04项目四 IP交换原理及交换机应用

项目四IP交换原理及交换机应用IP交换原理及交换机应用■IP交换基本原理■交换机基本应用配置■VLAN应用及配置■TRUNK应用及配置■链路聚合应用及配置■STP应用及配置■三层交换技术的应用及配置■DHCP应用及配置IP交换基本原理-以太网以太网工作在数据链路层物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层物理层协议数据链路层协议网络层协议比特帧包12主机A主机B数据单元层以太网IP交换基本原理-什么是以太网我们平常使用的局域网就是以太网①如果中间的线路是共享的，这条链路在同一时间由谁来使用呢？如何来保证这些主机能有序的使用共享线路，不发生数据的冲突？②如果主机A发出一个数据包给主机B，如何标识主机A和主机B呢？这就是主机的地址问题。③主机之间发送的数据，需要保证双方互相都能读懂，那么它们发送的数据的格式，是不是需要有一个统一的规范呢？IP交换基本原理-以太网采用CSMA/CDCSMA/CD—带冲突检测(碰撞检测)的载波监听多路访问以太网采用CSMA/CD避免信号的冲突工作原理发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送数据。在发送时，边发边继续监听若监听到冲突，则立即停止发送等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试IP交换基本原理-以太网MAC地址以太网地址用来识别一个以太网上的某个单独的设备或一组设备例如：00－06－1b－e3－93－6c00－0d－28－be－b6－42IBMCISCO24比特（供应商标识）24比特（供应商对网卡的唯一编号）对于目的地址：0–物理地址（单播地址）1–逻辑地址（组播地址）IP交换基本原理-以太网帧格式802.3以太网帧格式数据链路层封装7字节6字节6字节前导码目的地址源地址类型/长度数据帧校验序列46～1500字节4字节1字节2字节帧启始定界符物理层封装大于0600H表示类型，小于0600H表示长度IP交换基本原理-以太网标准物理层数据链路层逻辑链路控制子层（LLC)介质访问控制子层（MAC)以太网IEEE802.2IEEE802.3IP交换基本原理-MAC子层与LLC子层2－1介质访问控制（MAC）子层（802.3）将上层交下来的数据封装成帧进行发送(接收时进行相反的过程，将帧拆卸)；实现和维护介质访访问控制协议，例如CSMA/CD；比特差错检测；MAC帧的寻址，即MAC帧由哪个站（源站）发出，被哪个站／哪些站接收（目的站）。IP交换基本原理-MAC子层与LLC子层2－2逻辑链路控制（LLC）子层（802.2）建立和释放数据链路层的逻辑连接；提供与上层的接口；给帧加上序号。IP交换基本原理-以太网命名方法N－信号－物理介质N：以兆位为单位的数据速率，如10、100、1000信号：基带还是宽带物理介质：标识介质类型例如：100BASE-TX数据速率为100M基带，即物理介质为以太网专用UTP或STPIP交换基本原理-常见线缆10Base5--粗缆最大传输距离500米10Base2--细缆最大传输距离185米10BaseT—双绞线最大传输距离100米10BaseF—光纤传输距离1000米以上100Mbps快速以太网IP交换基本原理-以太网交换机交换机是用来连接局域网的主要设备▪交换机能够根据以太网帧中目标地址智能的转发数据，因此交换机工作在数据链路层▪交换机分割冲突域，实现全双工通信IP交换基本原理-交换机数据转发原理12－111B334422AABBA端口1端口1端口2端口2data端口3端口3主机11给主机33发送一个数据帧：目标地址：33源地址：11IP交换基本原理-交换机数据转发原理12－2AMAC地址端口号交换机A在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机A查找MAC地址表交换机A学习主机11的MAC地址交换机A向其他所有端口发送广播111IP交换基本原理-交换机数据转发原理12－311B334422AABBA端口1端口1端口2data端口2端口3端口3dataIP交换基本原理-交换机数据转发原理12－4交换机B在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机B查看MAC地址表交换机B学习源MAC地址和端口号交换机B向所有端口广播数据包主机22，查看数据包的目标MAC地址不是自己，丢弃数据包BMAC地址端口号11322dataIP交换基本原理-交换机数据转发原理12－5B334422AABBA端口1端口1端口2data端口2端口3端口3data11dataIP交换基本原理-交换机数据转发原理12－6主机33，接收到数据帧主机44，丢弃数据帧3344datadata在这个过程中，交换机的MAC地址表中没有需要的条目，交换机通过广播的方式，转发了数据帧IP交换基本原理-交换机数据转发原理12－7B334422AABBA端口1端口1端口2端口2端口3端口3data11这时，主机44要给主机11发送一个数据帧：目标地址：11源地址：44IP交换基本原理-交换机数据转发原理12－8BMAC地址端口号113交换机B在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机B学习源MAC地址和端口号交换机B查看MAC地址表，根据MAC地址表中的条目，单播转发数据到端口3442IP交换基本原理-交换机数据转发原理12－9AMAC地址端口号111交换机A在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机A学习源MAC地址和端口号交换机A查看MAC地址表，根据MAC地址表中的条目，单播转发数据到端口1主机11，收到数据帧443IP交换基本原理-交换机数据转发原理12－10B334422AABBA端口1端口1端口2端口2端口3端口311data在这个过程中，交换机的MAC地址表中已经学到了需要的条目，交换机通过单播的方式，转发了数据帧IP交换基本原理-交换机数据转发原理12－11AMAC地址端口号111443222333MAC地址端口号113442223331交换机最终的MAC地址表BIP交换基本原理-交换机数据转发原理12－12转发交换机根据MAC地址表单播转发数据帧学习MAC地址表是交换机通过学习接收的数据帧的源MAC地址来形成的广播如果目标地址在MAC地址表中没有，交换机就向除接收到该数据帧的端口外的其他所有端口广播该数据帧更新交换机MAC地址表的老化时间是300秒交换机如果发现一个帧的入端口和MAC地址表中源MAC地址的所在端口不同，交换机将MAC地址重新学习到新的端口IP交换基本原理-单工、半双工与全双工单工只有一个信道，传输方向只能是单向的半双工只有一个信道，在同一时刻，只能是单向传输全双工双信道，同时可以有双向数据传输ABABAB例如：寻呼机例如：对讲机例如：电话IP交换基本原理-冲突与冲突域如果冲突过多，则传输效率就会降低......主机A主机B主机C冲突域IP交换基本原理-分割冲突域为了提高传输效率，分割冲突域......冲突域1冲突域2冲突域3IP交换基本原理-交换机背板交换矩阵结构交换机的每个端口访问另一个端口时，都有一条专有的线路，不会产生冲突。IP交换基本原理-冲突域与广播域广播域指接收同样广播消息的节点的集合，如：在该集合中的任何一个节点传输一个广播帧，则所有其他能收到这个帧的节点都被认为是该广播帧的一部分交换机分割冲突域，但是不分割广播域，即交换机的所有端口属于同一个广播域....广播域广播域冲突域冲突域广播网络设备的基本存储组件SDRAMNVRAMBootROMFlash配置文件Startup-config软件版本*.bin动态表及其他运行信息Running-config等设备启动版本,不可更新删除，用于错误恢复等操作123IP交换基本原理-交换机系统文件交换机系统文件包括三类文件：引导文件系统映像文件厂商配置文件交换机软件版本升级就是对这三类文件的更新方法就是用新的文件覆盖旧的文件。IP交换基本原理-引导文件引导文件是指引导交换机初始化等的文件，即我们通常说的ROM文件在机架式交换机上通常为boot.rom一份文件在盒式交换机上通常为boot.rom和config.rom两份文件。ROM文件保存在FLASH中文件名固定为boot.rom和config.rom。IP交换基本原理-系统映像文件系统映像文件是指交换机硬件驱动和软件支持程序等的压缩文件交换机系统映像文件保存在FLASH中文件名缺省为nos.img。IP交换基本原理-厂商设备配置文件厂商设备配置文件交换机基本配置文件在交换机系统映像文件启动时进行基本信息的动态显示与部分功能模块的动态加载。厂商设备配置信息一般包括厂商名称、厂商网址、web相关图片、web语言、设备类型等基本显示信息厂商设备配置文件保存在FLASH中，文件名固定为vendor.cfg。提供给用户的文件名格式厂商缩写-交换机型号-版本号-vendor.cfg。IP交换原理及交换机应用■IP交换基本原理■交换机基本应用配置■VLAN应用及配置■TRUNK应用及配置■链路聚合应用及配置■STP应用及配置■三层交换技术的应用及配置■DHCP应用及配置交换机基本应用配置IOS（InternetworkingOperatingSystem-Cisco，缩写IOS），CISCO网络配置系统，大多数Cisco设备中安装有此操作系统。要配置好Cisco设备必需要熟悉IOS命令及相关的知识。（一）交换机的初始配置交换机基本应用配置用反接线一端通过RJ-45到DB-9连接器与计算机的串行口（如COM1口）相连，另一端与交换机的CONSOLE端口相连。所谓交换机的初始配置是指第一次进行交换机的配置。第一次配置主要包括交换机的主机名、密码和管理IP地址的配置。启动计算机的“超级终端(HyperTerminal)”程序，会显示一个如图所示的对话窗口。“开始”－“程序”－“附件”－“通讯”－“超级终端”交换机基本应用配置交换机基本应用配置第一次建立交换机和超级终端的连接时，首先要为这一连接命名。在下拉菜单中选择连接交换机所使用的COM端口，点击确定按钮，如图所示。交换机基本应用配置第二个对话窗口出现，点击“还原为默认值”后，点击确定按钮。在交换机完成启动与超级终端建立连接之后，会出现关于系统配置对话的提示。此时就可以对交换机进行手工配置。交换机基本应用配置（二）几种常见配置命令模式交换机各种配置必须在不同的配置方式下才能完成，CISCO交换机提供了六种主要配置模式，分别为：交换机基本应用配置（1）普通用户模式交换机初始化完成后，首先要进入一般用户模式，在一般用户模式下，用户只能运行少数的命令，而且不能对交换机进行配置。在没有进行任何配置的情况下，缺省的交换机提示符为：Switch＞在用户配置模式下键入“？”则可以查看该模式下所提供的所有命令集及其功能，出现的“--More—”表示屏幕命令还未显示完，此时可按“回车键(Enter)”或者“空格键”显示余下的命令。键入“回车键”，表示屏幕向下显示一行，键入“空格键”表示屏幕向下显示一屏。交换机基本应用配置（2）特权模式在用户模式switch下输入enable命令可以进入特权配置模式，特权模式的缺省提示符为：Switch#在特权模式下可以查看当前设备的大多数配置信息及其状态。若要进行命令参数配置，还需接着进入其它工作模式下。交换机基本应用配置（3）几种模式配置命令的练习模式间的切换命令如下：在第一次使用交换机进行配置的时，需要了解几种配置模式的命令及其之间的转换。下面是实际的配置命令的使用，并附加有注释说明。Switch//执行用户模式提示符Switchenable//由用户模式进入特权模式Switch#//特权模式提示符Switch#configureterminal//进入全局配置模式Switch(config)#//全局配置模式提示符Switch(config)#lineconsole0//进入线路配置模式Switch(config-line)#//线路配