chap2 交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

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西安鼎力信息技術(shù)有限責(zé)任公司第一講：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)主講人：焦可偉分享主題Vlan原理與配置

三層交換原理與配置

實(shí)驗(yàn)三IP網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

2層、3層、4層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)IP地址

子網(wǎng)掩碼VLSM與CIDRPage3TCP/IP協(xié)議棧的封裝過(guò)程Page4用戶(hù)數(shù)據(jù)App頭部用戶(hù)數(shù)據(jù)TCP頭部IP頭部TCPSegmentIPPacket46-1500字節(jié)14B20-60B20-60B4BEthernetFrame應(yīng)用程序TCPIP以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序用戶(hù)數(shù)據(jù)用戶(hù)數(shù)據(jù)TCP頭部以太網(wǎng)尾部用戶(hù)數(shù)據(jù)TCP頭部IP頭部以太網(wǎng)頭部IP數(shù)據(jù)包格式版本（4）首部長(zhǎng)度（4）優(yōu)先級(jí)與服務(wù)類(lèi)型（8）總長(zhǎng)度（16）標(biāo)識(shí)符（16）標(biāo)志（3）段偏移量（13）TTL（8）協(xié)議號(hào)（8）首部校驗(yàn)和（16）源地址（32）目標(biāo)地址（32）可選項(xiàng)數(shù)據(jù)20

字

節(jié)版本字段，IPv4優(yōu)先級(jí)與服務(wù)類(lèi)型，提供3層的QoSIP包頭部長(zhǎng)度，因?yàn)殚L(zhǎng)度可變，因此需要定義IP數(shù)據(jù)總長(zhǎng)度上層來(lái)的數(shù)據(jù)到IP層會(huì)被分片，這幾個(gè)字段用來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行標(biāo)識(shí)，使數(shù)據(jù)到達(dá)目的端重組的時(shí)候，不會(huì)亂序生命周期字段，經(jīng)過(guò)一個(gè)路由器值減1，為0時(shí)，數(shù)據(jù)包丟棄。為了防止一個(gè)數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中無(wú)限的循環(huán)下去協(xié)議字段，用來(lái)標(biāo)識(shí)封裝的上層數(shù)據(jù)是UDP還是TCP，UDP是17，TCP是6數(shù)據(jù)封裝與解封裝Page6數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)TCP報(bào)頭0101110101001000010上層數(shù)據(jù)IP報(bào)頭FCS上層數(shù)據(jù)LLC報(bào)頭FCS上層數(shù)據(jù)MAC報(bào)頭物理層應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層TCP報(bào)頭IP報(bào)頭LLC報(bào)頭0101110101001000010MAC報(bào)頭數(shù)據(jù)上層數(shù)據(jù)TCP+上層數(shù)據(jù)IP+TCP+上層數(shù)據(jù)LLC報(bào)頭+IP+TCP+上層數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)段分組幀比特IP地址分類(lèi)Page7A類(lèi)地址B類(lèi)地址C類(lèi)地址D類(lèi)地址E類(lèi)地址~55

~55

~55~5511110保留~(yú)55Host(24bit)0Network(7bit)Host(8bit)Network(21bit)1101110組播地址Host(16bit)10Network(14bit)特殊IP地址網(wǎng)絡(luò)部分主機(jī)部分地址類(lèi)型用途Any全“0”網(wǎng)絡(luò)地址代表一個(gè)網(wǎng)段Any全“1”廣播地址特定網(wǎng)段的所有節(jié)點(diǎn)127Any環(huán)回地址環(huán)回測(cè)試全“0”所有網(wǎng)絡(luò)華為VRP路由器用于指定默認(rèn)路由全“1”廣播地址本網(wǎng)段所有節(jié)點(diǎn)Page8私有IP地址私有IP地址~55~55~55Page9掩碼介紹使用掩碼（masking）區(qū)分網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分掩碼使用與IP地址一樣的格式掩碼的網(wǎng)絡(luò)部分和子網(wǎng)部分全都是1，主機(jī)部分全都是0Page10例如：B類(lèi)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)掩碼為網(wǎng)絡(luò)地址與掩碼Page11IP地址：子網(wǎng)掩碼：網(wǎng)絡(luò)地址：192.168.1255.255.255192.168.1.100.0.0變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼（VLSM）Page12ISP通告2/274/276/2728/2760/3064/3068/3072/30無(wú)類(lèi)域間路由（CIDR）CIDR(ClasslessInterDomainRouting)減少了路由表的規(guī)模，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性。Page13InternetISP通告路由/16請(qǐng)思考：IP地址分為哪幾類(lèi)？私有地址有哪些？子網(wǎng)掩碼有什么作用？VLSM全稱(chēng)是什么？小結(jié)四交換網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)鏈路層功能

