交換機ppt課件

1、交換機Q1. 共享式Ethernet1.共享式以太網(wǎng)采用CSMA/CD：載波偵聽多路訪問/沖突探測來避免沖突2.共享總線帶寬，半雙工工作3.網(wǎng)絡(luò)隨著接入計算機的增加性能下降Q2 沖突域沖突域（物理分段）：同一物理網(wǎng)段上所有節(jié)點的集合或以太網(wǎng)上競爭同一帶寬的節(jié)點集合。廣播域廣播域：接收同樣廣播消息的節(jié)點的集合E.g. ARP,DHCP請求都可以產(chǎn)生廣播數(shù)據(jù)包交換機等第一，第二層設(shè)備連接的節(jié)點被認為都是在同一個廣播域路由器分割廣播域192.168.2.0/24廣播地址？地址學(xué)習(xí)決定轉(zhuǎn)發(fā)或過濾避免環(huán)路Q3 交換機三種功能交換機地址學(xué)習(xí) exampleQ4 冗余網(wǎng)絡(luò)拓撲冗余拓撲消除了由于單點故障所引致

2、的網(wǎng)絡(luò)不通問題冗余拓撲卻帶來了廣播風(fēng)暴、重復(fù)幀和MAC地址表不穩(wěn)定的問題網(wǎng)段 1網(wǎng)段 2服務(wù)器/主機 X路由器 Y冗余網(wǎng)絡(luò)拓撲冗余拓撲消除了由于單點故障所引致的網(wǎng)絡(luò)不通問題冗余拓撲卻帶來了廣播風(fēng)暴、重復(fù)幀和MAC地址表不穩(wěn)定的問題網(wǎng)段 1網(wǎng)段 2服務(wù)器/主機 X路由器 Y交換機 A交換機 B主機 X 發(fā)送一廣播信息廣播風(fēng)暴網(wǎng)段 1網(wǎng)段 2服務(wù)器/主機 X路由器 Y 廣播幀廣播風(fēng)暴交換機 A交換機 B主機 X 發(fā)送一廣播信息網(wǎng)段 1網(wǎng)段 2服務(wù)器/主機 X路由器 Y廣播幀交換機不停地發(fā)出廣播信息廣播風(fēng)暴交換機 A交換機 B網(wǎng)段 1網(wǎng)段 2服務(wù)器/主機 X路由器 Y 廣播重復(fù)幀 單點幀主機X發(fā)關(guān)一

3、單點幀給路由器Y路由器Y的MAC地址還沒有被交換機A和B學(xué)習(xí)到交換機 A交換機 B網(wǎng)段 1網(wǎng)段 2服務(wù)器/主機 X路由器 Y 單點幀主機X發(fā)送一單點幀給路由器Y路由器Y的MAC地址還沒有被交換機A和B學(xué)習(xí)到路由器Y會收到同一幀的兩個拷貝單點幀 單點幀重復(fù)幀交換機 A交換機 B網(wǎng)段 1網(wǎng)段 2服務(wù)器/主機 X路由器 Y單點幀 單點幀主機X發(fā)送一單點幀給路由器Y路由器Y的MAC地址還沒有被交換機A和B學(xué)習(xí)到交換機A和B都學(xué)習(xí)到主機X的MAC地址對應(yīng)端口0端口 0端口1端口0端口1MAC地址表不穩(wěn)定交換機 A交換機 B網(wǎng)段 1網(wǎng)段 2服務(wù)器/主機 X路由器 YMAC：00-A0-D1-D4-35-2

4、C Unicast主機X發(fā)送一單點幀給路由器Y路由器Y的MAC地址還沒有被交換機A和B學(xué)習(xí)到交換機A和B都學(xué)習(xí)到主機X的MAC地址對應(yīng)端口0到路由器Y的數(shù)據(jù)幀在交換機A和B上會泛洪處理交換機A和B都錯誤學(xué)習(xí)到主機X的MAC地址對應(yīng)端口 1MAC地址表不穩(wěn)定 單點幀端口 0端口1端口0端口1交換機 A交換機 B網(wǎng)段 1網(wǎng)段 2服務(wù)器/主機 X路由器 Y更復(fù)雜的拓撲結(jié)構(gòu)可能導(dǎo)致多重回路在第2層沒有能夠防止這種回路的機制服務(wù)器/主機工作站回路回路回路多重回路問題 廣播主要內(nèi)容1. Spanning Tree Protocol 生成樹協(xié)議2. VLAN概述4. VLAN間路由3.Trunk鏈路學(xué)習(xí)目標

