-1n 数据链路层 位于网络层与物理层之间物理层物理层物理层物理层数据链路层数据链路层数据链路层数据链路层网络层网络层网络层网络层数据链路层协议 比特（比特（BitBit） 帧（帧（FrameFrame）包包(Packet(Packet）主机主机A A主机主机B B数据单元数据单元

9、鼎力技术/鼎力相助n 数据链路层的功能 数据链路的建立、维护与拆除 帧包装、帧传输、帧同步 帧的差错恢复 流量控制数据链路层的功能2-2鼎力技术/鼎力相助2个子层n MAC 子层：Media Access Control Sub-Layer 介质访问控制子层l 指定数据如何通过物理线路进行传输，并与物理层通信n LLC 子层：Logic Link Control Sub-layer 逻辑链路控制子层l 识别协议类型并对数据进行封装通过网络进行传输Page18LLC子层MAC子层应用层传输层网络层数据链路层物理层鼎力技术/鼎力相助数据链路层协议 数据链路层局域网、广域网协议Page19LANWA

10、N802.4802.5FDDI802.2 LLCFrameRelayPPPV.35DialonDemandX.25HDLCV.24G.703 EIA/TIA-232802.3Physical(Bits,signals,clocking)Data Link(Frames) 数据链路层设备l以太网交换机xDSL鼎力技术/鼎力相助以太网n 以太网工作在数据链路层物理层物理层物理层物理层数据链路层数据链路层数据链路层数据链路层网络层网络层网络层网络层物理层协议数据链路层协议网络层协议主机主机A A主机主机B B以太网 比特（比特（BitBit） 帧（帧（FrameFrame）包包(Packet(Pac

11、ket）数据单元数据单元鼎力技术/鼎力相助以太网的发展X-WireDIXIEEE802.3千兆以太网2.942.94兆实验性以太网兆实验性以太网1010兆以太网应用兆以太网应用1010兆以太网标准兆以太网标准100/1000100/1000兆以太网兆以太网鼎力技术/鼎力相助以太网MAC地址n 以太网地址用来识别一个以太网上的某个单独的设备或一组设备 例如：00061be3936c 000d28beb642IBMCISCO24比特（供应商标识）24比特（供应商对网卡的唯一编号）对于目的地址：0物理地址（单播地址）1逻辑地址（组播地址）鼎力技术/鼎力相助n Ethernet II帧格式以太网帧格式

12、数据链路层封装7字节6字节6字节前导码目的地址源地址类型数据帧校验序列461500字节4字节1字节2字节帧起始定界符物理层封装用来标识上层协议的类型，例如0800H表示IP协议鼎力技术/鼎力相助数据链路层-以太网地址 MAC地址有48位，华为产品前3个字节是0 x00E0FC。Page2400e0.fc01.234524 bits24 bits00e0.fc01.2345Rom厂商编号序列号鼎力技术/鼎力相助交换机的工作原理n 交换机的转发原理 初始状态 MAC地址学习 广播未知数据帧 接收方回应 交换机实现单播通信123ABC00-00-00-11-11-1100-00-00-22-22-2

13、200-00-00-33-33-33数据帧数据帧.11-11.22-22MAC地址地址接口标示接口标示.11-111123ABC00-00-00-11-11-1100-00-00-22-22-2200-00-00-33-33-33对外面的世界对外面的世界我一无所知我一无所知123ABC00-00-00-11-11-1100-00-00-22-22-2200-00-00-33-33-33我不知道我不知道00-00-00-22-22-22广播广播MAC地址地址 接口标示接口标示.11-111.22-222123ABC00-00-00-11-11-1100-00-00-22-22-2200-00-0

14、0-33-33-33数据帧数据帧.22-22.11-11MAC地址地址 接口标示接口标示.11-111.22-222123ABC00-00-00-11-11-1100-00-00-22-22-2200-00-00-33-33-33数据帧数据帧.11-11.22-22单播单播鼎力技术/鼎力相助交换机以太网接口的工作模式n 交换机以太网接口双工模式 单工 两个数据站之间只能沿单一方向传输数据 半双工 两个数据站之间可以双向数据传输，但不能同时进行 全双工 两个数据站之间可双向且同时进行数据传输n 交换机以太网接口速率 接口连接时进行协商 协商失败则无法正常通信单向传输单向传输麦克风麦克风单工单工扬

