中移动内部培训教材——以太网交换基础.ppt

1、以太网交换基础,中国移动通信集团湖北有限公司,物理层: Ethernet/802.3,Hub,Hosts,Host,802.3u-100BastT,10BaseTTwisted Pair 802.3i,802.3z GE 802.3ab GE over twisted pair 802.3ae 10GE 802.3af POE,物理层hub,A,B,C,D,Physical,所有设备在同一个冲突域内 所有设备在同一个广播域内 共享带宽,冲突域,更多的主机将会有更多冲突 使用CSMA/CD（载波侦听多路接入/冲突检测）,每段为一个冲突域 在同一个广播域中,Data Link,交换机和桥工作在数据

2、链路层上,OR,1,2,3,1,2,交换机,每段有各自的冲突域 广播发向所有的段,共享内存,交换,Hubs vs. 交换机,以太网,同时只能一个设备发送数据,Hub,所有节点共享总线,以太网交换机,每个节点独占带宽,Backbone,多个设备同时发送数据,MAC 地址,MAC地址固化在网卡的ROM中,24 bits,24 bits,0000.0c12. 3456,Vendor Code,Serial Number,ROM,RAM,什么是 2层 Switch,基于MAC转发表转发数据包 处于OSI模型的数据链路层 通过检查源地址来学习工作站的位置,Data from A to B,Data fr

3、om B to A,Data from B to A,Data from A to C,3,地址学习 - Address learning 转发决定 - Forward decision 环路检测 - Loop avoidance,交换机3个功能,Cut-Through 交换机只检查数据帧目的地地址，然后立即转发,Fragment-Free 交换机检查数据帧的前 64 bytes, 然后立即转发,Store and Forward 在转发前将整个数据帧缓存在缓存中，当检查完整个数据帧才转发,交换机的转发方式,交换机如何学习主机地址的?,Initial MAC address table is

4、empty 初始的MAC表是空的,MAC address table,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,E0,E1,E2,E3,A,B,C,D,主机A发送一个数据桢到主机C 通过这个数据桢主机A的MAC地址被E0这个端口学习到，并缓存到MAC表中 这个数据桢从主机A到主机C的被flood到除了E0端口外的其他端口,MAC address table,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,E0: 0260.8c01.1111,E0

5、,E1,E2,E3,D,C,B,A,交换机如何学习主机地址的?,主机D发送一个数据桢到主机C 通过这个数据桢主机D的MAC地址被E3这个端口学习到，并缓存到MAC表中 这个数据桢从主机D到主机C的被flood到除了E3端口外的其他端口(unknown unicasts are flooded),MAC address table,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,E0: 0260.8c01.1111,E3: 0260.8c01.4444,E0,E1,E2,E3,D,C,A,B,交换机如何学习主机地址的?,交换

6、机如何过滤数据包,主机A发送一个数据桢到主机C 目的地地址在MAC表中存在, 因此这个数据桢不会被 flooded,E0: 0260.8c01.1111,E2: 0260.8c01.2222,E1: 0260.8c01.3333,E3: 0260.8c01.4444,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,E0,E1,E2,E3,X,X,D,C,A,B,MAC address table,主机D发送一个广播或是多播的数据桢。 广播或是多播的数据桢被flooded 到除了原始发起端口外所有的端口,0260.8c01.

7、1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,E0,E1,E2,E3,D,C,A,B,E0: 0260.8c01.1111,E2: 0260.8c01.2222,E1: 0260.8c01.3333,E3: 0260.8c01.4444,MAC address table,广播或组播,冗余拓扑设计,冗余的拓扑结构可以消除单点故障 但是冗余的拓扑结构可能造成广播风暴, 多桢重传, MAC表不稳定,Segment 1,Segment 2,Server/host X,Router Y,广播风暴,Segment 1,Segment 2,Server

8、/host X,Router Y,Broadcast,Switch A,Switch B,Host X sends a Broadcast,广播风暴,Segment 1,Segment 2,Server/host X,Router Y,Broadcast,Switch A,Switch B,Host X sends a Broadcast,广播风暴,Segment 1,Segment 2,Server/host X,Router Y,Broadcast,Switches continue to propagate broadcast traffic over and over,Switch A

