网络设备配置与管理（第3版）课件汇 邱洋 01 认识网络-04 提高交换式网络的可靠性

01认识网络计算机网络技术与应用探索计算机网络定义多台独立计算机通过通信线路连接，实现资源共享和信息传递，由网络系统软件统一管理。计算机网络重要性作为物联网、云计算等基础平台，支撑电商、移动支付等应用，需专业人员建设和维护。网络技术职业以校园网项目为实例，学习网络设备配置与管理，追求高效网络服务和信息共享，需具备相关技术素质。认识网络体系结构01任务1认识网络体系结构

网络体系结构定义网络中实体互联规则，确保不同系统通信兼容，提供互联规范和标准。协议概念协议是规则集合，允许不同系统间实体通信，确保数据交换有序进行。OSI/RM模型

网络互不兼容问题20世纪80年代末和90年代初，网络规模和数量迅猛增长，但因基于不同硬件和软件实现，导致网络互不兼容，不同标准网络间通信困难。

OSI/RM参考模型提出为解决问题，ISO于1984年发表OSI/RM参考模型，定义开放系统互联模型，助厂商开发兼容网络产品。

OSI七层模型OSI/RM模型共七层，从下往上依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。OSI/RM模型各层的功能当接收数据时，数据自下而上传输；当发送数据时，数据自上而下传输。下面简要介绍这几个层次

物理层物理层是OSI最低层，提供物理连接，建立在物理介质上，有机械电气接口，服务含物理连接、比特顺序化和数据电路标识。

数据链路层数据链路层以帧为单位传输数据，主要任务是数据封装和链接建立，功能包括连接管理、帧构成、定界同步、流量控制及差错检测恢复。

网络层网络层解决网际通信，功能含路由选择、流量与拥挤控制、网络连接管理等。OSI/RM模型各层的功能传输层传输层解决网络间数据传输质量问题，提高网络层服务质量，提供可靠端到端传输，涉及TCP等协议，功能包括地址映像、多路复用等。会话层会话层利用传输层提供会话服务，功能包括会话与传输连接映射、数据传送、连接恢复和释放、会话管理、令牌管理及活动管理。表示层表示层用于管理数据表示方式，屏蔽通信双方数据表示差异，功能包括数据语法转换、语法表示、连接管理、加密和压缩。应用层应用层是OSI模型最高层，解决程序应用问题，直接面对用户应用，包含通信所需协议和功能，如FTP、SMTP、POP等。数据的封装和解封装过程

数据封装过程数据封装是为网络传输将协议数据单元封装在协议头和尾中的过程，OSI七层模型每层PDU由协议头、尾及数据构成。数据的封装和解封装过程：封装与解封装

数据的封装过程发送端按OSI模型自上而下层层封装数据，每层添加控制信息包头，传输层将数据流分割成数据段单独封装后传给网络层。

网络层与数据链路层的封装网络层封装上层内容（含数据和包头），数据链路层封装网络层数据包，增加帧头和带校验值的帧尾。

封装的必要性数据经层层封装后在物理层以比特流传送，因各层任务不同，加入信息不同，故需多层封装。

解封装过程接收端主机为获取真实信息，自下而上逐层去掉包头和尾，复原数据的过程称为解封装。数据的封装和解封装过程

协议数据单元(PDU)特定层次包含数据和包头的数据单元叫协议数据单元，传输层以上称数据，第4层称段，网络层称数据包，数据链路层称帧，物理层称比特。网络设备在层次模型中所处的位置

网络设备层次位置中继器在物理层复制比特，交换机在链路层转发帧，路由器在网络层处理分组，协议转换器在三层以上转换协议。

主要介绍设备本书重点讲述交换机和路由器的配置与管理，涉及链路层和网络层技术。TCP/IP协议TCP/IP协议应用

互联网实际使用协议，各操作系统依其编写网络软件，非遵循OSI。TCP/IP与OSI比较

层次划分不同，TCP/IP为协议集，含TCP与IP等关键协议，图1-4展示两模型对比。TCP/IP协议集构成

由十余协议组成，重点在TCP与IP，图1-5示各协议间关系，支持三层以上网络通信。应用层

FTP、TFTP、HTTP、SMTP、POP3、SNMP、DNS、Telnet。传输层

TCP、UDP。网络层

网络层包含IP、ARP、RARP、DHCP、ICMP、RIP、IGRP、OSPF等协议，POP3等知名协议也常纳入TCP/IP层次便于理解全貌。认识常用网络设备02交换设备：交换设备的作用交换设备作用实现信息传输定位，高效、低成本，支持大量数据高速传递。网络层次分为接入、汇聚、核心三层，保障数据传输效率与质量。接入层接入层是最低层接入位置，基于低成本、高密度考虑，连通个人PC与交换机，交换机需即插即用，便于网络维护。汇聚层汇聚层是接入层数据转交核心网络设备的层级，汇聚层交换机对核心网络设备进行保护与协助，具备较高性能及较强数据识别与处理能力。核心层核心层是网络核心，数据经核心设备高速交换，重点考虑冗余、可靠、转发效率，网络控制放接入或汇聚层。交换设备：交换设备的种类

接入层交换设备接入层交换设备有多个桥接功能端口，满足多区域物理设备接入，主流厂商包括华为、H3C、锐捷、思科等。

汇聚层网络连接汇聚层是网络内、楼宇间连接，用带路由功能三层交换机，连接接入层与核心层，处理局域网选路，保障核心网络。

核心层网络传输核心层考量网络冗余性、安全可靠传输保障，提高高速传输，物理设备保护，占网络投资重中之重。路由设备路由设备的作用路由器确定最短正确道路，转发数据并带转发信息，位于网络出口作网关，防外围网络攻击。路由设备：路由设备的种类网关与无线路由器的区别网关路由器负责内外网沟通及网络防护控制，无线路由器用于物理线路未覆盖区域网络部署及控制。路由器与交换机的通信方式路由器与交换机均通过多个接口通信，路由器各接口间使用IP地址进行数据交互，类似邮局按邮编地址收发邮件。无线路由器的优势无线路由器增加无线功能，使用户安全快捷接入网络，无需物理布线，减少网络覆盖问题，节约线路成本，符合移动办公模式。安全设备