以太網(wǎng)

以太網(wǎng)地址Page15數(shù)據(jù)鏈路層的功能2-1數(shù)據(jù)鏈路層位于網(wǎng)絡(luò)層與物理層之間物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議比特（Bit）幀（Frame）包(Packet）主機(jī)A主機(jī)B數(shù)據(jù)單元數(shù)據(jù)鏈路層的功能數(shù)據(jù)鏈路的建立、維護(hù)與拆除幀包裝、幀傳輸、幀同步幀的差錯(cuò)恢復(fù)流量控制數(shù)據(jù)鏈路層的功能2-22個(gè)子層MAC子層：MediaAccessControlSub-Layer介質(zhì)訪問(wèn)控制子層指定數(shù)據(jù)如何通過(guò)物理線(xiàn)路進(jìn)行傳輸，并與物理層通信LLC子層：LogicLinkControlSub-layer邏輯鏈路控制子層識(shí)別協(xié)議類(lèi)型并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸Page18LLC子層MAC子層應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)協(xié)議Page19LANWAN802.4802.5FDDI802.2LLCFrameRelayPPP

V.35

DialonDemandX.25HDLCV.24G.703

EIA/TIA-232802.3Physical(Bits,signals,clocking)DataLink(Frames)數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備以太網(wǎng)交換機(jī)xDSL以太網(wǎng)以太網(wǎng)工作在數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層物理層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議主機(jī)A主機(jī)B以太網(wǎng)比特（Bit）幀（Frame）包(Packet）數(shù)據(jù)單元以太網(wǎng)的發(fā)展X-WireDIXIEEE802.3千兆以太網(wǎng)2.94兆實(shí)驗(yàn)性以太網(wǎng)10兆以太網(wǎng)應(yīng)用10兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)100/1000兆以太網(wǎng)以太網(wǎng)MAC地址以太網(wǎng)地址用來(lái)識(shí)別一個(gè)以太網(wǎng)上的某個(gè)單獨(dú)的設(shè)備或一組設(shè)備

例如：00－06－1b－e3－93－6c00－0d－28－be－b6－42IBMCISCO24比特（供應(yīng)商標(biāo)識(shí)）24比特（供應(yīng)商對(duì)網(wǎng)卡的唯一編號(hào)）對(duì)于目的地址：0–物理地址（單播地址）1–邏輯地址（組播地址）EthernetII幀格式以太網(wǎng)幀格式數(shù)據(jù)鏈路層封裝7字節(jié)6字節(jié)6字節(jié)前導(dǎo)碼目的地址源地址類(lèi)型數(shù)據(jù)幀校驗(yàn)序列46～1500字節(jié)4字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)幀起始定界符物理層封裝用來(lái)標(biāo)識(shí)上層協(xié)議的類(lèi)型，例如0800H表示IP協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層-以太網(wǎng)地址MAC地址有48位，華為產(chǎn)品前3個(gè)字節(jié)是0x00E0FC。Page2400e0.fc01.234524bits24bits00e0.fc01.2345Rom廠商編號(hào)序列號(hào)交換機(jī)的工作原理交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)原理初始狀態(tài)MAC地址學(xué)習(xí)廣播未知數(shù)據(jù)幀接收方回應(yīng)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)單播通信123ABC00-00-00-11-11-1100-00-00-22-22-2200-00-00-33-33-33數(shù)據(jù)幀...11-11...22-22MAC地址接口標(biāo)示...11-111123ABC00-00-00-11-11-1100-00-00-22-22-2200-00-00-33-33-33對(duì)外面的世界我一無(wú)所知123ABC00-00-00-11-11-1100-00-00-22-22-2200-00-00-33-33-33我不知道00-00-00-22-22-22廣播MAC地址接口標(biāo)示...11-111...22-222123ABC00-00-00-11-11-1100-00-00-22-22-2200-00-00-33-33-33數(shù)據(jù)幀...22-22...11-11MAC地址接口標(biāo)示...11-111...22-222123ABC00-00-00-11-11-1100-00-00-22-22-2200-00-00-33-33-33數(shù)據(jù)幀...11-11...22-22單播交換機(jī)以太網(wǎng)接口的工作模式交換機(jī)以太網(wǎng)接口雙工模式單工兩個(gè)數(shù)據(jù)站之間只能沿單一方向傳輸數(shù)據(jù)半雙工兩個(gè)數(shù)據(jù)站之間可以雙向數(shù)據(jù)傳輸，但不能同時(shí)進(jìn)行全雙工兩個(gè)數(shù)據(jù)站之間可雙向且同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸交換機(jī)以太網(wǎng)接口速率接口連接時(shí)進(jìn)行協(xié)商協(xié)商失敗則無(wú)法正常通信單向傳輸麥克風(fēng)單工揚(yáng)聲器發(fā)時(shí)不收收時(shí)不發(fā)對(duì)講機(jī)半雙工既收又發(fā)打電話(huà)全雙工請(qǐng)思考：鏈路層分為哪2層？以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)格式叫什么？MAC地址格式？交換機(jī)的工作原理？小結(jié)五路由網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層功能

