數(shù)據(jù)鏈路層MAC子層和LLC子層以太網(wǎng)交換基礎(chǔ)啟動(dòng)交換機(jī)課件

1、本章內(nèi)容數(shù)據(jù)鏈路層的MACLLC以太網(wǎng)交換基礎(chǔ)啟動(dòng)交換機(jī)課程議題數(shù)據(jù)鏈路層的MAC子層和LLC子層數(shù)據(jù)鏈路層的MAC子層和LLC子層為了降低局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層的復(fù)雜度，將其分成兩個(gè)子層：邏輯鏈路控制（MAC）子層媒體訪問控制（LLC）子層媒體訪問控制子層制定如何使用傳輸媒體的通信協(xié)議 ，主要功能有：數(shù)據(jù)幀的封裝和解封裝，包括尋址和錯(cuò)誤檢測(cè)介質(zhì)的管理，包含介質(zhì)分配（避免碰撞）和競(jìng)爭(zhēng)裁決（碰撞處理）設(shè)置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的硬件地址，用以識(shí)別物理設(shè)備IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)中為MAC地址MAC地址的結(jié)構(gòu)由48位二進(jìn)制數(shù)組成，通常表示為12個(gè)16進(jìn)制數(shù)前24位是廠商識(shí)別碼，后24位是節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符分為三類：?jiǎn)尾ィ旱?個(gè)

2、字節(jié)的最低位為0，可作為目的地址和源地址組播：第1個(gè)字節(jié)的最低位為1，僅能作為目的地址廣播：48位全部為1邏輯鏈路控制子層控制信號(hào)交換和數(shù)據(jù)流量，解釋上層通信協(xié)議傳來的命令并且產(chǎn)生響應(yīng)克服數(shù)據(jù)在傳送的過程中可能發(fā)生的種種問題對(duì)上層可以提供面向連接或者無連接的服務(wù) IEEE 802系列標(biāo)準(zhǔn)中只制定了一種LLC子層標(biāo)準(zhǔn)，屏蔽不同MAC子層之間的差異課程議題以太網(wǎng)以太網(wǎng)概述20世紀(jì)70年代產(chǎn)生于施樂公司最初的以太網(wǎng)使用粗同軸電纜為傳輸介質(zhì)，為共享式以太網(wǎng)，會(huì)產(chǎn)生沖突利用CSMA/CD算法解決共享信道內(nèi)的信道爭(zhēng)用問題1978年，DEC公司、Intel公司和Xerox擬定了一個(gè)針對(duì)10Mbps以太網(wǎng)的標(biāo)

3、準(zhǔn)，成為DIX標(biāo)準(zhǔn)1983年，DIX標(biāo)準(zhǔn)演變成標(biāo)準(zhǔn) 隨著以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，百兆、千兆、萬兆的標(biāo)準(zhǔn)相繼出臺(tái) 共享信道內(nèi)的沖突問題任意時(shí)刻信道只能傳輸一路數(shù)據(jù)每臺(tái)主機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)可以被其他所有主機(jī)所接收如果有兩臺(tái)主機(jī)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，則產(chǎn)生沖突沖 突CSMA/CDCSMA/CD：帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問（Carrier Sense Multiple Access/Collision Derect）載波偵聽：發(fā)送結(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，必須偵聽傳輸介質(zhì)（信道）是否處于空閑狀態(tài)。多路訪問：具有兩種含義，既表示多個(gè)結(jié)點(diǎn)可以同時(shí)訪問信道，也表示一個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)可以被多個(gè)結(jié)點(diǎn)所接收。沖突檢測(cè)：發(fā)送結(jié)點(diǎn)在發(fā)出數(shù)

4、據(jù)的同時(shí)，還必須監(jiān)聽信道，判斷是否發(fā)生沖突 CSMA/CD主機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)前監(jiān)聽信道，如果空閑，則發(fā)送；如果忙，則退避等待如果兩臺(tái)主機(jī)同時(shí)監(jiān)聽到信道空閑并發(fā)生數(shù)據(jù)，則發(fā)生沖突沖 突發(fā)送阻塞信號(hào)并退避等待CSMA算法非堅(jiān)持算法如果傳輸信道是空閑的，則可以立即發(fā)送如果信道是忙的，則等待一個(gè)由概率分布決定的隨機(jī)重發(fā)延遲后，再重復(fù)前一步驟1-堅(jiān)持算法如果傳輸信道空閑的，則可以立即發(fā)送如果信道是忙的，則繼續(xù)監(jiān)聽，直至檢測(cè)到信道空閑，然后立即發(fā)送如果有沖突（在一段時(shí)間內(nèi)未收到肯定的回復(fù)），則等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間，重復(fù)步驟前面2步P-堅(jiān)持算法首先監(jiān)聽總線，如果傳輸信道是空閑的，則以概率P進(jìn)行發(fā)送，而以（1-P）的