15、声器扬声器发时不收发时不收收时不发收时不发对讲机对讲机半双工半双工既收又发既收又发打电话打电话全双工全双工鼎力技术/鼎力相助n 请思考： 链路层分为哪2层？ 以太网的数据格式叫什么？ MAC地址格式？ 交换机的工作原理？小结鼎力技术/鼎力相助五 路由网络基础n 网络层功能n 网络层设备-路由器n 网络层协议IP ARP RARP ICMPPage28鼎力技术/鼎力相助网络层协议 网络层协议Page29802.4802.5FDDI802.2 LLCFrameRelayPPPV.35DialonDemandSDLCHDLCV.24G.703 EIA/TIA-232802.3IP/ICMP/ARP/

16、RARPPhysical(Bits,signals,clocking)Data Link(Frames)Network(Packets)鼎力技术/鼎力相助路由器作用n 路由器运行在网络层，核心作用是实现网络互连。n 分组数据转发 路由（寻径）：路由表建立、刷新、查找 子网间的速率适配 隔离网络，防止网络风暴，指定访问规则（防火墙） 异种网络互连Page30鼎力技术/鼎力相助网络层的功能n 定义了基于IP协议的逻辑地址n 连接不同的媒介类型n 选择数据通过网络的最佳路径鼎力技术/鼎力相助路由器工作过程Page32网络层链路层物理层封装传送接收发送路由器路由器网络层链路层物理层LAN2路由协议转换

17、路由协议转换路由器路由器LAN1解封装WAN解封装封装鼎力技术/鼎力相助路由表n 路由器中时刻维持着一张路由表，所有报文的发送和转发都通过查找路由表从相应端口发送。n 路由表可以是静态配置的，也可以是动态路由协议产生的。n 路由表包含下述内容： 目的地址 网络掩码 输出接口 下一跳Page33鼎力技术/鼎力相助一 Vlan原理与配置n VLAN概述n VLAN配置Page34鼎力技术/鼎力相助n 分割广播域 物理分割 逻辑分割n VLAN的优势 控制广播 增强网络安全性 简化网络管理广播域广播域VLAN 1VLAN 2广播域广播域VLAN概述与优势广播广播鼎力技术/鼎力相助VLAN的种类主机主

18、机A主机主机B主机主机C主机主机D交换机交换机VLANVLAN表表Port 1Port 2Port 7Port 10端端 口口所属所属VLANVLANPort1Port1VLAN5VLAN5Port2Port2VLAN10VLAN10Port7Port7VLAN5VLAN5Port10Port10VLAN10VLAN10n 静态VLAN 基于端口划分静态VLANn 动态VLAN 基于MAC地址划分动态VLAN鼎力技术/鼎力相助n VLAN的范围静态VLAN的配置2-1VLAN IDVLAN ID范围范围范围范围用途用途0 0，40954095保留保留仅限系统使用仅限系统使用用户不能查看和使用这

19、些用户不能查看和使用这些VLANVLAN1 1正常正常CiscoCisco默认默认VLANVLAN用户能够使用该用户能够使用该VLANVLAN，但不能删除它，但不能删除它2-10012-1001正常正常用于以太网的用于以太网的VLANVLAN用户可以创建、使用和删除这些用户可以创建、使用和删除这些VLANVLAN1002-10051002-1005正常正常用于用于FDDIFDDI和令牌环的和令牌环的CiscoCisco默认默认VLANVLAN用户不能删除这些用户不能删除这些VLANVLAN1006-10241006-1024保留保留仅限系统使用仅限系统使用用户不能查看和使用这些用户不能查看和使

20、用这些VLANVLAN1025-40941025-4094扩展扩展仅用于以太网仅用于以太网VLANVLAN鼎力技术/鼎力相助n 配置静态VLAN的步骤 创建VLAN 将交换机的端口加入到相应的VLAN中 验证VLAN的配置静态VLAN的配置2-2鼎力技术/鼎力相助n 创建VLAN有两种方法 VLAN数据库配置模式 全局配置模式创建VLAN2-1Switch(config)#vlan vlan-idSwitch(config-vlan)#name vlan-nameSwitch#vlan databaseSwitch(vlan)#vlan vlan-id name vlan-nameSwitch

21、(vlan)#exit添加添加VLANVLAN并命名，并命名，如不指定名称如不指定名称系统会使用默认名称系统会使用默认名称进入进入VLANVLAN数据库模式数据库模式保存退出保存退出添加一个添加一个VLANVLAN给给VLANVLAN命名，命名，此命令可选此命令可选鼎力技术/鼎力相助n 创建VLAN示例 VLAN数据库配置模式创建VLAN 全局配置模式创建VLAN创建VLAN2-2Switch#vlan databaseSwitch(vlan)#vlan 2 name test20VLAN 2 added: Name: test20Switch(vlan)#exitAPPLY complete