防火墙功能与位置防火墙是内外、专用与公用网络间的屏障，软硬件叠加防护，审查进出数据，适用于网络边界，抗打击能力强。防火墙的安全作用防火墙可保障外部攻击时内网安全，助管理员了解地址端口，关闭未用端口保护网络通信安全。安全设备：防火墙与网络安全设备

防火墙的数据压力防火墙处理大量数据时承担巨大压力，导致网络数据处理速度缓慢，因此出现专门网络安全设备如IDS、IPS。

专用安全设备的作用防火墙复制所有数据传输到监控区域进行检查处理，实现不影响数据处理前提下的安全可控。安装eNSP模拟器软件03任务3安装eNSP模拟器软件

01eNSP软件介绍eNSP是华为发布的免费、可扩展、图形化网络仿真工具平台。

02eNSP功能作用为学习网络知识、模拟组网和熟悉华为数通产品提供模拟环境。

03eNSP模拟特性可模拟华为企业网路由器、交换机及终端设备、网络云等。

04eNSP支持能力支持模拟大型网络，无真实设备也能进行实验、测试及故障排查。

05eNSP与本书关系是本书实验环境操作平台，所有实践内容均在此模拟器上实现。

06本章内容介绍介绍eNSP的安装和使用方法，本书实验内容在此验证操作。eNSP模拟器安装要求eNSP下载与版本建议华为官网不对普通用户开放eNSP安装包下载，读者可去主流软件站点下载，建议下载较新版本。eNSP运行环境需求eNSP仅支持Windows系统，运行需占用资源，电脑支持设备数因硬件配置而异，需达最低配置标准方可正常运行。eNSP最低与推荐配置最低配置：双核2.0GHz+，2GB内存，2GB空闲磁盘，支持XP等系统，最大10台设备。推荐配置：双核2.0GHz+，4GB内存，4GB空闲磁盘，支持XP等系统，最大24台设备。安装步骤

eNSP软件安装前准备安装eNSP前需先安装VirtualBox、Wireshark和WinPcap，VirtualBox勿装最新版，按eNSP版本要求选择。安装步骤：eNSP软件安装步骤安装程序启动与语言选择双击eNSP安装程序文件，选择安装语言并单击“确定”，进入安装向导界面后单击“下一步（N）”。接受协议与设置安装位置选择“我愿意接受此协议”单选框，单击“下一步”；设置软件安装位置及目录，单击“下一步”。开始菜单设置与快捷方式选择设置eNSP开始菜单中显示的名称和选择是否创建桌面快捷方式，如图1-17和1-18所示。选择配套软件与安装建议首次安装选图1-19全部软件，已安装显示图1-20界面；建议选图1-19版本VirtualBox，事先安装三软件可提速。安装步骤

eNSP软件安装运行确认确认安装信息后单击“安装（I）”按钮开始安装，安装完成后选择是否马上运行eNSP程序，最后单击“完成（F）”按钮结束安装。使用eNSP模拟器04eNSP软件界面

eNSP软件界面概览eNSP软件主界面分五个区域：主菜单、工具栏、网络设备选择区、工作区、设备接口列表。eNSP软件界面：主菜单功能介绍主菜单功能概览在主菜单中提供了“文件”、“编辑”、“视图”、“工具”、“考试”和“帮助”子菜单。文件与编辑菜单“文件”菜单用于拓扑文件的打开、新建、保存、打印等操作；“编辑”菜单用于撤销、恢复、复制、粘贴等操作。视图与工具菜单视图菜单：拓扑图缩放，控制两侧工具栏显示。工具菜单：打开调色板，添加图形，启停设备，采集报文，设置选项（含界面、CLI、字体、服务器、工具设置）。考试与帮助菜单“考试”菜单提供阅卷功能。“帮助”菜单提供帮助信息，检测是否有可用的更新，查看软件版本和版权信息。eNSP软件界面：工具栏与设备选择区01eNSP工具栏功能eNSP工具栏提供常用工具图标按钮，可节省主菜单查找时间，鼠标悬停图标会显示其功能。02网络设备选择流程网络设备选择区含设备类别、型号、说明三栏。设备类别决定型号变化，型号变化对应说明变化。03设备添加至工作区方法将设备从“设备类别”区域拖至工作区，系统默认添加该类别第一种型号的设备至工作区。eNSP软件界面

设备接口区与状态指示设备接口区指示灯显示设备及在用接口状态：红未启动/物理DOWN，绿已启动/物理UP，蓝采集报文。右键设备名或接口可启停报文采集。搭建第一个网络拓扑选择设备在网络设备选择区拖曳添加两台AR2220路由器、两台S3700交换机和两台PC机到工作区。搭建第一个网络拓扑：选择线缆

线缆选择根据设备接口选线缆，或用“自动连线”快速搭建，图1-26示例，表1-4列线缆类型，含双绞线、串口线等。

常用线缆介绍图标指示线缆类型，如自动选择、E1口、双绞线、串口线、POS口等，确保设备间正确连通。

双绞线用于不同种类设备之间的通过以太网接口互连。

Console口连接线俗称控制台接口线，主要用于计算机的串口连接设备的Console口，实现通过计算机管理设备。

串口线用于设备直接串口的连接，本书中主要用于路由器之间的连接。搭建第一个网络拓扑

利用双绞线连接设备双绞线是局域网广泛使用的线缆，分直通线和交叉线，用于连接设备以太网端口，现多使用直通线。搭建第一个网络拓扑：利用串行线缆连接设备

添加Serial口步骤路由器默认无Serial口，设备连接需使用串行线连接该口，可通过添加相应模块增加Serial口。

关闭电源与添加模块鼠标右键单击路由器选“设置”。添加模块前关闭路由器电源，选2SA模块拖到相应位置后打开电源。

检查连通性拓扑图中，线缆两端圆点颜色不同：红色表示未连通，绿色表示已连通，有助于连通性故障排除。

学习成果与后续读者已学会用模拟器搭建简单网络拓扑，模拟器其他功能将在后续章节逐步介绍。THEEND谢谢02组建交换式小型办公网络基本知识回顾和学习01局域网技术简介

