IPUB_301_C1 以太网交换机原理V1.1(40)

承载网D&T团队以太网交换机原理V1.1通过本章的学习,你可以有以下收获:掌握交换机的工作原理和过程了解环路的危害了解交换机避免环路的方式2环路带来的问题3解决环路问题的方法1交换机的工作原理透明桥的工作原理StationAStationB1/11/2SegmentASegmentB•交换机有着透明桥相同的特点交换机的三个功能地址学习转发/过滤避免环路地址学习•最开始的地址表是空的MAC地址表A：00d0.d001.1111C：00d0.d001.2222B：00d0.d001.3333D：00d0.d001.4444E0E1E2E3•StationA发送一个帧（frame）给StationC•交换机从端口E0学习到stationA的MAC地址•将该帧做“洪泛（flooding）”转发。MAC地址表C：00d0.d001.2222B：00d0.d001.3333D：00d0.d001.4444E0:00d0.d001.1111E0E1E2E3地址学习A：00d0.d001.1111MAC地址表A：00d0.d001.1111C：00d0.d001.2222B：00d0.d001.3333D：00d0.d001.4444E0:00d0.d001.1111E2:00d0.d001.2222E0E1E2E3地址学习•StationC回应一个帧（frame）给StationA•交换机从端口E2学习到stationC的MAC地址过滤StationA发送一个帧（frame）给stationC目标地址已经知道,不再“洪泛”发送，直接从E2端口发送出去。E0:00d0.d001.1111E2:00d0.d001.2222E1:00d0.d001.3333E3:00d0.d001.4444A：00d0.d001.1111C：00d0.d001.2222B：00d0.d001.3333D：00d0.d001.4444E0E1E2E3XXMAC地址表A：00d0.d001.1111C：00d0.d001.2222B：00d0.d001.3333D：00d0.d001.4444E0E1E2E3E0:00d0.d001.1111E2:00d0.d001.2222E1:00d0.d001.3333E3:00d0.d001.4444MACaddresstable广播和多播帧StationD发送一个广播或多播帧（frame）给C交换机将广播（broadcast）或多播（multicast）帧“泛洪”转发给其他所有端口（不包括进来的那个端口)。21环路带来的问题3解决环路问题的方法交换机的工作原理AccessLayerDistributionLayerSW1LinkALinkBSW2保证网络的可靠性Segment1Segment2Server/hostXRouterY•在冗余拓扑中，出现了环路（loop）冗余拓扑环路（loop）带来的问题：广播风暴帧的重复复制交换机MAC地址表的不稳定冗余拓扑Segment1Segment2Server/hostXRouterYSegment1Segment2Server/hostXRouterYBroadcastSwitchASwitchBHostX发送一个广播帧广播风暴Segment1Segment2Server/hostXRouterYBroadcastSwitchASwitchBHostX发送一个广播帧广播风暴Segment1Segment2Server/hostXRouterYBroadcast交换机不断的转发该广播帧SwitchASwitchB广播风暴Segment1Segment2Server/hostXRouterYUnicastSwitchASwitchB复制出多个重复的帧HostX发送一个单播帧到RouterY任何一台交换机都没有学到过RouterY的MAC地址Segment1Segment2Server/hostXRouterYUnicastSwitchASwitchBUnicastUnicast复制出多个重复的帧HostX发送一个单播帧到RouterY任何一台交换机都没有学到过RouterY的MAC地址RouterY将收到两个完全一样的重复帧Segment1Segment2Server/hostXRouterYUnicastUnicastSwitchASwitchBPort0Port1Port0Port1MAC地址表的不稳定HostX发送一个单播帧到RouterY任何一台交换机都没有学到过RouterX的MAC地址SwitchA和B从各自的port0学到RouterX的MAC地址Segment1Segment2Server/hostXRouterYUnicastUnicastSwitchASwitchBPort0Port1Port0Port1MAC地址表的不稳定任何一台交换机都没有学到过RouterY的MAC地址该帧被洪泛（flooding）转发SwitchA和B错误的从port1学到RouterX的MAC地址环路问题面对这么多的环路，怎么办？Server/hostWorkstationsLoopLoopLoopBroadcast231环路带来的问题解决环路问题的方法交换机的工作原理环路解决办法1：网络结构BRAS汇聚交换机：T160G/T64G/T40G园区交换机：T40G/3228/3252/3206/3928/3952/3906等GEGEFE/GEIP城域网以太汇聚层用户接入层驻地网DSLAM：8220/9210等FE/GESRPE采用星型结构组建交换网络，从根本上防范物理环路的产生生成树协议能够发现并自动消除冗余网络拓扑中的环路。Blockx环路解决办法2:生成树协议(Spanning-TreeProtocol)xDesignatedport(F)Rootport(F)Designatedport(F)Nondesignatedport(B)RootbridgeNonrootbridge100baseT10baseTSpanning-Tree的运作1.