22、d.Exiting.添加添加VLAN2VLAN2，并命名为，并命名为test20test20；如果不指定如果不指定VLANVLAN名称，交换机自动名称，交换机自动使用默认名称使用默认名称VLAN0002VLAN0002保存退出保存退出Switch(config)#vlan 2Switch(config-vlan)#name test20命名为命名为test20test20（可选）（可选）鼎力技术/鼎力相助n 删除VLAN 使用no vlan vlan-id命令删除VLAN VLAN数据库中删除VLAN 全局模式下删除VLAN删除VLANSwitch# vlan databaseSwitch(v

23、lan)# no vlan 20Deleting VLAN 20.Switch(vlan)#exitAPPLY completed.Exiting.Switch# configure terminal Switch(config)# no vlan 20鼎力技术/鼎力相助n 将端口加入VLAN 同时将多个端口加入VLAN 还原接口为默认配置状态Switch(config)# interface interface-idSwitch(config-if)# switchport mode accessSwitch(config-if)# switchport access vlan vlan-i

24、dSwitch(config-if)# no switchport access vlan vlan-id将端口加入VLAN进入要配置的端口进入要配置的端口定义二层端口模式定义二层端口模式将端口添加到将端口添加到VLANVLAN中中将端口从某个将端口从某个VLANVLAN中删除中删除Switch(config)# interface range f0/1 10Switch(config-if-range)# switchport access vlan vlan-idSwitch(config)# default interface interface-id鼎力技术/鼎力相助n 查看所有VLA

25、N的摘要信息n 查看指定VLAN信息验证VLAN的配置Switch# show vlan briefSwitch# show vlan id vlan-id鼎力技术/鼎力相助n 需求描述 创建VLAN 10、20、30，VLAN 30命名为caiwu 如图所示将交换机端口添加到VLAN中VLAN配置实例交换机交换机VLAN 10VLAN 30VLAN 20F0/5F0/10F0/16F0/20F0/11F0/15Switch(config)#vlan 10,20Switch(config-vlan)#exit Switch(config)#vlan 30Switch(config-vlan)#

26、name caiwuSwitch(config-vlan)#exitSwitch(config)#interface range f0/5 10Switch(config-if-range)#switchport mode accessSwitch(config-if-range)#switchport access vlan 10Switch(config-if-range)#exitSwitch(config)#interface range f0/11 15Switch(config-if-range)#switchport mode accessSwitch(config-if-ran

27、ge)#switchport access vlan 20Switch(config-if-range)#exitSwitch(config)#interface range f0/16 20Switch(config-if-range)#switchport mode accessSwitch(config-if-range)#switchport access vlan 30Switch(config-if-range)#endSwitch#show vlan briefVLAN Name Status Ports- - - -1 default active Fa0/1, Fa0/2,

28、Fa0/3, Fa0/4 Fa0/21, Fa0/22,Fa0/23, Fa0/2410 VLAN0010 active Fa0/5, Fa0/6, Fa0/7, Fa0/8 Fa0/9, Fa0/1020 VLAN0020 active Fa0/11, Fa0/12, Fa0/13, Fa0/14 Fa0/15 30 caiwu active Fa0/16, Fa0/17, Fa0/18,Fa0/19 Fa0/201002 fddi-default act/unsup1003 token-ring-default act/unsup1004 fddinet-default act/unsup

29、1005 trnet-default act/unsup鼎力技术/鼎力相助n 请思考： VLAN的作用 VLAN的分类 创建VLAN的方法小结鼎力技术/鼎力相助二 Trunkn Trunk作用n Trunk的配置Page46鼎力技术/鼎力相助n 如何实现交换机之间的VLAN通信 为每一个VLAN提供一条链路？Trunk的作用2-1VLAN 30VLAN 30VLAN 20VLAN 20VLAN 10VLAN 10如果有100个VLAN怎么办呢？鼎力技术/鼎力相助n 如何实现交换机之间的VLAN通信 只使用一条链路，且通过标识来区分不同VLAN的数据Trunk的作用2-2VLAN 30VLAN

