第2讲 交换技术

广西广电网络公司高级网络技术培训主讲：王世辉©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.2第二讲以太网交换技术Bridgingvs.LANSwitching网桥是基于软件实现的，交换机是基于硬件实现的（利用ASIC芯片进行过滤选择）交换机可以认为是多端口的网桥一个网桥可以只有一个生成树实例，而交换机则有多个实例交换机的端口数一般多于网桥交换机和网桥都转发二层广播数据网桥和交换机通过每个接收到的数据帧的源地址来学习MAC地址网桥和交换机都是基于二层地址执行数据转发地址学习转发/过滤决策避免环路以太网交换机和网桥Cut-Through（直通转发/实时转发）交换机检查目的地址后立刻转发帧Fragment-Free（碎片丢弃）

检查前64字节后立即转发StoreandForward（存储转发）接收完整的帧并校验后转发TransmittingFramesLAN交换类型MAC地址表初始MAC地址表为空地址学习站点A发送帧frame到站点C.交换机从数据帧中学习到站点A的源地址，同时将该帧的来源端口E0添加到MAC地址表中。帧从站点A泛洪（flood）到除了E0以外的所有端口地址学习(Cont.)站点D发送一个帧到站点C交换机学习到一个新的地址，并将该地址添加到MAC表中从站点D发往站点C的帧被泛洪到除了端口E3以外的所有端口过滤帧站点A发送一个帧到站点C.目的地址是可知的，不再泛洪该帧过滤帧(Cont.)站点A发送一个帧到站点B.交换机的MAC表中已经有站点B的地址StationDsendsabroadcastormulticastframe.Broadcastandmulticastframesarefloodedtoallportsotherthantheoriginatingport.广播和组播帧©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.13冗余拓扑Redundanttopologyeliminates（消除）singlepointsoffailure.Redundanttopologycausesbroadcaststorms,multipleframecopies,andMACaddresstableinstabilityproblems.冗余拓扑HostXsendsabroadcast.Switchescontinuetopropagatebroadcasttrafficoverandover.广播风暴HostXsendsaunicastframetorouterY.MACaddressofrouterYhasnotbeenlearnedbyeitherswitchyet.RouterYwillreceivetwocopiesofthesameframe.多帧拷贝HostXsendsaunicastframetorouterY.MACaddressofrouterYhasnotbeenlearnedbyeitherswitch.SwitchesAandBlearntheMACaddressofhostXonport0.TheframetorouterYisflooded.SwitchesAandBincorrectlylearntheMACaddressofhostXonport1.MAC数据库稳定性©2002,CiscoSystems,Inc.Allrightsreserved.18生成树协议Spanning-TreeProtocol通过将交换机的特定端口置成阻塞状态，从而提供一个无环路的冗余网络拓扑Spanning-TreeProtocol（生成树协议）生成树术语STPSTP协议是一种网桥协议，它使用STA来动态地找出冗余链路，并创建生成树拓扑数据库。网桥之间相互交换BPDU信息，以检测出网络中的环路，然后通过关闭所选择的网桥接口来删除这些环路。Rootbridge根桥是桥ID最低的网桥。对于STP来说，关键的问题是为网络中所有的交换机推选一个根桥，并让根桥成为网络中的焦点。在网络中，所有其他的决定——比如哪一个端口要被阻塞，哪一个端口要被置为转发模式——都是根据根桥的判断来做出选择的。生成树术语(Cont.)BPDU所有的交换机相互之间都交换信息，并利用这些信息来选出根交换机，也根据这些信息来进行网络的后续配置。每台交换机都对桥协议数据单元（BridgeProtocolDataUnit,BPDU）中的参数进行比较，它们将BPDU传送给某个邻居，并在其中放入它们从其他邻居那里收到的BPDU。桥IDSTP利用它来跟踪网络中的所有交换机。桥ID是由桥优先级（在所有的的Cisco交换机上，默认的优先级为32768）和基本MAC地址的结合来决定的。在网络中，桥ID最低的网桥就成为根桥。生成树术语(Cont.)非根桥除了根桥外，其他所有的网桥都是非根桥。它们相互之间都交换BPDU，并在所有交换机上更新STP拓扑数据库，以防止环路并对链路失效采取补救措施。根端口根端口是指直接连到根桥的链路所在的端口，或者到根桥的路径最短的端口。如果有多条链路连接到根桥，就通过检查每条链路的带宽来决定端口的开销，开销最低的端口就成为根端口。如果多条链路的开销相同，就使用桥ID小一些的那个桥。如果多条链路来自同一台设备，就使用端口号最低的那条链路。生成树术语(Cont.)指定端口根端口或者有最低开销的端口就是指定端口，指定端口被标记为转发端口。端口开销当两台交换机之间有多条链路且都不是根端口时，就根据端口开销来决定（指定端口），链路的开销取决于链路的带宽。非指定端口非指定端口是指开销比指定端口高的端口，非指定端口将被置为阻塞状态，它不是转发端口。转发端口指能够转发帧的端口。阻塞端口阻塞端口是指不能转发帧的端口，这样做是为了防止产生环路。然而，被阻塞的端口将始终监听帧。每个网络一个根桥每个非根桥一个根端口每个网段一个指定端口非指定端口不工作生成树操作Bpdu=BridgeProtocolDataUnit

(default=senteverytwoseconds)根桥=具有最小桥ID的桥桥ID=

Intheexample,whichswitchhasthelowestbridgeID?生成树协议：

根桥选举生成树桥ID桥协议数据单元(BPDU)BPDU负责：选举一个根桥确定环路的位置阻塞环路感知拓扑改变监视生成树状态Spanning-treetransitseachportthroughseveraldifferentstates:生成树端口状态生成树端口状态阻塞（Blocking）被阻塞的端口将不能转发帧，它只是监听BPDU。设置阻塞状态的意图是防止使用有环路的路径。当交换机加电时，默认情况下所有的端口都处于阻塞状态。监听（Listening）端口都监听BPDU，以确信在传送数据帧之前，在网络上没有环路产生。处在监听状态的端口在没有形成MAC地址表时就准备转发数据帧。学习（Learning）交换机端口监听BPDU，并学习交换式网络中的所有路径。处在学习状态的端口形成了MAC地址表但不能转发数据帧。生成树端口状态转发（Forwarding）在桥接的端口上，处在转发状态的端口发送并接收所有的数据帧。如果在学习状态结束时，端口仍然是指定端口或根端口，它就进入转发状态。禁用（Disabled）从管理上讲，在禁用状态的端口不能参与帧的转发或形成STP。在禁用状态下，端口实质上是不工作的。生成树端口状态生成树路径开销Four-StepSpanning-Tree

DecisionProcessLowestroot