选出一个根桥Root（rootbridge）2.在一个链路上选出指定端口DP（designatedport）3.在非根网桥上选出根端口RP（rootport)4.未成为指定端口或根端口的端口被阻塞，即阻隔端口，Blocked(blockedport）。ABZXR10配置STPzte#configureterzte(config)#spanning-treeenablezte(config)#spanning-treemodesstp在全局配置模式下启动生成树协议STP配置生成树协议的当前模式为sstpSTP的配置实例ABC1211212ZXR10-A#configuretZXR10-A(config)#spanning-treeenableZXR10-A(config)#spanning-treemodesstpSwitchASwitchBZXR10-B#configuretZXR10-B(config)#spanning-treeenableZXR10-B(config)#spanning-treemodesstpSwitchCZXR10-C#configuretZXR10-C(config)#spanning-treeenableZXR10-C(config)#spanning-treemodesstpSTP的配置实例ABC1211212ZXR10-A(config)#showspanning-treeinstance0SpanningtreeenabledprotocolMSTPRootID:Priority32768;Address00d0.d0c2.0101Hello-Time2sec;Max-Age20secForward-Delay15sec;RegRootID:Priority32768;Address00d0.d0c2.0101BridgeID:Priority32768;Address00d0.d0c2.0101Hello-Time2sec;Max-Age20secForward-Delay15sec;Max-Hops20Message-Age1sec;RemainHops20InterfacePrio.NbrNamePortIDCostStsRoleLinkTypeBound---------------------------------------------------------------------------fei_1/1128.41200000ForwardDesignatedp2pSSTPfei_1/2128.42200000ForwardDesignatedp2pSSTPZXR10-B(config)#showspanning-treeinstance0NamePortIDCostStsRoleLinkTypeBound---------------------------------------------------------------------------fei_1/1128.41200000ForwardRootp2pSSTPfei_1/2128.42200000ForwardDesignatedp2pSSTPZXR10-B(config)#showspanning-treeinstance0NamePortIDCostStsRoleLinkTypeBound---------------------------------------------------------------------------fei_1/1128.41200000ForwardRootp2pSSTPfei_1/2128.42200000DiscardAlternatep2pSSTPSTP的问题收敛速度慢RSTP大型网络中的分组问题MSTP需要大量的计算，严重耗费内存、CPU资源环路解决办法3：单端口环路检测作用：此功能能检测到交换机下接的用户或者交换机上的环回，从而对此端口进行处理，避免因下面用户或者设备的环回导致交换机广播风暴等异常，将影响限制到某个端口。单端口环路检测的工作原理交换机从某个端口发送一个检测报文，如果这个检测报文原封不动（或者仅打了一个tag头）地从这个端口接收回来，说明这个端口存在环路，交换机将自动关闭该端口。单端口环路检测的配置实例switchAswitchBFei_1/1ZXR10(config)#interfacefei_1/1ZXR10(config-if)#switchportmodetrunkZXR10(config-if)#switchporttrunkvlan1-2ZXR10(config-if)#exitZXR10(config)#loop-detectinterfacefei_1/1enableZXR10(config)#loop-detectinterfacefei_1/1vlan1-2enableZXR10(config)#showloop-detectinterface-detailfei_1/1isUpisMonitorisLoopisProtectedenableenablenodisablenpNumportNumreopenTimecounter124600158loopVlanvlanRange012环路解决方法4：ZESR以太环型交换网技术ZESR（ZTEEthernetSwitchRing）属城域以太网技术，解决了星型以太网保护能力弱、故障恢复时间长等问题；理论上可以提供50ms的快速保护特性；采用环形拓扑结构，天然具有支持组播应用的优势；传统网络在组播分支节点的每一个下联端口上均需要进行组播流的复制，而以太环网则只需在整个环网上复制一次组播流，从而大大提高了