第17讲-局域网技术课件

第17讲局域网技术主讲：xx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。2谢谢欣赏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

3谢谢欣赏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4谢谢欣赏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5谢谢欣赏交换机的三个功能地址学习帧的转发/过滤回路防止6谢谢欣赏交换机如何学习主机的位置最初开机时MAC地址表是空的MAC地址表0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3ABCD7谢谢欣赏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)0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0:0260.8c01.1111E0E1E2E3DCBAMAC地址表8谢谢欣赏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)0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0:0260.8c01.1111E3:0260.8c01.4444E0E1E2E3DCABMAC地址表9谢谢欣赏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E0:0260.8c01.1111E2:0260.8c01.2222E1:0260.8c01.3333E3:0260.8c01.44440260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3XXDCABMAC地址表10谢谢欣赏主机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0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3DCABE0:0260.8c01.1111E2:0260.8c01.2222E1:0260.8c01.3333E3:0260.8c01.4444广播帧和多点传送帧MAC地址表11谢谢欣赏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

Y12谢谢欣赏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13谢谢欣赏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

Y14谢谢欣赏

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

Y15谢谢欣赏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

广播16谢谢欣赏回路的解决办法: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x17谢谢欣赏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18谢谢欣赏开销（Cost）值19谢谢欣赏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x指派端口(F)根端口(F)指派端口(F)非指派端口(B)根桥非根桥SWXSWY100baseT10baseT生成树要求20谢谢欣赏生成树操作21谢谢欣赏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22谢谢欣赏交换机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

BPDUBPDU=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23谢谢欣赏交接机Y缺省的优先级

32768MAC0c0022222222交换机X缺省的优先级32768MAC0c0011111111Rootbridgex端口0端口1端口0端口1100baseT10baseT

指派端口(F)根端口(F)非指派端口(B)指派端口(F)端口状态24谢谢欣赏连接速率 开销(修订的IEEE规范)开销(旧IEEE规范)----------------------------------------------------------------------------------------------------10Gbps 2 1 1Gbps 4 1100Mbps 19 1010Mbps 100 100

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25谢谢欣赏交换机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?

100baseT100baseT生成树26谢谢欣赏端口

0

100baseT100baseT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3276827谢谢欣赏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28谢谢欣赏交换机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110baseTx100baseTRootBridge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29谢谢欣赏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30谢谢欣赏全双工

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31谢谢欣赏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32谢谢欣赏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33谢谢欣赏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34谢谢欣赏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35谢谢欣赏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)#interfacegig1/136谢谢欣赏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)#interfacegig1/1

switch(config-if)#descriptiontest

switch(config-if)#endswitch#showintgig1/1GigabitEthernet1/1isdown,lineprotocolisdown(notconnect)HardwareisGigabitEthernetPort,addressis000d.bc78.2d00(bia000d.bc78.2)Description:test37谢谢欣赏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}38谢谢欣赏具体配置如下switch(config)#intgig2/1switch(config-if)#speed100switch(config-if)#duplexfullswitch(config-if)#intgig2/2switch(config-if)#speedautoswitch(config-if)#interfaceGigabitEthernet3/5switch(config-if)#speednonegotiateswitch#showintgig2/139谢谢欣赏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

40谢谢欣赏switch(config)#ipdefault-gatewayswitch(config)#

ipdefault-gateway{ipaddress}配置交换机缺省网关41谢谢欣赏设置双工模式switch(config)#interfacee0/1switchconfig-if)#duplex{auto|full|full-flow-control|half}42谢谢欣赏switch#shmac-address-tableNumberofpermanentaddresses:0Numberofrestrictedstaticaddresses:0Numberofdynamicaddresses:6Address DestInterface TypeSourceInterfaceList-------------------------------------------------------------------------------------------------00E0.1E5D.AE2FEthernet0/2 DynamicAll00D0.588F.B604FastEther