5、通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，您重點掌握以下內(nèi)容：STP( Spanning Tree Protocol)VLAN基本Trunk鏈路及IEEE 802.1Q協(xié)議VLAN間通信回路的解決辦法: 生成樹協(xié)議Spanning-Tree Protocol將某些端口置于阻塞狀態(tài)就能防止冗余結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓撲中產(chǎn)生回路 阻塞x1. 生成樹協(xié)議（STP）什么是生成樹？STP術(shù)語：橋ID (Bridge ID)， 開銷（Cost）. 橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元（BPDU）構(gòu)建邏輯無回路生成樹的過程STP術(shù)語：交換機ID 或Bridge ID1.BID用來識別每一個交換機/網(wǎng)橋。2.BID用來確定網(wǎng)絡(luò)的中心，在STP中稱為根橋。3.優(yōu)先級

6、默認為32768STP術(shù)語：Cost（代價）最短路徑是cost累加，而cost是基于鏈路的速率的連接速率代價(修訂的 IEEE 規(guī)范) 代價(舊IEEE 規(guī)范)-10 Gbps 211 Gbps41100 Mbps191010 Mbps100100STP術(shù)語：橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元BPDU： Bridge Protocol Data Unit 1.交換機發(fā)送的用來創(chuàng)建邏輯無環(huán)路的數(shù)據(jù)包稱為BPDU2.BPDU在阻塞的接口上也可以接收，這確保如果鏈路或設(shè)備出現(xiàn)問題，新的生成樹會被計算3.默認，BPDU 2秒發(fā)送一次2協(xié)議標識1版本：01信息類型：01TCA保留TC8根ID4到根的路徑費用8網(wǎng)橋ID2端口

7、ID2信息幀時齡2最大時延2問侯時延2轉(zhuǎn)發(fā)時延每個網(wǎng)絡(luò)只能有一個根橋每個非根橋只能有一個根端口每段只能有一個指派端口x指派端口(F)根端口(F)指派端口(F)非指派端口(B)根橋非根橋SW XSW Y100baseT 10baseT生成樹運作交換機 Y缺省的優(yōu)先級 32768 (8000 十六進制)MAC 0c0022222222交接機 X缺省的優(yōu)先級 32768 (8000 十六進制) MAC 0c0011111111 BPDUBPDU = Bridge protocol data unit (缺省地每2秒發(fā)送BPDU數(shù)據(jù))根交換機 = 有最低橋識別碼的橋橋識別碼 = 橋優(yōu)先級 + 橋MAC

8、地址例中， 哪個交換機的橋識別碼最低?Root Bridge的選擇決定根端口一個交換機中根路徑花費的值為最低的端口稱為根端口。若有多個端口具有相同的最低根路徑花費，則具有最高優(yōu)先級的端口為根端口。若有兩個或多個端口具有相同的最低根路徑花費和最高優(yōu)先級，則端口號最小的端口為默認的根端口。 根端口根端口(F)根交換機非根橋SW XSW Y100baseT 10baseT決定網(wǎng)段的選取交換機開始時，所有的交換機都認為自己是LAN的選取交換機。當(dāng)交換機接收到具有更低根路徑花費的（同一個LAN中）其他交換機發(fā)來的BPDU，該交換機就不再宣稱自己是選取交換機。如果在一個LAN中，有兩個或多個交換機具有同樣

