交换机培训

交换机培训上海宝信软件股份有限公司2007.12主要内容•以太网技术、ISO/OSI模型简介•交换机概述及电缆简介•交换机的配置•交换机配置实验以太网技术介绍•以太网技术原理：以太网技术采用CSMA/CD（载波侦听多路访问协议）进行信道的竞争。以太网上所有机器共享同一条信道，当信道的使用产生竞争时，以太网将采用CSMA/CD去分配信道的使用权。用来决定广播信道中信道分配的协议属于数据链路层的子层，称作介质访问控制MAC(mediumaccesscontrol)子层。其工作原理是：当站点希望传送时，它就等到线路空闲为止，否则就立即传输。如果两个或多个站点同时在空闲的电缆上开始传输，它们就会冲突。于是所有冲突站点终止传送，等待一个随机的时间后，再重复上述过程。以太网技术介绍以太网使用的电缆：名称电缆最大区间长度适用范围及优点10Base5粗同轴电缆500m用于现场10Base2细同轴电缆200m最便宜的系统10Base-T双绞线100m易于维护10Base-F光纤2000m最适于长距离，环境差的位置快速以太网或千兆以太网使用的电缆：以太网技术介绍名称电缆最大区间长度优点100Base-TX5类双绞线100m用于楼内，造价低。100Base-FX光缆2Km－10Km最适于长距离，环境差的位置1000Base-T5e类以上双绞线100m用于楼内1000Base-SX多模光缆300-550m适用于较短距离的高带宽环境1000Base-LX光缆550m或10Km适用于远距离的千兆环境1000Base-ZX光缆70Km适用于城域间连接。ISO/OSI模型介绍DataFlowLayers传输层数据链路层网络层物理层Application(Upper)Layers会话层表示层应用层ISO/OSI模型介绍TelnetFTP用户接口EXAMPLES应用层ISO/OSI模型介绍TelnetFTPASCIIEBCDICJPEG用户接口•数据的表示方法•特定的处理（如数据加密）EXAMPLES表示层应用层ISO/OSI模型介绍TelnetFTPASCIIEBCDICJPEG区分不同的应数•用户接口OperatingSystem/ApplicationAccessSchedulingEXAMPLES会话层表示层应用层•数据的表示方法•特定的处理（如数据加密）ISO/OSI模型介绍EIA/TIA-232V.35EXAMPLES物理层•设备间bit的传输•特定的电压,线速和电缆的接口ISO/OSI模型介绍EIA/TIA-232V.35EXAMPLES数据链路层物理层•将bit组成Byte（字节），将Byte组成帧•使用MAC地址访问媒体•不纠错的错误检测•设备间bit的传输•特定的电压,线速和电缆的接口ISO/OSI模型介绍TCPUDPSPXEIA/TIA-232V.35IPIPXEXAMPLES传输层•可靠与不可靠的数据传输•重传之间进行错误纠正网络层提供逻辑地址，通过路由器实现路径的决定数据链路层物理层•将bit组成Byte（字节），将Byte组成帧•使用MAC地址访问媒体•不纠错的错误检测•设备间bit的传输•特定的电压,线速和电缆的接口数据的封装TransportDataLinkPhysicalNetworkUpperLayerDataUpperLayerDataTCPHeaderDataIPHeaderDataLLCHeader0101110101001000010DataMACHeaderPresentationApplicationSessionSegmentPacketBitsFrameFCSFCSISO/OSI模型介绍ISO/OSI模型介绍UpperLayerData数据的解封装LLCHdr+IP+TCP+UpperLayerDataIP+TCP+UpperLayerDataTCP+UpperLayerDataUpperLayerData0101110101001000010TransportDataLinkPhysicalNetworkPresentationApplicationSession交换机概述•交换机简介：SWITCH与HUB单纯的集线功能不同，SWITCH除可实现不同端口的线速交换外，还采用了许多非常先进的技术，如VLAN技术、单播和组播技术等，从而使网络应用更加丰富、网络安全更有保障、网络性能大幅提高！•交换机工作原理：SWITCH和HUB都遵循IEEE802.3及扩展标准，介质存取方式也均为CSMA/CD。但是HUB为传输通道共享方式，即同一网段的PC共享固有的带宽，传输通过碰撞检测进行！而SWITCH是通过建立一张端口号与MAC相对应的地址表来决定数据的流向！物理层:Ethernet/802.3HubHostsHost10Base2—ThinEthernet10Base5—ThickEthernet10BaseT—TwistedPair交换机概述交换机概述物理层的功能定义：•媒体类型•连接器类型•信号类型802.3PhysicalHubs工作在物理层ABCDPhysical•所有的设备在相同的冲突域•所有的设备在相同的广播域•所有的设备共享相同的带宽交换机概述交换机概述Hubs:一个冲突域•更多的终端设备则意味着更多的冲突•使用CSMA/CD数据链路层的功能定义：•物理的目的地址和源地址•网络拓扑结构•帧的次序•流量控制•等DataLinkPhysicalEIA/TIA-232v.35802.2802.3交换机概述交换机概述DataSourceaddFCSLengthDestaddVariable26640000.0Cxx.xxxxVendorassignedIEEEassignedMACLayer-802.3PreambleMACAddress8#Bytes数据链路层功能(续.)