網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備-路由器

網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IPARPRARPICMPPage28網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議Page29802.4802.5FDDI802.2LLCFrameRelayPPP

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DialonDemandSDLCHDLCV.24G.703

EIA/TIA-232802.3IP/ICMP/ARP/RARPPhysical(Bits,signals,clocking)DataLink(Frames)Network(Packets)路由器作用路由器運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)層，核心作用是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連。分組數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路由（尋徑）：路由表建立、刷新、查找子網(wǎng)間的速率適配隔離網(wǎng)絡(luò)，防止網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，指定訪問(wèn)規(guī)則（防火墻）異種網(wǎng)絡(luò)互連Page30網(wǎng)絡(luò)層的功能定義了基于IP協(xié)議的邏輯地址連接不同的媒介類(lèi)型選擇數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的最佳路徑路由器工作過(guò)程Page32網(wǎng)絡(luò)層鏈路層物理層封裝傳送接收發(fā)送路由器網(wǎng)絡(luò)層鏈路層物理層LAN2路由協(xié)議轉(zhuǎn)換路由器LAN1解封裝WAN解封裝封裝路由表路由器中時(shí)刻維持著一張路由表，所有報(bào)文的發(fā)送和轉(zhuǎn)發(fā)都通過(guò)查找路由表從相應(yīng)端口發(fā)送。路由表可以是靜態(tài)配置的，也可以是動(dòng)態(tài)路由協(xié)議產(chǎn)生的。路由表包含下述內(nèi)容：目的地址網(wǎng)絡(luò)掩碼輸出接口下一跳Page33一Vlan原理與配置