局域网定义覆盖10km内，如校园、企业，常称以太网，基于IEEE802.3。

局域网类型共享式与交换式以太网，发展中的两种网络形式。局域网技术简介：共享式以太网共享式以太网的典型拓扑结构有总线型网络和星形网络，其特点如下局域网技术简介：共享式以太网总线型共享式以太网

局域网技术共享式以太网曾为主流，基于总线拓扑，用同轴电缆连接，设50Ω终端匹配器，服务器提供通信与资源。连接介质支持同轴电缆、双绞线、光纤，同轴电缆用于总线型连接，细缆10Base-2标准，长180m，速10Mb/s，粗缆10Base-5标准，长500m。网络限制总线型网络连接可靠性低，限30台左右工作站，故障影响全网，查找困难，现较少使用。局域网技术简介：共享式以太网星形共享式以太网

局域网技术演进总线型网络因缺陷被星形结构共享式以太网取代，后者通过集线器和双绞线连接设备，克服缺陷，可级联或堆叠扩展。

集线器作用与局限集线器为物理层设备，简化信号中继与设备连接，无需配置，但以广播方式转发信息，效率受限。

星形结构组网特点采用非屏蔽/屏蔽双绞线或光纤，常用RJ-45水晶头，支持不同类别双绞线，适应多种传输速率与距离需求。局域网技术简介：共享式以太网共享式以太网的不足

CSMA/CD协议以太网采用CSMA/CD，主机先侦听信道，信道空闲时传输，传输中继续侦听，遇冲突执行退避算法，未冲突则成功发送。冲突域与广播域共享式以太网形成单一冲突域和广播域，设备增多导致冲突增加，网速降低，带宽下降，使用交换机可解决冲突域问题。局域网技术简介：交换式以太网交换式以太网简介

交换式以太网结构以交换机为中心，星形拓扑，各端口独享带宽，实现高速数据传输。

交换机发展源于1995年，从网桥演进，内置ASIC芯片，支持硬件级线速交换，提升网络性能。局域网技术简介：交换式以太网交换式以太网的优点

交换式以太网优点无需更换电缆和网卡，仅需升级交换机，支持多通道，提升带宽，成本效益高，成局域网升级首选。

时间响应优势相比路由器，交换机成本更低，带宽更宽，速度更快，逐渐取代路由器在局域网中的角色，除非需连接广域网。局域网技术简介：交换式以太网当前以太网交换机的功能

以太网交换机具备强大交换处理能力和VLAN划分、生成树协议、组播支持、服务质量等丰富功能。交换机基础知识

01二层交换机工作于数据链路层，识别MAC地址，高效转发数据帧至目的端口，提升网络交换效率。02三层交换机具备路由功能，工作在网络层，根据IP地址转发数据包，相当于多端口路由器。交换机基础知识：交换机的工作原理二层交换机的工作原理二层交换机通过背板带宽和内部交换矩阵，依据地址对照表将数据帧从接收端口传至目的端口，若目的MAC地址不存在则从除接收端口外所有端口发送。MAC地址的学习与更新交换机会根据数据帧MAC地址学习并添加到地址对照表，可减小冲突域范围，但不能隔离广播信息，整个交换网络属一个广播域。广播域的分割方法分割广播域可在交换机上使用虚拟局域网（VLAN）功能或借助网络层设备实现，具体将在后面章节介绍。交换机基础知识：交换机的组成

交换机端口前后面板RJ-45端口众多，特定端口用于登录，其余连接设备，配指示灯显示状态。

交换机结构类似计算机，含多个关键部件，如图2-7展示，体现其特殊硬件构成。交换机基础知识：交换机的组成

CPU（中央处理器）类似于计算机中的CPU，但交换机使用专门设计的集成电路（ASIC），目的是实现数据的高速传输。

ROM（只读存储设备）相当于计算机BIOS，交换机加电启动时首先运行其中程序，实现硬件自检并引导启动IOS，掉电程序不丢失。

FLASH（闪存）FLASH是可擦写可编程ROM，含IOS及微代码，相当于计算机硬盘但速度更快，掉电程序不丢失，可写入新版本IOS实现交换机系统升级。

NVRAM（非易失性随机存储器）NVRAM用于存储交换机配置文件，设备启动后据此配置参数，其内容在系统掉电时不会丢失。交换机基础知识：交换机的组成DRAM（动态随机存储器）

DRAM作用DRAM作为交换机内存，存储运行程序与配置，断电后数据丢失。

端口类型涵盖以太网、快速以太网、吉比特以太网及控制台端口，速率从10Mb/s至1000Mb/s以上，适应不同需求与介质。华为VRP操作特点02华为VRP操作特点交换机与操作系统交换机需操作系统，管理员通过其配置管理设备功能和性能，操作系统是核心和学习重点。华为VRP系统定义华为交换机使用自主开发的VRP（通用路由平台），是其数据通信产品操作系统平台。VRP系统应用范围VRP是华为从低端到高端全系列路由器、交换机等数据通信产品的通用网络操作系统。华为VRP命令行视图