5、概率延遲一個(gè)時(shí)間單位。一個(gè)時(shí)間單位通常等于最大傳輸時(shí)延的2倍。延遲一個(gè)時(shí)間單位后，再重復(fù)第一步。如果傳輸信道是忙的，則繼續(xù)監(jiān)聽直至信道空閑并重復(fù)第一步。帶沖突檢測(cè)的CSMA發(fā)送站點(diǎn)傳輸過程中仍繼續(xù)監(jiān)聽信道，以檢測(cè)是否發(fā)生沖突 如果發(fā)生沖突，就立即停止發(fā)送，并向總線上發(fā)一串阻塞信號(hào)以通知其他節(jié)點(diǎn)需要最小幀長(zhǎng)度的限制，以便沖突能夠被檢測(cè)到優(yōu)點(diǎn)：原理簡(jiǎn)單，技術(shù)上容易實(shí)現(xiàn)，不需集中控制，不提供優(yōu)先級(jí)控制缺點(diǎn)：在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增大時(shí)，發(fā)送時(shí)間增長(zhǎng)，發(fā)送效率急劇下降以太網(wǎng)幀格式歷史上出現(xiàn)過多種以太網(wǎng)幀格式1980年，DEC、Intel、Xerox制訂了DIX Ethernet I的標(biāo)準(zhǔn)1982年，DEC、Int

6、el、Xerox又制訂了DIX Ethernet II的標(biāo)準(zhǔn)1982年，IEEE開始研究Ethernet的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，定義了802.3 SAP幀格式1983年，Novell基于IEEE的的原始版開發(fā)了專用的Ethernet幀格式1985年，IEEE推出規(guī)范，后來為解決Ethernet II與幀格式的兼容問題，推出折衷的802.3 SNAP格式現(xiàn)在最常見的是：Ethernet II、802.3 SAP和SNAPEthernet II標(biāo)準(zhǔn)的幀格式類型/長(zhǎng)度字段的值大于或等于0 x0600時(shí)，表示上層數(shù)據(jù)使用的協(xié)議類型，例如0 x0806表示ARP請(qǐng)求或應(yīng)答，0 x0800表示IP協(xié)議； 802.3

7、SAP和SNAP標(biāo)準(zhǔn)的幀結(jié)構(gòu)類型/長(zhǎng)度字段的值小于0 x0600時(shí)，表示以太網(wǎng)用戶數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度 需要LLC子層的封裝以指明上層協(xié)議類型以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展共享式以太網(wǎng)10BASE510BASE210BASE-T/F交換式以太網(wǎng)10BASE-T/F100BASE-T4/TX/FX1000BASE-T/SX/LX課程議題交換基礎(chǔ)交換機(jī)工作原理根據(jù)第2層MAC地址，通過一種確定性的方法在端口之間來轉(zhuǎn)發(fā)幀 交換機(jī)的三項(xiàng)主要功能：學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)發(fā)/過濾消除環(huán)路MAC地址表：存儲(chǔ)地址到端口的映射關(guān)系的數(shù)據(jù)庫地址學(xué)習(xí)E0:E1:E2:E3:MAC地址表E0E1E2E3主機(jī)A：00-D0-F8-00-11-11 主機(jī)B：0

8、0-D0-F8-00-22-22 主機(jī)C：00-D0-F8-00-33-33 主機(jī)D：00-D0-F8-00-44-44 初始的MAC地址表為空地址學(xué)習(xí)E0: 00-D0-F8-00-11-11E1:E2:E3:MAC地址表E0E1E2E3主機(jī)A：00-D0-F8-00-11-11 主機(jī)B：00-D0-F8-00-22-22 主機(jī)C：00-D0-F8-00-33-33 主機(jī)D：00-D0-F8-00-44-44 主機(jī)A發(fā)給主機(jī)C的數(shù)據(jù)幀將被泛洪，同時(shí)MAC地址表中增加主機(jī)A和端口E0的映射關(guān)系地址學(xué)習(xí)MAC地址表E0: 00-D0-F8-00-11-11E1:E2: 00-D0-F8-00-3