9、的根路徑花費，具有最高優(yōu)先級的交換機被先為選取交換機。在一個LAN中，只有選取交換機可以接收和轉(zhuǎn)發(fā)幀，其他交換機的所有端口都被置為阻塞狀態(tài) 選取交換機哪個是選取交換機？根端口(F)根交換機非根SW XSW Y100baseT 10baseT交換機 X缺省的優(yōu)先級 32768 MAC 0c0011111111交接機 Y缺省的優(yōu)先級 32768MAC 0c0022222222確定選取端口LAN的選取交換機中與該LAN相連的端口為選取端口。若選取交換機有兩個或多個端口與該LAN相連，那么具有最低標識的端口為選取端口。除了根端口和選取端口外，其他端口都將置為阻塞狀態(tài)。交接機 Y缺省的優(yōu)先級 32768

10、MAC 0c0022222222交換機 X缺省的優(yōu)先級 32768 MAC 0c0011111111Root bridgex端口 0端口1端口0端口1100baseT10baseT 指派端口(F)根端口 (F)非指派端口(B)指派端口(F)端口狀態(tài)交換機YMAC 0c0022222222缺省的優(yōu)先級 32768交換機XMAC 0c0011111111缺省的優(yōu)先級 32768 端口0端口1端口 0端口1交換機 ZMac 0c0011110000缺省的優(yōu)先級 32768端口 0請指出:根橋指派端口、非指派端口和根端口?各端口分別是轉(zhuǎn)發(fā)還是阻塞狀態(tài)? 100baseT100baseT生成樹 Exam

11、ple端口 0 100baseT100baseT指派端口(F)根端口 (F)非指派端口 (阻塞)指派端口 (F)根端口 (F)請指出:根橋指派端口、非指派端口和根端口?各端口分別是轉(zhuǎn)發(fā)還是阻塞狀態(tài)?生成樹交換機YMAC 0c0022222222缺省的優(yōu)先級 32768交換機XMAC 0c0011111111缺省的優(yōu)先級 32768 端口0端口1端口 0端口1交換機 ZMac 0c0011110000缺省的優(yōu)先級 32768交換機YMAC 0c0022222222缺省的優(yōu)先級 32768交換機 XMAC 0c0011111111缺省的優(yōu)先級 32768 端口 0端口 1端口0端口110baseT

12、x100baseTRoot Bridge指派端口根端口 (F)非指派端口(阻塞)指派端口生成樹重新生成交換機YMAC 0c0022222222缺省優(yōu)先級 32768交換機 XMAC 0c0011111111缺省優(yōu)先級 32768 端口 0端口 1端口 0端口110baseTx100baseTRoot Bridge指派端口根端口 (F)非指派端口(阻塞)指派端口BPDUxMAXAGEx生成樹重新生成關(guān)鍵: 收斂時間當(dāng)所有交換機和橋的端口都改變到要么是轉(zhuǎn)發(fā)要么是阻塞狀態(tài)是發(fā)生收斂當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生改變時，交換機和橋必須重新構(gòu)建生成樹，否則可能損及傳送中的用戶數(shù)據(jù)基于軟件實現(xiàn)每個橋只能有一個生成樹每個橋

13、通常最多到16個端口橋基于硬件實現(xiàn)(ASIC)每個交換機可以有多個生成樹有更多的端口交換機橋與交換機的比較2.VLAN2.1. VLAN概述2.2.Trunk鏈路2.3 VLAN間通信分段靈活性安全性第三層第二層第一層銷售部人力資源部工程部一個VLAN =一個廣播域 = 邏輯網(wǎng)段 (子網(wǎng)) 2.1 VLAN綜述交換機 A綠色VLAN黑色VLAN 紅色VLAN每個邏輯的VLAN就象一個獨立的物理橋，使一個單獨的廣播域VLAN運作VLAN的種類根據(jù)劃分分類基于端口的VLAN (Port-Based)基于MAC層分組的VLAN (MAC-Layer Grouping)基于網(wǎng)絡(luò)層分組的VLAN (Ne

