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组建校园网（一）技术培训中心/高志岩文档类型:文档密级:主送对象:抄送对象:文档编号:审核人:学习目标•掌握ARP工作原理•掌握Hub、二层交换机工作原理•掌握VLAN原理2课程内容•第一章ARP工作原理•第二章Hub及二层交换机工作原理•第三章VLAN原理及基本配置4个电影，你要吗？好的，传到我的FTP上来吧，地址是192.168.1.11在这个下载的过程中，李强的PC如何把电影数据通过网络传输到张磊的PC上？工作原理•数据封装的过程（TCP/IP协议栈）Hub李强张磊192.168.1.10192.168.1.11将需要传输的数据以TCP/IP协议栈的格式进行封装源IP:192.168.1.10（本地）目的:192.168.1.11目的IP如何确定的？目的MAC如何确定？源MAC:ca00.1340.0000（本地）ca00.1340.0000ca04.0b74.0000应用层传输层网络层数据链路层物理层FTPTCP源端口（大于1024）目的端口（20）为FTP协议特有端口号1.人工提前获取2.收到的数据包的源IP地址转换为bit流工作原理•ARP协议：AddressResolutionProtocol地址解析协议›1.自动解析目的IP地址所对应的MAC地址Hub李强张磊192.168.1.10192.168.1.11将需要传输的数据以TCP/IP协议栈的格式进行封装源IP:192.168.1.10（本地）目的:192.168.1.11目的MAC如何确定？源MAC:ca00.1340.0000（本地）ca00.1340.0000ca04.0b74.0000应用层传输层网络层数据链路层物理层FTPTCP源端口（20）目的端口（大于1024）ARP协议解决这个问题！工作原理•ARP协议：AddressResolutionProtocol地址解析协议›1.自动解析目的IP地址所对应的MAC地址»当李强的PC不知道张磊PC的MAC地址时，就会发出ARP查询报文来请求张磊PC的MAC地址是多少？Hub李强张磊192.168.1.10192.168.1.11ARP查询报文ARP查询报文的内容：192.168.1.11的MAC地址是多少？这个ARP查询报文是二层报文还是三层报文？源IP和源MAC是多少？目的IP和目的MAC是多少？ca00.1340.0000ca04.0b74.0000工作原理•ARP协议：AddressResolutionProtocol地址解析协议›ARP协议知识点总结（一）：»ARP为数据链路层协议，是一个二层报文，因此没有IP头部及以上的信息»由于不知道目的PC的MAC地址，因此ARP查询报文的目的地址为全F的广播MAC地址工作原理•ARP协议：AddressResolutionProtocol地址解析协议›2.被请求的PC返回ARP响应报文»同一Hub下PC都会接收李强PC所发出的广播ARP查询报文，那么将由谁来进行回应呢？Hub李强张磊192.168.1.10192.168.1.11ARP查询报文192.168.1.11的MAC地址是多少？192.168.1.12ca00.1340.0000ca04.0b74.0000在ARP报文信息中存在TargetIPAddress字段，只有该地址的PC才会进行响应工作原理•ARP协议：AddressResolutionProtocol地址解析协议›2.被请求的PC返回ARP响应报文»ARP响应报文的目的MAC为接收到的ARP查询报文的源MAC地址，即为单播报文Hub李强张磊192.168.1.10192.168.1.11ARP查询报文192.168.1.11的MAC地址是多少？ARP响应报文192.168.1.11的MAC地址是ca04.0b74.0000ca00.1340.0000ca04.0b74.0000工作原理•ARP协议：AddressResolutionProtocol地址解析协议›3.被请求的PC在收到的ARP请求报文的同时形成本地的ARP缓存表项»张磊PC收到了关于自己MAC地址的ARP查询报文，说明两台PC之间将会进行通信，因此在这个过程中，张磊PC会根据ARP报文中的信息SenderIPaddress和SenderMACaddress字段来更新本地的ARP缓存C:\DocumentsandSettings\张磊arp-aInterface:192.168.1.11---0x2InternetAddressPhysicalAddressType192.168.1.10ca-00-13-40-00-00dynamic工作原理•ARP协议：AddressResolutionProtocol地址解析协议›ARP协议知识点总结（二）：»ARP响应报文以单播形式发送»被请求目的MAC地址的PC会根据ARP查询报文生成关于查询者的ARP缓存工作原理•ARP协议：AddressResolutionProtocol地址解析协议›4.查询PC收到ARP响应报文后，更新自己的ARP缓存Hub李强张磊192.168.1.10192.168.1.11ARP查询报文192.168.1.11的MAC地址是多少？