30、30VLAN 20VLAN 20VLAN 10VLAN 10接入链路接入链路中继链路中继链路v交换网络中的链路类型交换网络中的链路类型 接入链路接入链路 中继链路中继链路鼎力技术/鼎力相助n 交换机给往其他交换机的数据帧打上VLAN标识VLAN跨交换机通信过程VLAN 30VLAN 30VLAN 20VLAN 20VLAN 10VLAN 10鼎力技术/鼎力相助n 在以太网上实现中继，有两种封装类型 ISL（Cisco私有标准） IEEE 802.1qn ISL帧格式VLAN的标识DASA以太类型以太类型/长度长度数据数据CRC26字节字节ISL头头4字节字节ISL尾尾鼎力技术/鼎力相助n IE

31、EE 802.1q工作原理IEEE 802.1q中继链路中继链路接入链路接入链路802.1q 标记标记 4字节字节VLAN 20VLAN 20标准以太网帧标准以太网帧TPIDPriority CFI VLAN IDTCIDASATypeCRCDASATypeCRCTag带有带有802.1q标记的标记的以太网帧以太网帧vIEEE 802.1q帧格式帧格式12bit，可标识的，可标识的VLAN ID为为4096个个鼎力技术/鼎力相助n 配置步骤与命令 进入接口配置模式 选择封装类型 将接口配置为Trunk 指定Native VLAN（可选）Trunk的配置2-1Switch(config)#int

32、erface interface-idSwitch(config-if)#switchport trunk encapsulation isl | dot1q | negotiate Switch(config-if)#switchport mode dynamic desirable | auto | trunk | accessSwitch(config-if)#switchport trunk native vlan vlan-id鼎力技术/鼎力相助n 其他配置 禁止Trunk传送某个VLAN的数据，删除这个VLAN 允许Trunk传送某个VLAN的数据，添加这个VLAN 默认允许全部V

33、LAN的数据通过 查看接口模式、状态 ：Trunk的配置2-2Switch(config-if)#switchport trunk allowed vlan remove vlan-idSwitch(config-if)#switchport trunk allowed vlan add vlan-id Switch#show interface interface-id switchport鼎力技术/鼎力相助n 请思考 Trunk的作用是什么？ Trunk封装的2种类型？小结鼎力技术/鼎力相助n 需求描述 SW1和SW2各创建3个VLAN，VLAN 1、2、3； 交换机端口分配：VLAN 1

34、：F0/1F0/3；VLAN 2：F0/4F0/10；VLAN 3：F0/11F0/23Trunk配置实例VLAN 3VLAN 3VLAN 2VLAN 2VLAN 1VLAN 1F0/24F0/24SW1SW2F0/1F0/3F0/1F0/3F0/4F0/10F0/4F0/10F0/11F0/23F0/11F0/23鼎力技术/鼎力相助三 三层交换技术n 什么是三层交换n 传统的MLS与基于CEF的MLS的区别n 三层交换的配置Page56鼎力技术/鼎力相助n 使用三层交换技术实现VLAN间通信n 三层交换=二层交换+三层转发三层交换技术三层交换机采用硬三层交换机采用硬件来交换和路由选件来交换和

35、路由选择数据包。择数据包。如何实现？如何实现？鼎力技术/鼎力相助以太帧头以太帧头 CRC CRCIPIP包头包头 数据数据传统的MLS2-1n 3层转发过程中要重新封装2层 三层交换机上，第3层引擎处理数据流的第一个包以太帧头以太帧头IPIP包头包头 数据数据CRCCRCVLAN 1VLAN 2以太帧头以太帧头IPIP包头包头 数据数据 CRC CRC以太帧头以太帧头 CRC CRCARPARP请求与响应请求与响应鼎力技术/鼎力相助IPIP包头包头以太帧头以太帧头 CRC CRCIPIP包头包头 数据数据以太帧头以太帧头IPIP包头包头 数据数据 CRC CRC以太帧头以太帧头IPIP包头包头 数据数据CRCCRC传统的MLS2-2n 交换ASIC从3层引擎中获悉2层重写信息在硬件中创建一个MLS条目，负责重写和转发数据流中的后续数据包以太帧头以太帧头 CRC CRC 数据数据VLAN 1以太帧头以太帧头 CRC CRC一次一次路由，路由，多次多次交换交换VLAN 2鼎力技术/鼎力相助n CEF是一种基于拓扑转发的模型 转发信息库（FIB） 邻接关系表基于CEF的MLS10.10.10.2/32 VLAN 110.20.20.2/32 VLAN 2主机主机