二三层交换机设计原理及转发流程（36页)ppt课件

1、二三层交换机设计原理及转发流程柏杰先 3694目录根本概念集线器、交换机、路由器交换原理及转发过程常见的根本配置网络分层概念网络分层概念 七层：运用层， telnet/ftp/路由协议。 四层：传输层，TCP/UDP协议。 三层：网络层，通常是IP，数据包成为报文。 二层：链路层，比如说以太网，数据包称为帧。 一层：物理层。以太网头IP头L2 HEADERL3 HEADERDATAL4 HEADERTCP头链路层链路层：担任直接相连的网络设备之间的通讯二层设备：衔接同类型的链路网段，如两个以太网的物理网段L2L1L2L2L1L3L3链路层地址在以太网运用的地址是MAC地址(48 bit二进制的

2、地址)，可划分为单播地址、多播地址和广播地址。6字节数字，如 00-50-FC-1F-C0-3A第一字节最低位为0，如 00-e0-fc-00-00-06，单播地址。第一字节最低位为1，如 01-e0-fc-00-00-06，多播地址。特殊地址 ：FF-FF-FF-FF-FF-FF广播地址MAC地址没有层次关系，一切的MAC地址只需数值的不同，没有网络上的包含关系一个MAC地址独一代表网络上的一个点链路层链路层网络是一个平面的网络：没有层次关系等于HUBHUBHUB网络层网络层：担任一个网络内的通讯三层设备：衔接多个IP网段3层交换机/路由器L2L1L3L2L1L3L2L2L3/8/8网络层地

3、址IP地址：4字节数字IP地址有层次关系/8 是一个大网络地址/16 是其中的一个子网3/16 是这个子网中的一个主机地址55/16是这个子网中的广播地址网络地址主机地址掩码长度网络层在网络层，才可以组建大型网络31/8/16目录根本概念集线器、交换机、路由器交换原理及转发过程常见的根本配置网络设备主要类型集线器 Hub2层交换机 L2 Switch3层交换机 L3 Switch路由器 Router集线器物理层以太网设备，没有智能简单的硬件实现简单的功能把每个端口收到的报文向一切其他端口广播，就象一个分线盒“共享10M交换机由硬件芯片执行数据帧或报文转发的数据通讯设备，分为二层交换机和三层交换

4、机通常接口单一，主要就是以太网硬件强大，软件较简单转发才干高：10万-1000万PPS三层交换机也逐渐实现了复杂的功能和多种协议二层交换机二层交换机 有少量的智能，可以学习MAC地址，准确转发。 能够支持生成树协议，可以防止多个以太网段之间出现环路“独占10M/100M。三层网络设备三层交换机有很强的智能，功能类似于路由器通常用CACHE替代路由表，容量较小路由器Router经过IP路由做转发，可跨越大型的、各种链路类型的网络。 路由器传统路由器的转发才干较低：1万-10万PPS以前，广域网的带宽也低：9.6K, 64K，128K，2M.当前的高端路由器也采用高速硬件来实现高效率的转发接口类型

5、交换机： 以太网为主路由器： 同步串口，异步串口，10/100M以太网，ATM, E1/E3/PRI，T1/T3，HSSI，BRI 高端路由器/交换机：100M/1G/10G以太网, 255M/622M/2.5G POS, 155M/622M ATM二层交换机主要构造软件： 二层硬件： 二层 一层 STP等协议以太网交换物理接口传统路由器主要构造软件： 七层 四层 三层 二层硬件： 一层 IP转发物理接口TCP/UDP 路由协议 链路协议三层交换机主要构造软件： 七层 四层 三层 二层硬件： 三层 二层 一层 IP以太网交换物理接口TCP/UDP 路由协议 以太网协议IP交换路由表的区别交换机

6、往往运用CACHE表装载主机路由，大约几千条。主机路由用HASH算法做准确匹配。另外有少量网段路由，可做最正确匹配路由器通常路由转发表包含了一切可用路由，做最正确匹配交换机路由表维护交换机的芯片路由表是一个CACHE上层软件产生路由时不参与芯片路由表芯片处置报文时，没有找到路由，产生一个CACHE-MISS，上报CPUCPU查软件路由表，得到一个主机路由，参与芯片路由表以后，到这个主机的报文就可以做高速转发了交换机路由表维护三层芯片CPU2 CACHE-MISSRTRT1 没有路由3 查软件路由表4 提交硬件软件目录根本概念集线器、交换机、路由器交换原理及转发过程常见的根本配置交换的原理计算机

7、发包二层交换三层交换笼统过程计算机计算机上的 IP模块发包时，检查目的地址能否在本地网段： DestIP & Mask = MyIP & Mask ？本地包直接发远方包要查路由表，发送给路由器HUB路由器/24/24/240/24三层转发的原理1 、经过路由协议或配置得到远方网段的路由2 、链路层把收到的IP报文上交给IP层3、 IP层按路由做转发4 、链路层把帧发送到邻居二层转发的原理一MAC学习: 从端口收到的帧中读出MAC地址，得到它们的对应信息HUBMAC1MAC2MAC3MAC4port1port2port3port4FDB表MAC1 : Port1 MAC2 : Port2MAC3

8、,MAC4 : Port3MAC5,MAC6,MAC7 : Port4三层转发的原理二链路层把收到的IP报文上交给IP层M1, M2, IPL2L1L2L3L3IP1, IP2, ICMPDATA以太网头，从M1发送到M2IP头，从IP1()发送到IP2()H1 IP=MAC=M1 IP=0MAC=M2R1ETHIPDATAIPDATA三层转发的原理三IP层按路由做转发目的IP=转发表得到路由： /24 下一跳0 出口e2路由1：/8 路由2：/24 路由3：/24路由表的“最正确匹配把报文交以太网接口e2向0发送三层转发的原理四链路层把帧发送到邻居M2, M3, IPL2L1L2L3IP1,

9、 IP2, ICMPDATA以太网头，从M1发送到M2IP头，从IP1()发送到IP2()R2 IP=0MAC=M3 IP=0MAC=M2R1ETHIPDATAIPDATAL3MAC地址变了，而IP地址都没有变！三层转发的原理五/240/24/24接口e10/24接口e20/24R1R2R3H1H20/24源IP和目的IP都不断不变源MAC和目的MAC在每个网段间都要改动 M1-M2 M2-M3 M3-M4 M4-M5三层转发过程总结链路层收到一个以太网帧检查校验和等参数能否合法假设目的MAC地址不是我的，也不是组播和广播MAC，就忽略假设不支持二层转发删除帧头，把数据部分按帧头里的协议类型交上层协议处置如IPIP层收到IP包就是以太网帧的数据检查校验和等参数能否合法假设IP地址是接口IP地址之一，阐明是本地报文，按IP头里的协议类型交上层协议处置如TCP三层转发过程总结否那么，用目的IP地址查转发表有路由那么交“出接口对应的链路协议发出，没有路由那么丢弃链路协议(以太网)得到这个要发出的IP包，以及出接口和下一跳IP地址信息在IP包前面添加以太网帧头，源MAC地址是我的MAC地址，目的MAC地址是下一跳的 MAC地址用下一跳IP地址查ARP表得到，发出。假设