14、twork-Layer Grouping)VLAN優(yōu)點 減少網(wǎng)絡(luò)設(shè)備移動和布線改變的代價限制廣播包安全性，由于配置了VLAN后，一個VLAN的數(shù)據(jù)包不會發(fā)送到另一個VLAN2.2 TrunkTrunk 概念VLANs and TrunkingTrunk 提供了在一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的交換機之間高效的通信Trunk 概念1.Trunk是兩個交換機之間網(wǎng)絡(luò)信息傳遞的物理和邏輯的連接2.一個Trunk就是支持傳遞多個VLAN信息的點到點的鏈路3.Trunk將在一個物理鏈路上綁定多個虛鏈路，從而在兩臺交換機之間允許在單一物理鏈路上傳輸多個VLAN的信息Trunk 機制1.Trunk幀標記，幀標記被IEEE標準化

15、2.幀標記在幀中插入標識符，這樣可以更容易管理3.在以太網(wǎng)中，幀標記有兩種方案ISL Cisco私有（Cisco proprietary Inter-Switch Link protocol） 802.1Q IEEE標準（IEEE standard ）幀標簽方式幀標簽方式（Frame-Tagging）：數(shù)據(jù)幀頭中加入一個標簽（Tag）來標識該數(shù)據(jù)幀屬于哪個虛擬網(wǎng)。不同廠家的標簽長度是不一樣的。第2層VLAN成員之間的通信通過新增加的VLAN標簽中的VLAN標識符（VLAN ID）進行尋址。IEEE 802.1Q以太網(wǎng)編碼標記格式TPID（標簽協(xié)議標識符）：為VLAN協(xié)議類型，表明該幀已按802

16、.1Q協(xié)議進行了顯式標記。TCI（標簽控制信息）包括三部分：用戶優(yōu)先級（User-priority）：允許VLAN幀在那些不具備表示用戶優(yōu)先權(quán)的網(wǎng)段攜帶用戶優(yōu)先權(quán)信息。令牌環(huán)封裝標志（TR-encap）：置位時表示該幀數(shù)據(jù)域中攜帶的是未經(jīng)翻譯和封裝的令牌環(huán)幀。VLAN標識（VID）：表明此幀屬于哪一個VLAN。共有212=4096個VLAN。目標MAC地址 6字節(jié)源MAC地址 6字節(jié)數(shù)據(jù)/填充 461500字節(jié)FCS 4字節(jié)TPID 2字節(jié)TCI 2字節(jié)長度 2字節(jié)加入的VLAN頭0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 User-priority Token Ring

17、Encapsulation Flag (TR-encap)0 1 234 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 VLAN Identifier (VID) VType (0 x8100)數(shù)據(jù)幀的標記Untagged FrameTagged FrameTagged Aware port交換機A交換機B同一個VLAN可以跨越多個交換機VLAN運作綠色VLAN黑色VLAN 紅色VLAN綠色VLAN黑色VLAN 紅色VLAN交換機A交換機B 主干連接主干功能支持多個VLAN的數(shù)據(jù) 快速以太網(wǎng)VLAN運作綠色VLAN黑色VLAN 紅色VLAN綠色VLAN黑色VLAN 紅色VLANVLAN運作E0E

18、1A0200.1111.1111D0200.4444.4444交換機1的VLAN1的地址表0200.1111.1111 E00200.2222.2222 Fa23E2E3B0200.2222.2222C0200.3333.3333交換機1交換機2Fa23Fa24VLAN干道：干道頭部VLAN1VLAN2VLAN2VLAN1交換機2的VLAN1的地址表0200.1111.1111 Fa240200.2222.2222 E3VLAN1 0200.2222.2222目標地址為0200.2222.2222的單播，將把它轉(zhuǎn)發(fā)到Fa23端口，但首先，把它標記為屬于VLAN10200.2222.2222從端

19、口Fa24收到一個被標記為屬于VLAN1的幀，查看VLAN1的地址表，把它從E3轉(zhuǎn)發(fā)出去ISL標識通過硬件(ASIC)實現(xiàn)ISL標識不會出現(xiàn)在工作站，客戶端并不知道ISL的封裝信息在交換機或路由器與交換機之間，在交換機與具有ISL網(wǎng)卡的服務(wù)器之間可以實現(xiàn)ISL的主干功能使得VLAN信息可以穿越主干線進入主干線前加上VLAN標識離開主干線后去掉VLAN標識ISL支持VLAN的標識ISL封裝ISL 頭26 bytes以太幀數(shù)據(jù)CRC4 bytes用ISL頭與CRC進行幀封裝可以支持多個VLAN (1024)VLAN號BPDU控制位DATypeUserSALENVLANAAAA03BPDUHSAVL

