交换机基础课件

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第3章

交换机基础

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本章内容

3.1交换机基本原理及基本操作

3.2管理交换网络中的冗余链路

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3.1交换机基本原理及基本操作

本节目标

通过本章的学习，您应该掌握以下内容：

-能描述2层交换（桥接）的运作

-能描述Catalyst1900系列交换机反对运作

-清楚Catalyst1900系列交换机的出厂缺省配置

-配置Catalyst1900系歹（J交换机

-利用show命令确认Catalyst1900系列交换机的配置和运作

-Catalyst2950系列交换机

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交换机

交换机是一种具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产

品。

二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息,

根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录

在自己内部的一个地址表中。

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交换抄组件

Flash/

NVRAM

CPU|Interface|

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局域网交换机分类

以大网交换机；

令牌环交换机；

FDDI交换机；

ATM交换机；

快速以太网交换机等

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交换机的三个功能

-地址学习

-帧的转发/过滤

-回路防止

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交换机如何学习主机的位置

MAC地址表

0260.8c01.22220260.8c01.4444

•最初开机时MAC地址表是空的

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交换机如何学习主机的位置

MAC地址表

E0:0260.8c01.1111

0260.8c01.22220260.8c01.4444

・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）

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交换机如何学习主机的位置

MAC地址表

E0:0260.8c01.1111

E3:0260.8c01.4444

0260.8c01.22220260.8c01.4444

•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E03

•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）

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交换机如何过滤帧

MAC地,土止表

E0:0260.8c01.1111

E2:0260.8c01.2222

0260.8c01.22220260.8c01.4444

•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

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广播帧和多点传送帧

MAC地址表

E0:0260.8c01.1111

E2:0260.8c01.2222

E1:0260.8c01.3333

E3:0260.8c01.4444

0260.8c01.11110260.8c01.3333

0260.8c01.22220260.8c01.4444

•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

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影响交换机转发速率的参数

端口线速交换

机器MAC地址表大小

专门用于处理数据包转发的ASIC芯片

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交换机互连方式

级联：

通过交换机的普通端口通过普通线缆

简单联接起来

堆叠.

通日储叠线缆将交换机的背板连接起

来，扩大级联带宽

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堆叠一菊花链

a@

Power®nn1®Link/ACT

UPDOWN

M2131

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堆叠■主从式

rvtaosi

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转发方式

直通式

存储转发式

无碎片直通式（更高级的直通式转发）

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直通式

直通式(CutThrough)方式在输入端口检测到一个数据包后，只检

查其包头，取出目的地址，通过内部的地址表确定相应的输出端

口，然后把数据包转发到输出端口.这样就完成了交换。因为它

只检查数据包的包头(通常只检查14个字节)。

SBI

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存储转发式

存储转发(StoreandForward)是计算机网络领域使用得最为广泛

的技术之一，在这种工作方式下.交换机的控制器先缓存输入到

端口的数据包，然后进行CRC校验，滤掉不正确的帧，确认包正确

后，取出目的地址，通过内部的地址表确定相应的输出端口，然

后把数据包转发到输出端口。

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无碎片直通式

无碎片直通(FragmentFreeCutThrough)(或片断转发)是介于直

通式和存储转发式之间的—种解决方案，它检查数据包的长度

是否够64Bytes(512bit)如果小于64Bytes,说明该包是碎片

(即在信息发送过程中由于冲突而产生的残缺不全的帧)，则丢

弃该包，如果大于64Bytes,则发送该包。该方式的数据处理速度

比存储转发方式快，但比直通式慢。Cisco-Catl900的缺省模式。

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常用的交换机配置方法

TFTP

PConsole

任何Interface

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连接到console

1.PC机ComZ7一配置线一交换机Console口

2.PC超级终端程序

3.PCCom口的配置:

波特率9600,数据位8,奇偶校验no,停止位1,流量控制no

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交换机的操作模式

EXEC模式：

1.用户模装［主机名〉］:可以执行EXEC命令的一部分

2.特权模式［主机名划：可以执行全部的EXEC命令

)-------------------------------------洛阳师范学院

交换机的操作模式

1.进入特权模式

Switch>enable

Switch#

2.返回用户模式

Switch#disable或

Switch#exit

PressRETURNtogetstarted!