01华为VRP命令行视图熟练掌握命令使用，重点学习内容，命令按功能分级，分布于不同视图，减少每视图命令量。

02VRP命令分级管理命令按功能类型注册在不同视图，需进入对应视图方可执行，用户视图可查设备状态，系统视图允许修改参数。

03用户视图登录交换机后进入用户视图，可执行查看系统信息和基本测试命令，提示符为“<设备名>”，如“<Huawei>”。

04系统视图用户需进入系统视图才能改配、查配，是进其他命令视图接口。用户模式下用system-view进入，提示符为“[设备名]”，切换其他视图仍含“[]”。华为VRP命令行视图

接口视图配置网络设备端口、Console口或逻辑接口需从系统视图切换到接口视图，例如进入“interfaceEthernet0/0/1”以太网端口接口视图。

协议视图三层交换机或路由器配置可能需用协议视图命令，如配置rip路由。进入协议视图需经系统视图，不同接口或协议提示符有别。

退出命令视图“quit”命令可从当前命令视图返回上一层，多次使用可到用户视图；“return”命令或<Ctrl+Z>可直接返回用户视图。VRP使用技巧

VRP命令操作技巧概览VRP命令操作有多种提高效率的方法，本文介绍常用操作技巧，助力读者在实际操作中提升命令操作效率。

利用问号获取命令帮助可随时用“?”获得帮助，如用户模式下输入“?”，可显示cd、check、clear、clock等用户视图命令。VRP使用技巧：快速了解命令参数

查询命令参数方法输入命令时不知可用参数，可在命令后输入“?”来获得可用参数。VRP使用技巧：快速了解命令参数可用参数示例VRP命令查询技巧使用"Huawei>display?"可快速获取当前环境下的所有可用命令列表，如AAA、用户访问、会计方案、ACL状态配置、报警等，助于高效操作网络设备。具体命令提示当需要了解特定命令的参数时，可在命令后加"?"，系统将显示该命令的所有可选参数和简要描述，便于精准执行网络管理任务。VRP使用技巧：提高命令输入效率的技巧

01利用Tab键补全命令输入命令开头几个字母，在保证唯一性的前提下，按Tab键可补全命令后面的字母。示例：输入“dis”按Tab键补全为“display”。

02简写命令提高效率采用简写命令可提高输入速度、简化难度，关键字能区分即可识别，如interfaceFastEthernet0/1可简写为intf0/1，初学者建议用Tab键补全命令以熟悉完整写法。

03使用undo恢复或禁用配置恢复缺省配置、禁用功能或删除配置，可在命令前加undo，大多数命令有对应undo命令行。

04终止命令和返回用户视图【Ctrl+C】组合键可终止命令执行，如终止ping命令；【Ctrl+Z】组合键可直接回到用户视图。登录交换机03交换机的登录方式

交换机登录方式五种登录方法：控制台端口、Telnet、SSH、Web、网管软件，基础为控制台端口登录。

控制台端口登录通过配置电缆连接计算机RS-232与交换机Console端口，进行初始IP配置，为基础登录方式。交换机的登录方式

交换机Console连接新交换机因无内置参数，常用Console端口配置，端口多为RJ-45接口，线缆一端连交换机，另一端连计算机串行接口。交换机的登录方式：设置控制台登录软件登录软件介绍及选择线缆连接好可打开计算机和交换机电源进行软件配置，常用登录软件有“超级终端”、Putty、SecureCRT，本书实验用eNSP模拟器无需登录软件，下面通过“超级终端”简单介绍配置步骤。交换机的登录方式：设置控制台登录软件超级终端工具使用步骤

设置控制台登录软件在Windows7及以上系统,需下载“超级终端”工具,无需安装,运行“hypertrm.exe”开始设置。

登录交换机步骤输入连接名,选择串口,设置波特率为9600,其余选项保持默认,完成设置后显示交换机初始配置界面。交换机的登录方式：设置控制台登录软件其他登录软件使用说明可使用其他登录软件操作，需设置图2-13和图2-14参数，COM口参数按计算机实际情况选择，其他参数与图2-14相同。配置交换机远程登录参数配置管理IP设置静态IP，子网掩码，网关，便于远程访问。设置登录密码创建用户名，设定强密码，保障设备安全。配置交换机远程登录参数：子任务2使用Console口实现交换机初始配置

学习情境配置交换机远程登录参数设置主机名S1，管理IP/24，管理员admin级别3，用户suser级别0。使用Console口实现交换机初始配置完成主机名、IP、用户名密码及权限配置，实现远程登录功能。配置交换机远程登录参数：子任务2使用Console口实现交换机初始配置搭建网络拓扑网络拓扑如图2-15所示，因eNSP模拟器计算机无Telnet命令，用另一台交换机作管理端测试Telnet登录，管理员计算机1经Console口连交换机，管理员计算机2用双绞线连交换机。配置交换机远程登录参数：子任务2使用Console口实现交换机初始配置

利用控制台登录交换机Console端口设置双击计算机图标，设置串口参数如波特率，点击连接，出现交换机命令行提示符。配置主机名进入系统视图，使用sysname命令配置主机名为S1。设置登录密码进入Console端口配置视图，设置密码验证模式，密码为huawei，可选加密保存。测试密码配置用quit命令回到启动界面，输入密码验证Console口登录配置。配置交换机远程登录参数：子任务2使用Console口实现交换机初始配置远程登录交换机

配置管理IP在VLAN1接口配置作为管理IP，使用24位子网掩码。

测试管理地址通过PCping验证IP配置正确，确保网络连通性。

配置Telnet登录设置Telnet登录密码为"huawei"，并测试从另一台设备登录。配置交换机远程登录参数：子任务2使用Console口实现交换机初始配置

配置用户级别创建管理员账户"admin"，级别3，及普通用户"suser"，级别0，均支持Telnet。

测试Telnet登录使用"suser"登录受限，使用"admin"可进入系统视图。

查看和保存配置使用"displaycurrent-configuration"查看配置，通过"save"命令保存配置至NVRAM。交换机端口的基本配置04任务4交换机端口的基本配置