20、ANBPDUBPDUINDEXRES2.3 VLAN間通信VLAN間通信需要使用路由器：利用多個路由器接口實現(xiàn)VLAN間路由利用802.1Q封裝實現(xiàn)VLAN間路由VLAN間通信-多個接口利用多個路由器接口實現(xiàn)VLAN間路由：VLAN10VLAN20192.168.1.254/24192.168.2.254/24192.168.1.1/24192.168.2.1/24Interface ethernet 2/1 ip address 192.168.1.254/24Interface ethernet 2/5 ip address 192.168.2.254/24路由器的配置：VLAN間通信-利

21、用子接口利用802.1Q封裝實現(xiàn)VLAN間路由（單臂路由）：VLAN10VLAN20192.168.1.254/24192.168.2.254/24192.168.1.1/24192.168.2.1/24路由器的配置： 創(chuàng)建VLAN 定義物理接口和干道連接封裝類型 標識虛擬接口 為虛擬接口配置IP地址和掩碼VLAN間通信利用802.1Q封裝實現(xiàn)VLAN間路由（單臂路由）：VLAN10VLAN20192.168.1.254/24192.168.2.254/24192.168.1.1/24192.168.2.1/24Vlan 10 name test10 switchport interface

22、ethernet 0/0/1-6 exitVlan 20 name test20 switchport interface ethernet 0/0/17-24 exitInterface ethernet 0/0/13 switchport mode trunk交換機配置：VLAN間通信利用802.1Q封裝實現(xiàn)VLAN間路由（單臂路由）：VLAN10VLAN20192.168.1.254/24192.168.2.254/24192.168.1.1/24192.168.2.1/24configInterface f0/0.1encapsulation 1dotq 10ip address 19

23、2.168.1.254/24configInterface f0/0.2encapsulation 1dotq 20ip address 192.168.2.254/24路由器配置：使用子接口連接使用一個物理端口的連個子接口并封裝IEEE 802.1Q協(xié)議2.4 VTP協(xié)議(VLAN Trunking Protocol )一個能夠宣告VLAN配置信息的信息系統(tǒng)通過一個共有的管理域，維持VLAN配置信息的一致性VTP只能在主干端口發(fā)送要宣告的信息支持混合的介質(zhì)主干連接(快速以太網(wǎng), FDDI, ATM) 1.“新增一個vlan”3.同步最新的vlan信息2VTP 域 “ICND”VTP模式服務(wù)器

24、模式客戶模式透明模式發(fā)送/轉(zhuǎn)發(fā) 信息宣告同步不會存貯于NVRAM創(chuàng)建vlan修改vlan刪除vlan發(fā)送/轉(zhuǎn)發(fā) 信息宣告同步存貯于NVRAM創(chuàng)建vlan修改vlan刪除vlan轉(zhuǎn)發(fā) 信息宣告不同步存貯于NVRAMVTP是如何工作的VTP信息宣告以多點傳送的方式來進行VTP服務(wù)器和客戶模式下會同步最新版本的宣告信息VTP信息宣告每隔5分鐘或者有變化時發(fā)生VTP信息宣告以多點傳送的方式來進行VTP服務(wù)器和客戶模式下會同步最新版本的宣告信息VTP信息宣告每隔5分鐘或者有變化時發(fā)生1.新增VLAN2.版本3 -版本4 服務(wù)器客戶客戶4.版本3 -版本4 5.同步新的VLAN信息 334.版本3 -版本