Switch>

)-------------------------------------洛阳师范学院

交换机的操作模式

配置模式:

全局配置模式、主机g(config)#]:配置交换机的整体

子模式:

1.接口配置模式\主机名9GM\gCN和配置交换机的

接口参数

2.心力就置模式[主机名(configwlan)#]:废7置交换

机的VLAN参数

!o-----------------------------------------------------------------------洛阳师范学院

交换机的操作模式

1.进入全局配置模式下

Switch#configureterminal

Switch(config)#exit

Switch#

2.进入接口配置模式

Switch(config)#interfacefastEthernet0/1

Switch(config-if)#exit

Switch(config)#

)------------------------------------洛阳师范学院

交换机的操作模式

从子模式下直接返回特权模式

Switch(config-if)#end

Switch#

）-------------------------------------洛阳师范学院

交换机操作率助特点

1.支持命令简写（按TAB键将命令补充完整）

2.在每种操作模式下直接输入“？”显示该模式下所有

的命令

3.命令空格“？”显示命令参数并对其解释说明

4.字符显示以该字符开头的命令

5.命令历史缓存：

（Ctrl+P）显示上一条命令，（Ctrl+N）显示下一条命令

6.错误提示信息

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配置交换机的主机名

Switch(config)#hostnameS1900

S1900(config)#

)-------------------------------------洛阳师范学院

配置交换机口令

配置交换机的登陆密码

S1900(config)#enablepassword/secretlevel1

star

“password”表示输入的是明文形式的口令

配置交换机的特权密码

S1900(config)#enablepassword/secretlevel15

Star

"secret”表示输入的是密文形式的口令

4战lo--------------------------------------------洛阳师范学院

常用的交换机配置命令

为交换机分配管理IP地址

S1900(config)#interfacevlan1

S1900(config-if)#ipaddress{IPaddress){IP

subnetmask}

将接口启用

S1900(config-if)#noshutdown

将接口关闭

S1900(config-if)#shutdown

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配置交换机

-Catalyst1900

・菜单界面

•基于Web的管理

VSM(VisualSwitchManager)

•IOS命令行界面

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Catalyst1900系列的缺省配置

-IP地址：

-CDP:开启

-交换模式:片断转发

-lOObaseT端口：自动协商双工模式

-lObaseT端口：半双工

-生成树协议:开启

-控制台密码:无

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Catalyst1900系歹U的端口

Cat1912Cat1924

10baseT端口eO/1toeO/12eO/1toeO/24

AUI端口eO/25eO/25

faO/26(portA)faO/26(portA)

100baseT级连端口

faO/27(portB)faO/27(portB)

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Catalyst1900系歹U的端口

Svvitch#showrunSswitch#showspan

Buildingconfiguration...PortEthernet0/1ofVLAN1isForwarding

Currentconfiguration:Portpathcost100,Portpriority128

Designatedroothaspriority32768,address0090.8673.3340

Designatedbridgehaspriority32768,address0090.8673.3340

interfaceEthernet0/1DesignatedportisEthernet0/1,pathcost0

Timers:messageage20,forwarddelay15,hold1

interfaceEthernet0/2

switch#showvlan-membership

PortVLANMembershipTypePortVLANMembershipType

15Static131Static

21Static141Static

31Static151Static

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配置交换机

-配置模式

全局配置模式

switch#confterm

switch(config)#

端口配置模式

switch(config)#interfaceeO/1

switch(config-if)#

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配置交换机IP地址

switch(config)#

ipaddress{ipaddress}{mask}

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配置交换机IP地址

switch(config)#

ipaddress{ipaddress}{mask}

switch(config)#ipaddress1

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配置交换机缺省网关

switch(config)#

ipdefault-gateway{ipaddress}

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配置交换机缺省网关

switch(config)#

ipdefault-gateway{ipaddress}

switch(config)#ipdefault-gateway

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显示交换机IP地址

switch#showip

IPaddress:1

Subnetmask:

Defaultgateway:

ManagementVLAN:1

Domainname:

Nameserver1:

Nameserver2:

HTTPserver:Enabled

HTTPport:80

RIP:Enabled

switch#

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设置双工模式

switch(config)#interfaceeO/1

switch(config-if)#

duplex{auto|full|full-flow-control|half}

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设置双工模式

switch(config)#interfaceeO/1

switch(config-if)#

duplex{auto|full|full-flow-control|half}

switch(config-if)#duplexhalf

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显示双工信息

wg_sw_a#shinterfaces

Ethernet0/1isEnab)ed

HardwareisBuiIt•*in10Base-T

Addressis0090.8673.3341

MTU1500bytes,BW10000Kbits

802.IdSTPState:Forward!ngForwardTransitions:1

Portmonitoring:DisabIcd

Unknownunicastflooding:EnabIed

Unregisteredmulticastflooding:EnabIed

Description:

DupIexsetting:HaIfdup1ex

Backpressure:DisabIed

ReceiveStatisticsTransmitStatistics

Tota1goodframes44841Totalframes404502

Tota1octets4944550Totaloctets29591574

Broadcast/mu1ticastframes31011Broadcast/mu1ticastfr2imes390913

Broadcast/mu1ticastoctets3865029Broadcast/mu1ticastoctets28478154

Goodframesf0rwarded44832Deferra1s0

Framesfi1tered9Singleco11isions0

Runtframes0Mu1tip1eco11isions0

Nobufferdiscards0Excessiveco11isions0

Queuefu11discards0

Errors:Errors:

FCSerrors0Lateco11isions0

A1ignmenterrors0Excessivedeferrals0

Giantframes0Jabbererrors0

Addressviolations0Othertransmiterrors0

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双工不匹配

-连接的两个端口人工地设置了不同的双工参数

-交换机端口为自动协商模式，连接到端口的另一端设

为不自动协商的全双工模式，会导致交换机的端口置

于半双工模式

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FCS和延迟冲突错误

wg_sw_a#showinterfaces

Ethernet0/1isEnabIed

HardwareisBuiIt-inlOBase-T

Addressis0090.8673.3341

MTU1500bytes,BW10000Kbits

802.IdSTPState:ForwardingForwardTransitions:1

Portmonitoring:DisabIed

Unknownunicastflooding:Enab1ed

UnregisteredmuIticastflooding:EnabIcd

Description:

DupIexsetting:HalfdupIex

Backpressure:DisabIed

ReceiveStatisticsTransmitStatistics

Tota1goodframes44841Totalframes404502

Tota1octets4944550Totaloctets29591574

Broadcast/mu1ticastframes31011Broadcast/mu1ticastframes390913

Broadcast/mu1ticastoctets3865029Broadcast/mu1ticastoctets28478154

Goodframesforwarded44832Deferra1s0

Framesfi1tered9Sing1eco11isions0

Runtframes0Mu1tip)eco11isions0

Nobufferdiscards0Excessivecollisions0

Queuefu11discards0

ErrorsErrors:

FCSerrors0Lateco11isions0

Alignmenterrors0Excessivedeferra1s0

Giantframes0Jabbererrors0

Addressviolations0Othertransmiterrors0

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管理MAC地址表

switch#showmac-address-table

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管理MAC地址表

switch#showmac-address-table

switch#shmac-address-table

Numberofpermanentaddresses:0

Numberofrestrictedstaticaddresses:0

Numberofdynamicaddresses:6

AddressDestInterfaceTypeSourceInterfaceList

00E0.1E5D.AE2FEthernet0/2DynamicAII

00D0.588F.B604FastEthernet0/26DynamicAI

00E0.1E5D.AE2BFastEthernet0/26DynamicAI

0090.273B.87A4FastEthernet0/26DynamicAI

00D0.588F.B600FastEthernet0/26DynamicAI

AII

00D0.5892.38C4FastEthernet0/27Dynamic

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设置永久MAC地址

switch(config)#

mac-address-tablepermanent{mac-addresstypemodule/port}

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设置永久MAC地址

switch(config)#

mac-address-tablepermanent{mac-addresstypemodule/port}

switch(config)#mac-address-tablepermanent2222.2222.2222ethernet0/3

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设置永久MAC地址

switch(config)#

mac-address-tablepermanent{mac-addresstypemodule/port}

switch(config)#mac-address-tablepermanent2222.2222.2222ethernet0/3

switch#shmac-address-table

Numberofpermanentaddresses:1

Numberofrestrictedstaticaddresses:0

Numberofdynamicaddresses:4

AddressDestInterfaceTypeSourceInterfaceList

00E0.1E5D.AE2FEthernet0/2DynamicAll

2222.2222.2222Ethernet0/3PermanentAll

00D0.588F.B604FastEthernet0/26DynamicAll

00E0.1E5D.AE2BFastEthernet0/26DynamicAll

00D0.5892.38C4FastEthernet0/27DynamicAll

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设置受限的静态MAC地址

switch(config)#

mac-address-tablerestrictedstatic{mac-addresstypemodule/portsrc-if-list}

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设置受限的静态MAC地址

switch(config)#

mac-address-tablerestrictedstatic{mac-addresstypemodule/portsrc-if-list}

switch(config)#mac-address-tablerestrictedstatic1111.1111.1111eO/4eO/1

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设置受限的静态MAC地址

switch(config)#

mac-address-tablerestrictedstatic{mac-addresstypemodule/portsrc-if-list}

switch(config)#mac-address-tablerestrictedstatic1111.1111.1111eO/4eO/1

switch#shmac-address-table

Numberofpermanentaddresses:1

Numberofrestrictedstaticaddresses:1

Numberofdynamicaddresses:4

AddressDestInterfaceTypeSourceInterfaceList

1111.1111.1111Ethernet0/4StaticEtO/1

00E0.1E5D.AE2FEthernet0/2DynamicAll

2222.2222.2222Ethernet0/3PermanentAll

00D0.588F.B604FastEthernet0/26DynamicAll

00E0.1E5D.AE2BFastEthernet0/26DynamicAll

00D0.5892.38C4FastEthernet0/27DynamicAll

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配置端口安全性

switch(config-if)#

portsecure[max-mac-countcount]

•将一个端口配置为一个有安全设定的端口

・定义该端口在MAC地址表中对应MAC地址的最多条数

•可以定义1到132

•缺省为132

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配置端口安全性

switch(config-if)#

portsecure[max-mac-countcount]