ARP响应报文192.168.1.11的MAC地址是ca04.0b47.0000ca00.1340.0000ca04.0b74.0000C:\DocumentsandSettings\李强arp-aInterface:192.168.1.10---0x2InternetAddressPhysicalAddressType192.168.1.11ca-00-0b-74-00-00dynamic工作原理•ARP协议：AddressResolutionProtocol地址解析协议›双方通过ARP协议获取对方的MAC，可以完成TCP/IP封装，从而实现数据通讯»此后在数据通讯过程中，就利用ARP缓存中的信息填充目的IP所对应的目的MAC地址Hub李强张磊192.168.1.10192.168.1.11ca00.1340.0000ca04.0b74.0000应用层传输层网络层数据链路层物理层源:192.168.1.10（本地）目的:192.168.1.11源MAC:ca00.1340.0000（本地）目的MAC:ca04.0b74.0000应用层传输层网络层数据链路层物理层源:192.168.1.11（本地）目的:192.168.1.10源MAC:ca04.0b74.0000（本地）目的MAC:ca00.1340.0000课程内容•第一章ARP工作原理•第二章Hub及二层交换机工作原理•第三章VLAN原理及基本配置16号楼①②③①：代表1101寝室两台PC之间利用FTP来拷贝电影②：代表1102寝室两台PC之间利用FTP来拷贝电影③：代表1101寝室的一台PC和1102寝室一台PC之间利用FTP来拷贝电影在这3种情况下，ARP协议工作的过程是一样的吗？在这3种情况下，数据的转发过程是一样的吗？及二层交换机工作原理•Hub的工作原理›集线器，主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离›转发数据时没有针对性，采用广播方式发送。1101寝室Hub①①1101寝室两台PC之间利用FTP来拷贝电影这台PC也会接收到“电影数据”，但会将其丢弃掉，相当于是垃圾数据Hub这样的工作原理会带来什么样的问题或风险?PC1PC2PC3当Hub上连接的PC越来越多时，所有PC发出的数据都以广播方式转发时，网络性能将大幅度降低，同时广播方式工作也可能导致安全隐患，比如机密数据很容易被监听到及二层交换机工作原理•二层交换机工作原理›MAC地址学习功能»当PC1要发送数据包给PC2时（本地ARP缓存没有相关记录），首先发送ARP查询消息»Switch从端口1接收该报文，将PC1的MAC地址记录在端口1上，形成MAC地址表项1102寝室Switch②1102寝室PC1和PC2之间利用FTP来拷贝电影②PC1PC2PC3123MAC地址端口号Ca00.1340.00001ca00.1340.0000ca04.0b74.0000及二层交换机工作原理•二层交换机工作原理›交换机的转发»当从一个端口接收到一个目的MAC为广播地址（或者未知地址）的报文（即在MAC地址表中没有表项与该报文的目的MAC地址匹配），将向所有其他端口进行泛洪该报文（除了接收该报文的端口）1102寝室Switch②PC1PC2PC3123ARPRequestca00.1340.0000ca04.0b74.0000MAC地址端口号Ca00.1340.00001及二层交换机工作原理•二层交换机工作原理›交换机的转发»PC2返回ARP响应报文（目的MAC为PC1的MAC地址）到交换机，交换机根据MAC地址表从端口转发出去PC2的ARP响应报文，同时学习PC2的MAC地址1102寝室Switch②PC1PC2PC3123ca00.1340.0000ca04.0b74.0000MAC地址端口号Ca00.1340.00001源MAC:ca04.0b47.0000目的MAC:ca00.1340.0000Ca04.0b74.00002及二层交换机工作原理•二层交换机工作原理›交换机在PC1和PC2交互ARP信息阶段在相应端口记录了两台PC的MAC地址›交换机后续收到的两台PC之间交互的报文根据形成的MAC地址表来进行转发1102寝室Switch②PC1PC2PC3123ca00.1340.0000ca04.0b74.0000MAC地址端口号Ca00.1340.00001Ca04.0b74.00002及二层交换机工作原理•二层交换机工作原理›源MAC地址的学习»实际上，不仅仅是ARP报文，只要是PC发出的所有报文都会触发交换机进行源MAC地址学习。»当PC从交换机的一个端口迁移到另外一个端口时，MAC地址表项也会随之发生变化Switch12PC1ca00.1340.0000Hub1Hub2MAC地址端口号Ca00.1340.00001在PC1从hub1迁移到hub2下时，交换机的MAC地址表不会进行更新，只有当PC1再次发出报文时，交换机会更新PC1的MAC地址表项即更新端口2及二层交换机工作原理•二层交换机工作原理›源MAC地址的维护与老化»当交换机的接口DOWN掉后，与该接口相关的MAC地址都会被清除SwitchPC1PC212ca00.1340.0000ca04.0b74.0000MAC地址端口号Ca00.1340.000