交换机端口配置提供大量端口连接设备，配置过程关键，涉及端口安全等，后续章节详述。

端口配置重要性体现交换机功能，确保网络设备有效通信，基础配置需掌握。学习情境

学习情境配置交换机端口参数，包括描述信息、速率为100Mb/s，工作模式设为自动协商，确保教师办公室电脑接入校园网。

项目实施随项目推进，交换机配置内容渐增，王师傅指导小张操作，针对性调整以优化网络连接效率。操作过程

搭建网络拓扑请读者根据图2-18所示的拓扑图在模拟器上搭建网络拓扑。操作过程：选择一个端口端口类型与标识说明在对端口进行配置之前，应先选择所要配置的端口，交换机的端口由端口的类型、模块号和端口号共同标识。操作过程：选择一个端口华为S3700百兆端口配置示例

选择端口操作在华为S3700交换机中，通过"S3700]system-view"进入系统视图，再用"[S3700]interfaceEthernet0/0/1"选择0号槽位首子卡的首个百兆端口，提示符显示当前端口视图。操作过程：选择一个端口

千兆端口配置示例演示选择0号槽位第一个子卡的第一个千兆端口，配置命令为interfaceGigabitEthernet0/0/1，进入端口视图[S3700-GigabitEthernet0/0/1]。

不同端口选择方法上述例子演示以太网端口选择，本书后面还会涉及serial串口等不同端口，选择时操作方法类似。操作过程选择多个端口配置交换机选择多个端口，先port-group创建端口组，再group-member加入所需端口，如将1～4口加入端口组1。操作过程：对端口进行描述

端口描述配置示例实际配置中可对端口指定描述性文字，说明其功能和用途以备忘，如为交换机1号端口添加备注。

配置命令示例[S3700]进入Ethernet0/0/1接口，添加描述文字“Room101”。

查看端口信息命令查看当前端口信息命令为displaythis，端口描述信息为descriptionRoom101。

displaythis命令解释return说明：利用displaythis命令可以查看当前位置的配置信息。操作过程：设置端口通信速率

端口速率自动协商交换机端口默认速率为自动协商，链路两端交流能力信息，选择双方支持的最大速率。操作过程：设置端口通信速率强制指定端口速率

设置端口速率通过配置命令[S3700]interfaceEthernet0/0/1，[S3700-Ethernet0/0/1]undonegotiationauto，[S3700-Ethernet0/0/1]speed100，实现端口速率固定为100Mbps。

查看端口信息使用[S3700-Ethernet0/0/1]displaythis检查端口状态，确认速率设置及描述信息descriptionRoom101。操作过程：设置端口通信速率

端口速率设置为auto说明：如果将端口速率设置为auto，则端口的速率和工作模式都是自动协商的。操作过程：设置端口的单/双工模式端口模式配置问题端口单/双工模式默认自动协商，手动指定时需匹配，不匹配会导致响应差、出错率高、丢包严重，甚至无法连接网络。操作过程：设置端口的单/双工模式如何设置全双工模式

操作过程关闭端口自动协商，用full设全双工，half设半双工，auto恢复自动协商；示例：1号端口全双工，执行[S3700]interfaceEthernet0/0/1，[S3700-Ethernet0/0/1]undonegotiationauto，[S3700-Ethernet0/0/1]duplexfull。操作过程：设置端口的单/双工模式自动协商模式的适用性

连接计算机的交换机端口一般采用默认auto模式较好，因计算机网卡多为half模式，交换机端口设为full模式无法匹配。操作过程

启用和禁用端口端口可人为启用或禁用；禁用端口用“shutdown”命令，启用用“undoshutdown”命令。THEEND谢谢03利用VLAN划分网络学习VLAN应用的基本知识01VLAN定义

基本概念虚拟局域网（VirtualLocalAreaNetwork）简称为VLAN。

技术原理通过交换机功能将局域网从逻辑上划分为一个个网段，实现虚拟工作组的交换技术。广播域问题

01交换机局限交换机解决冲突提高效率，但对广播信息传输无限制，整个网络属同一广播域。

02广播危害广播帧占用带宽致网速和效率下降，增加主机负荷，病毒可通过广播扩散导致网络阻塞瘫痪。广播域隔离方案

路由器隔离理论上通过路由器以太网端口结合IP地址分段实现广播域分割隔离。

路由器不足路由器以太网端口数量少（一般不超过4个），价格高，分割广播域成本较高。

交换机隔离局域网中常用交换机实现广播域分割，交换机需支持VLAN交换技术。VLAN特点

特点概述虚拟局域网主要有以下几个特点。控制广播域的范围控制广播域通过VLAN划分，限制广播帧传播，实现广播域隔离，不同VLAN间主机无法直接通信。简化网络管理和提高组网的灵活性

网络管理简化VLAN逻辑分组，跨交换机统一管理，提升网络应用与管理灵活性。

组网灵活性提高用户可分布多交换机与不同位置，形成同一VLAN，增强组网弹性。增加网络的安全性

增加网络安全性通过VLAN隔离，财务部门独立，控制访问范围，提高安全性。

VLAN间通信默认隔离，需通过访问控制列表管理跨VLAN通信，增强保密性。单台交换机VLAN配置02虚拟局域网的划分方式：静态VLAN

静态VLAN定义静态VLAN也称基于端口的VLAN，按交换机端口分组定义VLAN，同VLAN端口可来自一台或多台交换机，可跨多台交换机设置。静态VLAN特性静态VLAN是常用端口划分方式，所有可管理交换机可用，需逐个添加端口，管理应用不灵活，适合拓扑结构不常变化的网络。虚拟局域网的划分方式：动态VLAN