交换机概述•每个端口都有自已的冲突域•所有的端口都在同一个广播域DataLink交换机和网桥工作在数据链路层OR123124交换机概述交换机•Eachsegmenthasitsowncollisiondomain•BroadcastsareforwardedtoallsegmentsMemorySwitch网络层的功能•定义逻辑的源和目的地址。•定义网络中的各个路径•在多个数据链路层之间进行互连NetworkIP,IPXDataLinkPhysicalEIA/TIA-232v.35802.2802.3交换机概述交换机概述DataSourceaddressDestinationaddressIP网络层的功能(续)Header172.15.1.1NodeNetwork逻辑地址NetworkLayerEndStationPacket交换机概述1111111111111111000000000000000010101100000100000111101011001100二进制掩码二进制地址172.16.122.204255.255.0.017216122204255AddressMask25500网络层的功能(续)交换机概述三层交换机、路由器工作在网络层•广播的控制•组播的控制•选择最优路径•流量管理•逻辑地址•连接到广域网交换机概述•SWITCH交换模式：1.直通转发模式2.存储转发模式3.准直通转发模式4.智能交换模式直通转发模式•直通转发模式（cutthrough）：指交换机在接收到帧后，不进行缓存和奇偶校验，而是直接转发到目的端口。•该模式优点：转发速率快、减少延迟和提高整体吞吐率。•该模式问题：转发残帧、转发错误和容易拥塞。•该模式缺点：在交换机在没有完全接收并检查数据的正确性之前就开始数据转发，这样在网络忙碌或当硬件出现故障时，交换机转发所有残帧和错误帧而导致网路效率低下，并可能产生拥塞！所谓残帧是指由冲突而造成的帧，其长度均小于512比特（64字节）存储转发模式•存储转发模式（store&forward，SAF)：指SWITCH首先在缓冲区中存储整个接收到的封装数据包，然后使用CRC检测法检查该数据包是否正确，如正确交换机便从地址表中寻找目的端口地址，地址得到后，即建立两个端口的连接并开始传输数据。如不正确，表明改数据中包含一个或多个错误，则将予以丢弃。地址表交换引擎共享RAMPC:ABCPC:D准直通转发和智能交换模式•准直通转发模式（ICS,Interimcut-throughtswitch）是对直通转发模式的一种简单改进，只转发长度至少为512Bit（64字节）的帧。准直通转发交换机使用了一种先进先出的FIFO(FirstinFirstout)技术，当帧接收时，它被保存在FIFO中，如帧小于512Bit的长度结束，那么FIFO中的内容（残帧)即被丢弃。因此不存在残帧转发问题，是一个非常好的解决方案。此模式是目前大多数的交换机是使用的直通转发方式。•智能交换模式：指交换机能根据所监控网络中错误包传输的数量，自动智能的改变转发模式。如发觉堆栈每秒错误少于20个，则自动采用直通式转发模式；如大于20个或更多，则自动转为存储转发模式，直到返回错误数量为0时，再切换回直通转发模式。–地址学习–转发/过滤–环的制止交换机的三种功能交换机的地址学习MACaddresstable0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3ABCD•工作站A发送一个帧至工作站C•交换机通过这个帧的源地址缓存工作站A的MAC地址至端口E0•这个从工作站A至工作站C的帧被flooded至除了E0端口外的所有端口MACaddresstable0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0:0260.8c01.1111E0E1E2E3DCBA交换机的地址学习•工作站D发送一个帧至工作站C•交换机通过这个帧的源地址缓存工作站D的MAC地址至端口E2•这个从工作站D至工作站C的帧被flooded至除了E2端口外的所有端口MACaddresstable0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0:0260.8c01.1111E3:0260.8c01.4444E0E1E2E3DCAB交换机的地址学习•工作站A发送一个帧至工作站C•目的地址为已知的，因此直接发送至E2端口（无须广播）E0:0260.8c01.1111E2:0260.8c01.2222E1:0260.8c01.3333E3:0260.8c01.44440260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3XXDCABMACaddresstable交换机的地址学习广播或组播帧•工作站D发送一个广播或组播的帧•广播和组播帧被flooded至所有的端口0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3DCABE0:0260.8c01.1111E2:0260.8c01.2222E1:0260.8c01.3333E3:0260.8c01.4444MACaddresstable广播风暴Segment1Segment2Server/hostXRouterYBroadcastSwitchASwitchB主机X发出一个广播广播风暴Segment1Segment2Server/hostXRouterYBroadcastSwitchASwitchB主机X发出一个广播广播风暴Segment1Segment2Server/hostXRouterYBroadcastSwitchASwitchB交换机不停地去传递这个广播多个帧复制Segment1Segment2Server/hostXRouterYUnicastSwitchASwitchB•主机X发送一个数据