9、3-33E3:E0E1E2E3主機(jī)A：00-D0-F8-00-11-11 主機(jī)B：00-D0-F8-00-22-22 主機(jī)C：00-D0-F8-00-33-33 主機(jī)D：00-D0-F8-00-44-44 主機(jī)C回復(fù)后，它的MAC地址和端口E3的映射關(guān)系也將被寫入MAC地址表地址學(xué)習(xí)MAC地址表E0: 00-D0-F8-00-11-11E1: 00-D0-F8-00-22-22E2: 00-D0-F8-00-33-33E3: 00-D0-F8-00-44-44E0E1E2E3主機(jī)A：00-D0-F8-00-11-11 主機(jī)B：00-D0-F8-00-22-22 主機(jī)C：00-D0-F8-00-

10、33-33 主機(jī)D：00-D0-F8-00-44-44 隨著這個(gè)過程不斷重復(fù)，最終建立起完整的MAC地址表轉(zhuǎn)發(fā)/過濾E0: 00-D0-F8-00-11-11E1: 00-D0-F8-00-22-22E2: 00-D0-F8-00-33-33E3: 00-D0-F8-00-44-44MAC地址表E0E1E2E3主機(jī)A：00-D0-F8-00-11-11 主機(jī)B：00-D0-F8-00-22-22 主機(jī)C：00-D0-F8-00-33-33 主機(jī)D：00-D0-F8-00-44-44 單播幀依據(jù)MAC地址表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)/過濾轉(zhuǎn)發(fā)/過濾E0: 00-D0-F8-00-11-11E0: 00-D0-F8

11、-00-55-55E1: 00-D0-F8-00-22-22E2: 00-D0-F8-00-33-33E3: 00-D0-F8-00-44-44MAC地址表E0E1E2E3主機(jī)E：00-D0-F8-00-55-55 主機(jī)B：00-D0-F8-00-22-22 主機(jī)C：00-D0-F8-00-33-33 主機(jī)D：00-D0-F8-00-44-44 主機(jī)A：00-D0-F8-00-11-11 如果一個(gè)端口上連接多臺(tái)主機(jī)，依然能夠進(jìn)行過濾幀轉(zhuǎn)發(fā)方式直通轉(zhuǎn)發(fā)：交換機(jī)收到幀頭（通常只檢查14個(gè)字節(jié)）后立刻察看目的MAC地址并進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā) 幀轉(zhuǎn)發(fā)方式存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)：接收完整的幀，執(zhí)行完校驗(yàn)后，轉(zhuǎn)發(fā)正確的幀而丟棄錯(cuò)誤

12、的幀幀轉(zhuǎn)發(fā)方式無碎片直通轉(zhuǎn)發(fā)：交換機(jī)讀取前64個(gè)字節(jié)后開始轉(zhuǎn)發(fā) 64B課程議題啟動(dòng)交換機(jī)交換機(jī)的端口和指示燈銳捷RG-S2126G系列增強(qiáng)型安全智能多層交換機(jī) 交換端口Console口端口指示燈電源指示燈交換機(jī)的訪問方式通過帶外方式對(duì)交換機(jī)進(jìn)行管理通過Telnet對(duì)交換機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理通過Web對(duì)交換機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理通過SNMP管理工作站對(duì)交換機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理通過帶外方式管理交換機(jī)通過交換機(jī)的Console口，使用超級(jí)終端工具通過Console線纜連接主機(jī)的Com端口通過Telnet方式管理交換機(jī)交換機(jī)必須已經(jīng)配置了管理IP地址、密碼等，并開啟Telnet可以使用Windows自帶的Telnet連接

13、工具登錄后界面和Console口連接是一致通過WEB方式管理交換機(jī)交換機(jī)必須已經(jīng)配置了管理IP地址、密碼等，并開啟HTTP登錄后的界面可以使用瀏覽器進(jìn)行訪問使用命令行界面命令模式：銳捷設(shè)備管理界面分成若干不同的模式，用戶當(dāng)前所處的命令模式?jīng)Q定了可以使用的命令 用戶模式特權(quán)模式配置模式開機(jī)自動(dòng)進(jìn)入：SwitchSwitchenableSwitch#全局模式： Switch#configure terminal Switch(config)#VLAN模式：Switch(config)#vlan 10 Switch(config-vlan)#接口模式： Switch(config)#interfac