动态VLAN概述动态VLAN是根据端口所连计算机动态设置端口所属VLAN的方法，划分方式包括基于MAC地址、子网和协议的VLAN。

基于MAC地址的VLAN这种方式是根据端口所连计算机的网卡MAC地址来决定该端口所属的VLAN。

基于子网的VLAN这种方式是根据端口所连计算机的IP地址来决定端口所属的VLAN。

基于协议的VLAN基于协议的VLAN根据帧类型字段值决定帧所属VLAN，目前最常用静态VLAN，本书后续介绍的均为静态VLAN。VLAN端口类型

VLAN端口类型主要分Access、Trunk和Hybrid，前两者最常用，由PVID决定缺省VLAN，用于Untagged帧的Tag添加。

PVID作用PVID即PortVLANID，标识端口缺省VLAN，用于处理和转发Untagged数据帧，确保正确添加VLANTag。VLAN端口类型：Access端口Access端口接收规则收到untagged帧，强制加端口PVID；收到tagged帧，VLANID与PVID相同则接收，不同则丢弃。Access端口发送规则Access端口发送规则：VLANID与PVID相同则发送，否则丢弃；发送前剥离Tag，发往对端的帧不带标签。VLAN端口类型：Trunk端口

Trunk端口接收数据帧规则接收不带Tag帧：添加PVID，若PVID在允许VLAN列表则接收，否则丢弃。接收带Tag帧：检查VLANID是否在允许列表，在则接收，否则丢弃。

Trunk端口发送数据帧规则VLANID与PVID相同且允许通过时，去Tag发送；不同且允许通过时，保Tag发送。VLAN端口类型：Hybrid端口Access与Trunk端口数据帧类型Access端口发往其他设备的报文为Untagged数据帧；Trunk端口仅特定情况发Untagged数据帧，其他情况发Tagged数据帧。Hybrid端口功能及默认类型Hybrid端口可连用户主机和其他交换机，允许不同VLAN帧通过，出端口可剥某些VLAN帧Tag，华为设备默认端口类型为Hybrid。Hybrid端口收发数据帧规则接收不带Tag帧：添加PVID，若PVID在允许VLAN列表则接收，否则丢弃。接收带Tag帧：检查VLANID是否在允许列表，是则接收，否则丢弃。Hybrid端口发送数据帧规则Hybrid端口发送数据帧时，先检查是否允许该VLAN数据帧通过，允许则可配置发送时是否携带Tag。多台交换机的VLAN配置03跨交换机的VLAN成员通信方法

跨交换机VLAN通信需配置Trunk链路或使用VLAN间路由，确保同一VLAN内成员跨设备通信无障碍。VLAN分布如计算机系教师办公室，分布于教学楼与实验楼，需跨多台交换机构建统一VLAN。跨交换机的VLAN成员通信方法

跨交换机VLAN通信每台交换机为每个VLAN提供一个端口用于不同VLAN内主机通信，VLAN数量对应所需占用端口数量。跨交换机的VLAN成员通信方法：跨交换机的VLAN通信方法2VLAN通信挑战每增加一个VLAN需在交换机间添加链路，额外占用交换机端口，浪费资源，扩展性和管理效率差。802.1Q协议引入IEEE1999年颁布802.1Q协议，定义跨交换机VLAN通信方式，用主干链路汇集链路解决端口占用问题。端口类型与作用IEEE802.1Q定义Access和Trunk端口；Access接终端，属一个VLAN；Trunk接交换机，属多VLAN，传所有VLAN数据实现跨交换机同VLAN通信。VLAN识别信息封装IEEE802.1Q对数据帧附加VLAN识别信息，位于发送源MAC地址和类型字段之间，含2字节TPID和2字节TCI共4字节。利用Hybrid端口提高使用灵活性

Hybrid端口应用演示中所有端口设为Hybrid类型，解决PVID设定，VLAN数据转发给终端，交换机间允许VLAN数据通过。

提高灵活性方法通过Hybrid端口，灵活调整端口缺省VLAN，控制不同VLAN数据帧转发，增强网络管理与隔离能力。利用单臂路由实现VLAN间的通信04任务5利用单臂路由实现VLAN间的通信

VLAN通信问题需OSI三层功能，不同VLAN间通信受限，IP地址分属不同网段。

解决方案引入路由器或三层交换机，实现VLAN间通信，重点讲解单臂路由技术。单臂路由基本知识

单臂路由定义通过配置子接口实现不同VLAN间通信，子接口基于物理接口，不存在真实物理子接口。

单臂路由配置在物理端口创建子接口，每个对应VLAN，配置独立IP、子网掩码，封装802.1Q协议，启用ARP广播。单臂路由的实施学习情境项目中教学办公区、实验区域等网络划分VLAN隔离部门，小张向王师傅请教后，决定学习单臂路由配置方法，并在模拟器上搭建网络拓扑进行配置练习和验证以实现部门间相互访问需求。单臂路由的实施：操作过程

搭建网络拓扑网络拓扑如图3-13所示，路由器选用AR2220，请读者根据拓扑图在模拟器上搭建网络拓扑。

配置计算机的IP地址根据拓扑图配置计算机的IP参数，操作过程这里不再演示。单臂路由的实施：操作过程交换机的配置

配置VLAN在交换机上批量创建VLAN10和VLAN20，分别将Ethernet0/0/1和Ethernet0/0/2端口设为access模式并分配给VLAN10和VLAN20。

配置Trunk端口将连接路由器的GigabitEthernet0/0/1端口配置为Trunk模式，并允许所有VLAN通过，完成多交换机互联的Trunk端口设置。单臂路由的实施：操作过程路由器的配置