VLAN概述VLAN配置Page34分割廣播域物理分割邏輯分割VLAN的優(yōu)勢(shì)控制廣播增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全性簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理廣播域VLAN1VLAN2廣播域VLAN概述與優(yōu)勢(shì)廣播VLAN的種類(lèi)主機(jī)A主機(jī)B主機(jī)C主機(jī)D交換機(jī)VLAN表Port1Port2Port7Port10端口所屬VLANPort1VLAN5Port2VLAN10…………Port7VLAN5…………Port10VLAN10靜態(tài)VLAN基于端口劃分靜態(tài)VLAN動(dòng)態(tài)VLAN基于MAC地址劃分動(dòng)態(tài)VLANVLAN的范圍靜態(tài)VLAN的配置2-1VLANID范圍范圍用途0，4095保留僅限系統(tǒng)使用用戶(hù)不能查看和使用這些VLAN1正常Cisco默認(rèn)VLAN用戶(hù)能夠使用該VLAN，但不能刪除它2-1001正常用于以太網(wǎng)的VLAN用戶(hù)可以創(chuàng)建、使用和刪除這些VLAN1002-1005正常用于FDDI和令牌環(huán)的Cisco默認(rèn)VLAN用戶(hù)不能刪除這些VLAN1006-1024保留僅限系統(tǒng)使用用戶(hù)不能查看和使用這些VLAN1025-4094擴(kuò)展僅用于以太網(wǎng)VLAN配置靜態(tài)VLAN的步驟創(chuàng)建VLAN將交換機(jī)的端口加入到相應(yīng)的VLAN中驗(yàn)證VLAN的配置靜態(tài)VLAN的配置2-2創(chuàng)建VLAN有兩種方法VLAN數(shù)據(jù)庫(kù)配置模式全局配置模式創(chuàng)建VLAN2-1Switch(config)#vlanvlan-idSwitch(config-vlan)#namevlan-nameSwitch#vlandatabaseSwitch(vlan)#vlanvlan-id[namevlan-name]Switch(vlan)#exit添加VLAN并命名，如不指定名稱(chēng)系統(tǒng)會(huì)使用默認(rèn)名稱(chēng)進(jìn)入VLAN數(shù)據(jù)庫(kù)模式保存退出添加一個(gè)VLAN給VLAN命名，此命令可選創(chuàng)建VLAN示例VLAN數(shù)據(jù)庫(kù)配置模式創(chuàng)建VLAN全局配置模式創(chuàng)建VLAN創(chuàng)建VLAN2-2Switch#vlandatabaseSwitch(vlan)#vlan2nametest20VLAN2added:Name:test20Switch(vlan)#exitAPPLYcompleted.Exiting添加VLAN2，并命名為test20；如果不指定VLAN名稱(chēng)，交換機(jī)自動(dòng)使用默認(rèn)名稱(chēng)VLAN0002保存退出Switch(config)#vlan2Switch(config-vlan)#nametest20命名為test20（可選）刪除VLAN使用novlanvlan-id命令刪除VLANVLAN數(shù)據(jù)庫(kù)中刪除VLAN全局模式下刪除VLAN刪除VLANSwitch#vlandatabaseSwitch(vlan)#novlan20DeletingVLAN20...Switch(vlan)#exitAPPLYcompleted.ExitingSwitch#configureterminalSwitch(config)#novlan20將端口加入VLAN同時(shí)將多個(gè)端口加入VLAN還原接口為默認(rèn)配置狀態(tài)Switch(config)#interfaceinterface-idSwitch(config-if)#switchportmodeaccessSwitch(config-if)#switchportaccessvlanvlan-idSwitch(config-if)#noswitchportaccessvlanvlan-id將端口加入VLAN進(jìn)入要配置的端口定義二層端口模式將端口添加到VLAN中將端口從某個(gè)VLAN中刪除Switch(config)#interfacerangef0/1–10Switch(config-if-range)#switchportaccessvlanvlan-idSwitch(config)#defaultinterfaceinterface-id查看所有VLAN的摘要信息查看指定VLAN信息驗(yàn)證VLAN的配置Switch#showvlanbriefSwitch#showvlanidvlan-id需求描述創(chuàng)建VLAN10、20、30，VLAN30命名為caiwu如圖所示將交換機(jī)端口添加到VLAN中VLAN配置實(shí)例交換機(jī)VLAN10VLAN30VLAN20F0/5~F0/10F0/16~F0/20F0/11~F0/15Switch(config)#vlan10,20Switch(config-vlan)#exitSwitch(config)#vlan30Switch(config-vlan)#namecaiwuSwitch(config-vlan)#exitSwitch(config)#interfacerangef0/5–10Switch(config-if-range)#switchportmodeaccessSwitch(config-if-range)#switchportaccessvlan10Switch(config-if-range)#exitSwitch(config)#interfacerangef0/11–15Switch(config-if-range)#switchportmodeaccessSwitch(config-if-range)#switchportaccessvlan20Switch(config-if-range)#exitSwitch(config)#interfacerangef0/16–20Switch(config-if-range)#switchportmodeaccessSwitch(config-if-range)#switchportaccessvlan30Switch(config-if-range)#endSwitch#showvlanbriefVLANNameStatusPorts

1defaultactiveFa0/1,Fa0/2,Fa0/3,Fa0/4Fa0/21,Fa0/22,Fa0/23,Fa0/2410VLAN0010activeFa0/5,Fa0/6,Fa0/7,Fa0/8Fa0/9,Fa0/1020VLAN0020activeFa0/11,Fa0/12,Fa0/13,Fa0/14Fa0/1530caiwuactiveFa0/16,Fa0/17,Fa0/18,Fa0/19 Fa0/201002fddi-defaultact/unsup1003token-ring-defaultact/unsup1004fddinet-defaultact/unsup1005trnet-defaultact/unsup請(qǐng)思考：VLAN的作用VLAN的分類(lèi)創(chuàng)建VLAN的方法小結(jié)二Trunk