9、,Switch B,Segment 1,Segment 2,Server/host X,Router Y,Switch A,Switch B,多帧复制,Host X 发送单播给 router Y Router Y 将受到两遍,广播,复杂的环境会造成复杂的循环情况,服务器,工作站,Loop,Loop,Loop,多重循环,解决方案Spanning Tree Protocol,每个网络一个根桥 每个非根桥的设备一个根端口 每段一个指定端口 阻止循环,x,Designated port (F),Root port (F),Designated port (F),Nondesignated port (

10、B),Root bridge,Nonroot bridge,SW X,SW Y,100baseT,10baseT,Bpdu = Bridge Protocol Data Unit (default = sent every two seconds) Root bridge = Bridge with the lowest bridge ID Bridge ID = 在上图中，哪台交换机是被选举成根桥呢?,Spanning Tree 根桥的选择方法,Spanning-Tree 链路的代价值cost,SW X 是 root bridge SW Y 需要选择一个根端口 那个端口是 SW Y上的根端口

11、? FastEthernet total cost = 0 + 19 Ethernet total cost = 0 + 100,Spanning Tree 根端口选择方法,Ethernet,Fast Ethernet,RP,Spanning Tree 指定端口的选择,Ethernet,Fast Ethernet,RP,DP,DP,Switch X 是根桥. 所有跟桥上的端口都是指定端口. 每个网段只有一个指定端口,Spanning tree端口的不同状态的转换 :,Spanning-Tree 端口的状态变化,Spanning-Tree 举例,常见高速以太网,100BaseFX 100Base

12、TX Gigabit Ethernet 10 Gigabit Ethernet,VLAN 概括,分段 灵活 安全,3rd floor,2nd floor,1st floor,SALES,HR,ENG,VLAN = 广播域 = 逻辑网络 (子网),VLAN 中继,Switch B,Green VLAN,Black VLAN,Red VLAN,Trunk,Fast Ethernet,每个逻辑的VLAN就象一个隔离的网段 VLAN可以跨越交换机 通过Trunk实现跨越交换机,802.1q Trunk 中继,采用ASIC实现 终端不需要知道Trunk 路由器和交换机都需要支持,Trunk,VLAN T

13、ag added by incoming port,VLAN Tag stripped by forwarding port,Inter-Switch Link carries VLAN identifier,单向链路探测UDLD,Tx,Tx,Rx,Rx,单向链路的情况发生在当本端设备发送的流量被对方收到， 但是不能收到对方发送过来的流量，可能是光纤单通等情况,UDLD 协议,周期性的UDLD packets 发送,UDLD echo packets 回来,UDLD 是个2层的协议 UDLD 判断设备两端流量是否是双向的 周期性的UDLD packets 发送到对方 在指定时间内没有收到ech

14、o response ，这个link 会关闭 UDLD 必须在两端同时生效,EtherChannel 技术,提供负载均衡和冗余备份 提高链路的带宽 交换机，路由器，主机都支持这种技术,EtherChannel,100/1000 Ethernet 2,100/1000 Ethernet 1,A,B,EtherChannel,带宽选项,可以平滑过渡到更高的带宽 同时具有更大的灵活性 在运行 STP, Routing Protocols等协议上可以被看成一根link Catalyst 系列和Cisco IOS的特性,Ethernet/ Fast Ethernet,10,100 Mbps,200, 800 Mbps,2, 8 Gbps,1 Gbps,Fast EtherChannel,Gigabit Ethernet,Gigabit EtherChannel,10 Gbps,10 Gigabit Ethernet,80 Gbps,10 Gigabit EtherChannel,交换机端口分析 (SPAN),SPAN 的功能就是将源端口的入向或是出向流量复制到SPAN 目的地端口,出方向 SPAN - SPAN源端口发送的流量 会被发送到SPAN 目的地端口,入方向 SPAN SPAN源端口收到的流量 会被发送到SPAN