单臂路由配置配置子接口IP与802.1Q封装，启用ARP广播，实现VLAN间通信。

测试计算机通信PC1成功ping通Server1，确认VLAN10与VLAN20间通信正常。

查看路由表显示包含子接口的路由条目，验证路由配置正确性，确保数据包正确转发。利用三层交换机实现VLAN间的通信05利用三层交换机实现VLAN间通信的特点

VLAN通信方式不同VLAN通信可用单臂路由或三层交换机实现，三层交换机按VLAN标号区分数据包，更符合需求且能提高传输效率。

三层交换机配置三层交换机通过配置VLANIF接口实现VLAN间通信，多VLAN需各配VLANIF接口及IP，用户缺省网关为VLANIF接口IP。任务的实施学习情境小张了解三层交换机实现VLAN间通信特点后，发现其比单臂路由更有优势且配置简单，于是在模拟器上搭建网络拓扑进行配置练习和验证。任务的实施：操作过程搭建网络拓扑三层交换机使用的是S5700系列，请读者根据拓扑图（见图3-14）在模拟器上搭建网络拓扑。配置计算机的IP地址根据拓扑图配置计算机的IP地址，配置完成后需要测试，操作过程这里不再演示。任务的实施：操作过程配置二层交换机

创建VLAN使用vlanbatch命令创建VLAN10和20，实现网络分段管理。配置交换机端口设置S2的Eth0/0/1为access模式，加入VLAN10；Gig0/0/1为trunk模式，允许所有VLAN通过。S3的Eth0/0/1为access模式，加入VLAN20；Gig0/0/2为trunk模式，允许所有VLAN通过。任务的实施：操作过程配置三层交换机

创建VLAN使用vlanbatch1020创建VLAN10和20。

配置交换机端口设置S1端口为Trunk类型，允许VLAN10和20数据通过。

配置VLANIF接口IPVLAN10接口IP为54，VLAN20接口IP为54。

测试通信正确配置后，网络中计算机应能相互通信。

查看配置信息VLANIF10接口地址54，VLANIF20接口地址54，路由表含相应条目。THEEND谢谢04提高交换式网络的可靠性学习冗余技术基本知识01冗余技术产生的问题冗余技术问题增加冗余链路提升网络可靠性，但交换机工作方式可能导致网络瘫痪，需控制缺陷。冗余技术产生的问题：广播风暴广播技术简介

广播风暴原理一台节点广播数据，沿途设备转发至所有节点，导致网络拥堵，影响点对点通信，当广播包占比达30%，网络性能显著下降，严重时可致网络瘫痪。

广播风暴影响广播包数量随网络规模增大而激增，未加限制，网络资源被大量占用，降低传输效率，妨碍正常通信，最终可能引发网络性能大幅下滑或完全失效。冗余技术产生的问题：广播风暴广播风暴的影响交换式网络出现环路，广播信息易在环路中不停转发，无特殊配置易引发广播风暴，甚至导致网络瘫痪。冗余技术产生的问题

MAC地址表不稳定交换网络出现环路，导致各端口接收相同目的MAC地址信息，MAC地址表无法稳定保存、不断变化，占用交换机大量运算资源，使网络整体运行效率下降。

多帧复制交换环路时，数据从用户节点发出后，其他交换机从不同端口多次接收并转发相同数据，致目标用户接收重复信息，可能导致数据出错。应对环路问题的措施

应对环路问题的措施采用STP协议，逻辑阻塞部分端口，形成分支结构，避免环路影响，提高网络冗余性。

STP协议发展随网络复杂度提升，STP协议不断演进，包括RSTP、MSTP等，适应更复杂环境，增强网络稳定性。应对环路问题的措施：生成树概述

01生成树协议原理生成树协议主要目的是解决冗余链路形成的环路问题，通过将环路改造为从主干到树叶仅一条路径的树。02生成树协议运作机制生成树协议阻塞备份链路防环路，主链路故障时自动打开备份链路，无需人工干预快速切换保障网络稳定。应对环路问题的措施：生成树概述生成树协议默认设置与人工干预

生成树默认状态交换机默认启用生成树，防止环路自动生成，无需额外配置。

生成树人工干预需手动配置保留关键连接，如核心交换机间线路，确保网络优化与数据交换效率。应对环路问题的措施：生成树工作原理

生成树工作原理通过BPDU交换信息，确定根桥，计算最短路径，避免环路。

BPDU关键数据包含根桥ID、根路径成本、桥ID、端口ID，用于路径计算。应对环路问题的措施：生成树工作原理

桥ID桥ID由两部分组成：交换机优先级和交换机MAC地址，如图4-5所示，交换机优先级默认为32768。

端口ID运行STP交换机的每个端口都有端口ID，由端口优先级和端口号构成。端口优先级取值0到240，步长16，缺省为128。应对环路问题的措施：生成树工作原理根路径开销（RootpathCost）

RootpathCost值表示非根桥到根桥的路径成本，数值越小成本越低，由路径带宽决定，随技术发展调整。

Cost值与带宽关系10Gbps开销2000，1Gbps开销20000，100Mbps开销200000，10Mbps开销2000000，体现带宽越大Cost值越小。应对环路问题的措施：生成树工作原理端口状态

01生成树端口状态阻塞仅收BPDU，侦听选根桥，学习建MAC表，转发处理数据，禁用不处理BPDU。

02生成树作用通过管理端口状态，避免网络环路，确保数据帧有效传输，维护网络稳定。应对环路问题的措施：生成树的产生过程

生成树选举选举根桥，非根交换机选根端口，每网段选指定端口，阻塞非根非指定端口。

过程详解详细阐述选举过程与端口状态，确保网络无环路，提高数据传输效率。应对环路问题的措施：生成树的产生过程选择根桥

生成树产生过程交换机默认自认为根桥，通过BPDU报文比较桥ID，优先级低的继续通告，高的修改BPDU报文，宣告新根桥。

桥ID构成与作用桥ID由桥优先级和MAC地址构成，优先级可配置，默认32768，优先级或MAC地址小的设备成为根桥。应对环路问题的措施：生成树的产生过程选择根端口

根端口选举依据根路径开销、对端BID、PID及本端PID，开销最小为根端口，同开销选小BID，同BID选小PID，同PID选本PID小。根桥特性根桥所有端口为指定端口，无根端口。应对环路问题的措施：生成树的产生过程选择指定端口