25、4 5.同步新的VLAN信息 VTP是如何工作的通過阻止不必要數(shù)據(jù)的泛洪傳送來增加可用的帶寬例如: 主機A發(fā)出廣播，廣播僅僅泛洪到已有端口被分配到紅色VLAN的所有交換機交換機4交換機2交換機6交換機3交換機 1端口 2被泛洪的數(shù)據(jù)在這些地方被阻止紅色VLAN端口 1交換機5ABVTP裁減支持的最大VLAN數(shù)取決于交換機Catalyst 1900系列交換最大支持64個VLAN，每個VLAN可以有其獨立的生成樹 VLAN1是出廠缺省設(shè)置的VLAN之一CDP和VTP宣告被發(fā)送到VLAN1Catalyst 1900系列交換機的IP地址作用于VLAN1的廣播域中只有在VTP的服務(wù)器或透明模式下才可以創(chuàng)

26、建、增加或刪除VLANVLAN配置的原則啟用VTP (可選)啟用主干功能創(chuàng)建VLAN將端口加入VLANVLAN配置的步驟VTP域名 VTP模式 (服務(wù)器/客戶/透明)VTP服務(wù)器模式是缺省值VTP裁減VTP密碼VTP捕取VTP 配置的內(nèi)容注意：當(dāng)加入一新的交換機到一個已經(jīng)存在的VTP域時，這個交換機會被以客戶模式加入，以便防止該交換機宣告不正確的VLAN信息可以用命令delete vtp來復(fù)位VTP的版本號vtp server | transparent domain domain-name trap enable | disable password password pruning ena

27、ble | disablewg_sw_a(config)#創(chuàng)建VTP域wg_sw_a#conf terminalEnter configuration commands, one per line. End with CNTL/Zwg_sw_a(config)#vtp transparent wg_sw_a(config)#vtp domain switchlabvtp server | transparent domain domain-name trap enable | disable password password pruning enable | disablewg_sw_a(c

28、onfig)#創(chuàng)建VTP域確認VTP配置wg_sw_a#show vtp確認VTP配置wg_sw_a#show vtp VTP version: 1 Configuration revision: 4 Maximum VLANs supported locally: 1005 Number of existing VLANs: 6 VTP domain name : switchlab VTP password : VTP operating mode : Transparent VTP pruning mode : Enabled VTP traps generation : Enabled

29、 Configuration last modified by: 10.1.1.40 at 00-00-0000 00:00:00wg_sw_a#show vtp設(shè)置主干功能trunk on | off | desirable | auto | nonegotiatewg_sw_a(config-if)#On = 打開主干功能并與對方協(xié)商執(zhí)行Off = 關(guān)閉主干功能并與對方協(xié)商執(zhí)行Desirable = 與對方協(xié)商執(zhí)行 如果對方設(shè)為on、desirable或auto則打開主干功能Auto = 只有對方設(shè)為on或desirable時才打開主干功能Non-negotiate =打開主干功能并不再與

30、對方協(xié)商執(zhí)行設(shè)置主干功能wg_sw_a#conf terminal Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Zwg_sw_a(config)#interface f0/26wg_sw_a(config-if)#trunk on首先打開端口的主干功能(端口 A)On = 打開主干功能并與對方協(xié)商執(zhí)行Off = 關(guān)閉主干功能并與對方協(xié)商執(zhí)行Desirable = 與對方協(xié)商執(zhí)行 如果對方設(shè)為on、desirable或auto則打開主干功能Auto = 只有對方設(shè)為on或desirable時才打開主干功能Non-negoti

31、ate =打開主干功能并不再與對方協(xié)商執(zhí)行trunk on | off | desirable | auto | nonegotiatewg_sw_a(config-if)#確認主干功能wg_sw_a#show trunk A | B確認主干功能wg_sw_a#show trunk aDISL state: On, Trunking: On, Encapsulation type: ISLwg_sw_a#show trunk A | B創(chuàng)建一個VLANvlan vlan# name vlan-namewg_sw_a(config)#創(chuàng)建一個VLANwg_sw_a#conf terminal Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Zwg_sw_a(config)#vlan 9 name switchlab2vlan vlan# name vlan-namewg_sw_a(config)#確認一個VLANwg_sw_a#show vlan vlan#確認一個VLANwg_sw_a#sh vlan 9VLAN Name Status Ports-9 switchlab2 Ena