14、e fastethernet 0/0 Switch(config-if)#獲得幫助“？”鍵：列出每個(gè)命令模式支持的命令，列出該命令的下一個(gè)關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵字 命令 ？：列出該關(guān)鍵字關(guān)聯(lián)的下一個(gè)變量 命令字符串+？：獲得相同開頭字母的命令關(guān)鍵字字符串鍵：自動(dòng)補(bǔ)齊剩余命令單詞 Help：獲得幫助系統(tǒng)的摘要描述信息 Switch#?Switch#show ？Switch(config)# snmp-server community ?WORD SNMP community string Switch# di?dir disable Switch# show confSwitch# show configu

15、ration 簡(jiǎn)寫命令只需輸入命令關(guān)鍵字的一部分字符，只要這部分字符足夠識(shí)別唯一的命令關(guān)鍵字即可 Switch#show run Switch#show access % Ambiguous command: show access命令的no和default選項(xiàng)no選項(xiàng)：禁止某個(gè)特性或功能執(zhí)行與命令本身相反的操作 default選項(xiàng)：將命令的設(shè)置恢復(fù)為缺省值 Switch#configure terminal Switch(config)#interface gigabitEthernet 0/4 Switch(config-if)#shutdown ！使用shutdown命令關(guān)閉接口Swit

16、ch(config-if)#no shutdown ！使用no shutdown命令打開接口命令行界面的提示信息% Ambiguous command: show c“用戶沒有輸入足夠的字符，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無法識(shí)別唯一的命令。 % Incomplete command.用戶沒有輸入該命令的必需的關(guān)鍵字或者變量參數(shù)。% Invalid input detected at marker.用戶輸入命令錯(cuò)誤，符號(hào)（）指明了產(chǎn)生錯(cuò)誤的單詞的位置。 使用歷史命令Ctrl-P 或上方向鍵 在歷史命令表中瀏覽前一條命令從最近的一條記錄開始，重復(fù)使用該操作可以查詢更早的記錄Ctrl-N 或下方向鍵 在使用了Ctrl-

17、P 或上方向鍵操作之后，使用該操作在歷史命令表中回到更近的一條命令重復(fù)使用該操作可以查詢更近的記錄Ctrl+p 顯示緩沖區(qū)中上一條命令Ctrl+n 顯示緩沖區(qū)中下一條命令Ctrl+b 光標(biāo)左移一個(gè)字符Ctrl+f 光標(biāo)右移一個(gè)字符Ctrl+a 使光標(biāo)移到當(dāng)前行的行首Ctrl+e 使光標(biāo)移到當(dāng)前行的行末交換機(jī)文件系統(tǒng)的管理復(fù)制文件將文件復(fù)制到指定的目錄中 Switcht# copy flash: flash: directoryname 復(fù)制文件到指定的文件中 Switcht# copy flash: sour directoryname 移動(dòng)文件將名字為old_文件命名成名字為new_的文件

18、Switcht# rename flash: old_ flash: new_ 交換機(jī)文件系統(tǒng)的管理刪除文件刪除指定的文件Switcht# delete 查看配置文件查看指定的文件 Switcht#more config.text 查看RAM里當(dāng)前生效的配置信息 Switcht#show running-config 查看保存在flash里面的配置文件 Switcht#show startup-config 其它配置命令為交換機(jī)或其端口設(shè)置標(biāo)識(shí)或信息交換機(jī)名Switch(config)#hostname shanshan(config)#開機(jī)時(shí)的固定顯示信息shan(config)#banne

19、r motd # Accounting Department You have entered a secured system. Authorized access only! #端口描述shan(config)#interface ethernet 0shan(config-if)#description Engineering LAN, Bldg. 18密碼配置Console PasswordSwitch(config)#line console 0Switch(config-line)#loginSwitch(config-line)#password *Virtual Termina

20、l PasswordSwitch(config)#line vty 0 4Switch(config-line)#loginSwitch(config-line)#password *Enable PasswordSwitch(config)#enable password *Password EncryptionSwitch(config)#service password-encryption交換機(jī)的初始配置選擇使用對(duì)話方式還是手工方式配置Continue with configuration dialog? yes/no:yWould you like to assign a ip address?yes/no:或者：Continue with configuration dialog? yes/no:nSwitch 使用對(duì)話方式進(jìn)行初始配置按系統(tǒng)的提示，逐步回答問題進(jìn)行配置 Continue with configuration dialog