生成树指定端口网段唯一转发状态端口，根桥所有端口皆指定，确保每段单向传输。

指定端口选举规则优先比根路径开销，次之桥ID，最后端口ID，逐级决出最小值胜选。应对环路问题的措施：生成树的产生过程其他端口网络收敛后，其他端口为预备端口被阻塞，不能转发数据，只能接收BPDU报文并监视链路状态。调整生成树02学习情境

学习情境王师傅指导小张运用生成树协议命令，调整参数，指定根桥，定制生成树结构。

下一阶段任务小张需实践生成树配置，通过命令调整，实现指定交换机为根桥的目标。子任务1调整根桥

调整根桥利用图4-8网络拓扑，通过调整桥ID，指定S1为高性能三层交换机作为根桥，读者需按自建拓扑MAC地址配置测试。子任务1调整根桥

开启STP华为交换机默认MSTP，需改为传统STP模式。配置命令：[S1]stpenable（启用STP）、[S1]stpmodestp（设为STP），其他交换机同此配置。子任务1调整根桥：判断根桥

选举根桥原则交换机依据BPDU中的桥ID选举根桥，桥ID由优先级和MAC地址组成，默认优先级32768时比较MAC地址，MAC地址最小者为根桥。子任务1调整根桥：判断根桥查看S1生成树信息

调整根桥通过"displaystp"查看S1生成树信息，对比桥ID，确认S4为根桥，其至根桥开销20000，对应1Gbps带宽。

根桥判断依据若CISTBridge与CISTRootMAC地址不同，表明非根桥；通过MAC地址与图4-8比对，确定S4为根桥。子任务1调整根桥：判断根桥查看S4生成树信息查看S4生成树信息，其RootID与BridgeID一致，可判断S4为根桥，此为利用桥ID判断根桥的方法。查看摘要信息利用命令“displaystpbrief”可查看交换机生成树摘要信息，如交换机S1有两个端口参与生成树，g0/0/24为根端口，g0/0/1为指定端口。子任务1调整根桥：更换根桥确定根桥方法一

S1优先值调整将S1优先值设为0，低于默认32768，须为4096倍数。

S1生成树信息显示S1为根桥，ID：0.4c1f-ccf7-0cd0，验证优先值为0。子任务1调整根桥：更换根桥确定根桥方法二

S1根桥调整S1使用stprootprimary直接指定为主根桥，简化优先值计算。S2备份根桥设定S2配置stprootsecondary，自动成为S1故障时的替代根桥，增强网络稳定性。子任务2调整根端口调整根端口方法修改路径成本，增大S3的E0/0/1端口Cost值至250000，使E0/0/5成为根端口。验证根端口调整执行displaystpbrief，确认S3的E0/0/5端口状态变更为ROOT及FORWARDING，完成根端口调整。子任务2调整根端口：方法2修改发送网桥ID修改桥ID调整根端口修改端口所连交换机桥ID调整根端口，需小于另一交换机桥ID，先查看根桥桥ID，还原Cost值。子任务2调整根端口：方法2修改发送网桥ID修改交换机S2优先值修改交换机S2优先值S2的STP优先级设为28672，促使S3重新计算根端口。查看S3生成树状态S3的E0/0/5端口状态变更为ROOT，表明已成功转换为根端口。子任务3指定端口的选择：指定端口选择规则

参与生成树运算的端口交换机上生成树运算中，根端口和指定端口可转发用户数据。非根桥有一个根端口，其余转发状态的为指定端口；根桥所有端口都是指定端口；两台非根桥相连的端口必有一个指定端口。

指定端口的选择规则指定端口选择规则：先比较非根交换机去往根桥的Cost值，再比较交换机网桥ID值，最后比较端口ID值，值越小越优先，满足即止。子任务3指定端口的选择：指定端口实例分析指定端口选择原则

交换机S1为根桥，S2和S4间链路需选指定端口，说明其调整。子任务3指定端口的选择：指定端口实例分析比较端口Cost值

指定端口实例分析首条规则对比S2E0/0/3与S4E0/0/2端口至根桥Cost值，因相等，未决；次条规则比对S2与S4桥ID，S4桥ID更小，故S4E0/0/2成指定端口，处转发态。

端口状态经两步判定，S4的E0/0/2端口被选为指定端口，确保数据有效传输，处于转发状态。子任务3指定端口的选择：指定端口实例分析

查看生成树信息确认下面可以通过查看S2和S4的生成树信息来确定。子任务3指定端口的选择：查看生成树信息STP端口状态概览

查看生成树信息Ethernet0/0/3为替代端口，状态DISCARDING；Ethernet0/0/11为指定端口，状态FORWARDING；GigabitEthernet0/0/2为根端口，状态FORWARDING，均无保护措施。子任务3指定端口的选择：查看生成树信息阻塞状态端口解析e0/0/3角色为“ALTE”，状态为“DISCARDING”，是阻塞状态的替代端口，不会转发数据。子任务3指定端口的选择：调整指定端口

调整S4根路径开销增加S4根路径开销可使S2的E0/0/3为指定端口，S4的E0/0/2为替代端口，通过增加S4根端口G0/0/1开销值实现。

修改S4端口开销值进入S4的GigabitEthernet0/0/1接口，通过stpcost命令将端口开销值从默认20000修改为20001。子任务3指定端口的选择：调整指定端口查看S2的STP摘要信息

S2STP摘要E0/0/3端口已成指定端口，处于转发状态，无保护策略。

S2其他端口状态E0/0/11和G0/0/2也为指定端口，均在转发状态，无保护策略。提高生成树运行效率03提高生成树运行效率的方法：快速生成树协议（RSTP）生成树协议（STP）的缺陷

快速生成树协议(RSTP)特点引入替换端口与备份端口，故障时即时切换，无需重算，两端设备均用RSTP，链路故障即时通信，非点对点连接按802.1d等待。RSTP优化点对点连接点对点连