•将一个端口配置为一个有安全限制的端口

・定义该端口在MAC地址表中对应MAC地址的最多条数

•可以定义1到132

•缺省为132

switch(config)#interfaceeO/4

switch(config-if)#portsecuremax-mac-count1

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配置端口安全性

switch#showmac-address-tablesecurity

switch#showmac-address-tablesecurity

Actionuponaddressviolation:Suspend

InterfaceAddressingSecurityAddressTableSize

Ethernet0/1DisabledN/A

Ethernet0/2DisabledN/A

Ethernet0/3DisabledN/A

Ethernet0/4Enabled1

NfA

Ethernet0/5Disabled/

N/A

Ethernet0/6Disabled/

N/A

Ethernet0/7DisabledN/A

/

Ethernet0/8DisabledN/A

/

Ethernet0/9DisabledNfA

/

Ethernet0/10DisabledN/A

/

Ethernet0/11DisabledN/A

/

Ethernet0/12Disabledf

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配置端口安全性

switch#showmac-address-tablesecurity

switch#showmac-address-tabl^ecuritv

Actionuponaddressviolation:Suspend

InterfaceAddressingSecurityAddressTableSize

Ethernet0/1DisabledN/A

Ethernet0/2DisabledN/A

Ethernet0/3DisabledN/A

Ethernet0/4Enabled1

NfA

Ethernet0/5Disabled/

N/A

Ethernet0/6Disabled/

N/A

Ethernet0/7DisabledN/A

/

Ethernet0/8DisabledN/A

/

Ethernet0/9DisabledNfA

/

Ethernet0/10DisabledN/A

/

Ethernet0/11DisabledN/A

/

Ethernet0/12Disabledf

switch(config)#address-violation{suspend|disable|ignore}

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ShowVersion命令

wg_sw_a#showversion

CiscoCatalyst1900/2820EnterpriseEditionSoftware

VersionV8.01.01

Copyright(c)CiscoSystems,Inc.1993・1998

ROM:SystemBootstrap,Version3.03

wg_sw_duptimeis8day(s)17hour(s)53minute(s)25second(s)

ciscoCatalyst1900(486sxl)processorwith2048K/1024Kbytesofmemory

Hardwareboardrevisionis1

UpgradeStatus:Noupgradecurrentlyinprogress.

ConfigFileStatus:Filewgswd.cfgdownloadedfrom10.1.1.1

27FixedEthernet/1EEE802.3interface(s)

BaseEthernetAddress:00-90-86-73-33-40

wg_swa#

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管理配置文件

将配置文件发送到一个TFTP服务器：

switch#

copynvramtitp://host/dstfile

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管理配置文件

将配置文件发送到一个TFTP服务器：

switch#

copynvramtftp://host/dstfile

从一个TFTP服务器下载配置文件：

switch#

copytftp\llhostlsrcfilenvram

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管理配置文件

将配置文件发送到一个TFTP服务器：

switch#

copynvramtftp://host/dstfile

从一个TFTP服务器下载配置文件：

switch#

copytitp://host/srcfilenvram

switch#copynvramtftp://l/wgswd.cfg

Configurationuploadissuccessfullycompleted

switch#copyt/wgswd.cfgnvram

TFTPsuccessfullydownloadedconfigurationfile

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清除NVRAM

switch#deletenvram

将系统配置恢复为出厂缺省值.

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3.2管理交换网络中的冗余链路

本节内容

・交换网络中的冗余链路

•生成树协议STP(SpannningTreeProtocol)一

IEEE802.1d

・快速生成树协议RSTP(RapidSpannningTree

Protocol)一IEEE802.Iw

•酉己置STP、RSTP

•以太网链路聚合

•酉己置aggregateport

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交换机网络中的冗余链路

PCIPC2

使用备份连接，可以提高网络的健全性、稳定性。

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产生环路

PCIPC2

环路问题将会导致：广播风暴、多帧复制及MAC

地址表的不稳定等问题。

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解决方法

PCIPC2

临时关闭网络中冗余的链路

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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

-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

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广播风暴

服务器/主机X路由器Y

网段1

广播

交换机B

网段2

主机X发送一广播信息

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广播风暴

主机X发送一广播信息

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广播风暴

服务器/主机X

交换机A

交换机不停地发出广播信息

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重复帧

服务器/主机X单点帧路由器Y4匚

网段1

交换机A交换机B

网段2

・主机X发送一单点帧给路由器Y

•路由器Y的MAC地址还没有被交换机A和B学习到

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重复帧

网段2

・主机X发送一单点帧给路由器Y

•路由器Y的MAC地址还没有被交换机A和B学习到

•路由器Y会收到同一帧的两个拷贝

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MAC地址表不稳定

路由器Y

服务器/主机x

网段1

单点帧一

端口0

交换机B

端口1

网段2

・主机X发送一单点帧给路由器Y

­路由器Y的MAC地址还没有被交换机A和B学习到

•交换机A和