Trunk作用Trunk的配置Page46如何實(shí)現(xiàn)交換機(jī)之間的VLAN通信為每一個(gè)VLAN提供一條鏈路？Trunk的作用2-1VLAN30VLAN30VLAN20VLAN20VLAN10VLAN10如果有100個(gè)VLAN怎么辦呢？如何實(shí)現(xiàn)交換機(jī)之間的VLAN通信只使用一條鏈路，且通過(guò)標(biāo)識(shí)來(lái)區(qū)分不同VLAN的數(shù)據(jù)Trunk的作用2-2VLAN30VLAN30VLAN20VLAN20VLAN10VLAN10接入鏈路中繼鏈路交換網(wǎng)絡(luò)中的鏈路類(lèi)型接入鏈路中繼鏈路交換機(jī)給往其他交換機(jī)的數(shù)據(jù)幀打上VLAN標(biāo)識(shí)VLAN跨交換機(jī)通信過(guò)程VLAN30VLAN30VLAN20VLAN20VLAN10VLAN10在以太網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)中繼，有兩種封裝類(lèi)型ISL（Cisco私有標(biāo)準(zhǔn)）IEEE802.1qISL幀格式VLAN的標(biāo)識(shí)DASA以太類(lèi)型/長(zhǎng)度數(shù)據(jù)CRC26字節(jié)ISL頭4字節(jié)ISL尾IEEE802.1q工作原理IEEE802.1q中繼鏈路接入鏈路802.1q標(biāo)記4字節(jié)VLAN20VLAN20標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)幀TPIDPriorityCFIVLANIDTCIDataDASATypeCRCDataDASATypeCRCTag帶有802.1q標(biāo)記的以太網(wǎng)幀IEEE802.1q幀格式12bit，可標(biāo)識(shí)的VLANID為4096個(gè)配置步驟與命令進(jìn)入接口配置模式選擇封裝類(lèi)型將接口配置為T(mén)runk指定NativeVLAN（可選）Trunk的配置2-1Switch(config)#interfaceinterface-idSwitch(config-if)#switchporttrunkencapsulation{isl|dot1q|negotiate}Switch(config-if)#switchportmode{dynamic{desirable|auto}|trunk|access}Switch(config-if)#switchporttrunknativevlanvlan-id其他配置禁止Trunk傳送某個(gè)VLAN的數(shù)據(jù)，刪除這個(gè)VLAN允許Trunk傳送某個(gè)VLAN的數(shù)據(jù)，添加這個(gè)VLAN默認(rèn)允許全部VLAN的數(shù)據(jù)通過(guò)查看接口模式、狀態(tài)：Trunk的配置2-2Switch(config-if)#switchporttrunkallowedvlanremovevlan-idSwitch(config-if)#switchporttrunkallowedvlanaddvlan-id

Switch#showinterfaceinterface-idswitchport請(qǐng)思考Trunk的作用是什么？Trunk封裝的2種類(lèi)型？小結(jié)需求描述SW1和SW2各創(chuàng)建3個(gè)VLAN，VLAN1、2、3；交換機(jī)端口分配：VLAN1：F0/1～F0/3；VLAN2：F0/4～F0/10；VLAN3：F0/11～F0/23Trunk配置實(shí)例VLAN3VLAN3VLAN2VLAN2VLAN1VLAN1F0/24F0/24SW1SW2F0/1~F0/3F0/1~F0/3F0/4~F0/10F0/4~F0/10F0/11~F0/23F0/11~F0/23三三層交換技術(shù)什么是三層交換

傳統(tǒng)的MLS與基于CEF的MLS的區(qū)別三層交換的配置Page56使用三層交換技術(shù)實(shí)現(xiàn)VLAN間通信三層交換=二層交換+三層轉(zhuǎn)發(fā)三層交換技術(shù)三層交換機(jī)采用硬件來(lái)交換和路由選擇數(shù)據(jù)包。如何實(shí)現(xiàn)？以太幀頭CRCIP包頭數(shù)據(jù)傳統(tǒng)的MLS2-13層轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中要重新封裝2層三層交換機(jī)上，第3層引擎處理數(shù)據(jù)流的第一個(gè)包以太幀頭IP包頭數(shù)據(jù)CRCVLAN1VLAN2以太幀頭IP包頭數(shù)據(jù)CRC以太幀頭CRCARP請(qǐng)求與響應(yīng)IP包頭以太幀頭CRCIP包頭數(shù)據(jù)以太幀頭IP包頭數(shù)據(jù)CRC以太幀頭IP包頭數(shù)據(jù)CRC傳統(tǒng)的MLS2-2交換ASIC從3層引擎中獲悉2層重寫(xiě)信息在硬件中創(chuàng)建一個(gè)MLS條目，負(fù)責(zé)重寫(xiě)和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)流中的后續(xù)數(shù)據(jù)