思科cisco catalyst局域網(wǎng)交換技術(shù)中文版

在第1章中，我們談到了交換機(jī)、網(wǎng)橋和路由器所能提供的網(wǎng)段類型，但是，沒有對(duì)網(wǎng)橋/實(shí)際上，網(wǎng)橋和交換機(jī)以相同的方式對(duì)幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，在本章的大部分內(nèi)容中，只使用網(wǎng)橋這一詞。不過本章所提到的各種概念也同樣適用于交換機(jī)。因?yàn)榫W(wǎng)橋只基于目標(biāo)MAC地址作出轉(zhuǎn)發(fā)決定，所以它不像路由那樣會(huì)在路由器中形成地址層次。這樣，每個(gè)節(jié)點(diǎn)將不得不經(jīng)過“獲取”后存放在RAM（內(nèi)存）或緩存中的表中。本章將描述這一過程，然后介紹過程中將出現(xiàn)的一些問題以及解決這些問題的方法。在以太網(wǎng)中，作出轉(zhuǎn)發(fā)決定的過程稱為透明橋接。但是，在令牌環(huán)網(wǎng)環(huán)境中，這一過程3透明網(wǎng)橋主要用在以太網(wǎng)環(huán)境中，并設(shè)計(jì)成對(duì)于末端節(jié)點(diǎn)透明。透明網(wǎng)橋有如下的三個(gè)主要功能。當(dāng)透明網(wǎng)橋的三個(gè)主要功能都能使用時(shí)，它們是在網(wǎng)絡(luò)中是同時(shí)起作用的。應(yīng)該注意，在有些書中列出了網(wǎng)橋的四種功能，在這四種功能中，轉(zhuǎn)發(fā)功能和過濾功能成為兩個(gè)單獨(dú)的功能。因?yàn)镃isco認(rèn)為這兩種功能是同一種功能，我也比較贊同這種看法，所以在本書中只列出了三種功能。網(wǎng)橋基于目標(biāo)MAC（介質(zhì)控制）地址作出轉(zhuǎn)定。所它必“獲”MAC地址的位置，這樣才能準(zhǔn)確地作出轉(zhuǎn)發(fā)決定。每個(gè)以太網(wǎng)物理網(wǎng)段上的工作站都將對(duì)所有在網(wǎng)段上傳輸?shù)膸M(jìn)行。當(dāng)網(wǎng)橋與物理網(wǎng)段連接時(shí)，它會(huì)對(duì)它監(jiān)測(cè)到的所有幀進(jìn)行檢查。網(wǎng)橋幀的源MAC地址字段后便作出一個(gè)假定。這個(gè)假定是，如果它監(jiān)測(cè)到一個(gè)來自特殊端口上節(jié)點(diǎn)的幀，發(fā)送幀工作站的信息就必須駐留在這個(gè)端口上。網(wǎng)橋?qū)⑦@個(gè)信息放置在一個(gè)網(wǎng)橋表中，它在將條目引入網(wǎng)橋表之前，還將執(zhí)行FCS，以錯(cuò)誤的條目進(jìn)入網(wǎng)橋表。在Catalyst交換機(jī)中，這個(gè)表稱為CAM（contentaddressablememory，內(nèi)容可尋址內(nèi)存）表。網(wǎng)橋表和CA表基本上是相同的，只有一些小的差別，在后面將會(huì)提到。圖2-1給出了四個(gè)工作站：A、B、C和D橋，網(wǎng)段通過網(wǎng)橋的兩個(gè)端口與網(wǎng)橋相連。當(dāng)工作站A向工作站B傳輸信息時(shí)，網(wǎng)橋和工作站網(wǎng)橋收到這個(gè)信息后，得知工作站A與端口1 圖2-1工作站A將信息傳遞至以太網(wǎng)網(wǎng)段1上的工作站

圖2-2網(wǎng)橋得知工作站A與端口1相反，當(dāng)工作站B對(duì)工作站A的信息作出反應(yīng)后，網(wǎng)橋監(jiān)測(cè)到工作站B反發(fā)送出的幀，并將其MAC地址作為條目引入網(wǎng)橋表中，如圖2-3所示。 圖2-3網(wǎng)橋得知工作站B與端口1如果工作站A向工作站C傳送信息，并且工作站C在網(wǎng)橋表中有一個(gè)條目，網(wǎng)橋把幀發(fā)送4圖2-4如果工作站A向工作站BB與工作站A物理網(wǎng)段上。這時(shí)，網(wǎng)橋進(jìn)行過濾，即不發(fā)送幀信息（見圖2-如果工作站A向工作站C發(fā)送幀，而在網(wǎng)橋表中沒有工作站C，那會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？網(wǎng)橋?qū)堰@個(gè)發(fā)往網(wǎng)橋不知道的目標(biāo)MAC地址的幀發(fā)至所有端口。在這種情況下，網(wǎng)橋充當(dāng)?shù)氖羌€器的角色，以確保它沒有使信息停止傳送（見圖2-6、見圖2-7。

圖2-5過濾（即不轉(zhuǎn)發(fā)

網(wǎng)橋端口1圖2-6網(wǎng)橋表中沒有目標(biāo)MAC

如果網(wǎng)橋沒有對(duì)不知道目標(biāo)MAC地址的幀進(jìn)行發(fā)送，工作站A不會(huì)與工作站C進(jìn)行連通，MAC圖2-7透明網(wǎng)橋的最后一個(gè)功能是消除循環(huán)，這個(gè)功能與其他兩個(gè)功能比較起來是最難理解的。圖2-8為一個(gè)有冗余的多重網(wǎng)橋。廣播信息從圖中右上角的工作站發(fā)出。圖2-8在圖2-9中，網(wǎng)橋X、Y都與第一個(gè)物理網(wǎng)段相連，它們先對(duì)廣播進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)到廣播信息后便將至所的其端口這個(gè)子只有一其他口，端口Z。在圖2-10中，廣播在第二個(gè)和第三個(gè)物理網(wǎng)段進(jìn)行，而這兩個(gè)網(wǎng)段都和網(wǎng)橋Z相連 圖2-9 圖2-102-82-10所示。在實(shí)際的運(yùn)用中，存在數(shù)百個(gè)物理網(wǎng)段。當(dāng)工程師們?cè)O(shè)法對(duì)循環(huán)進(jìn)行定位時(shí)，這種情況可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)百次死機(jī)。一旦循環(huán)位置確定后，唯一的解決辦法是切斷所有連接。網(wǎng)橋的第三個(gè)功能是對(duì)循環(huán)進(jìn)行定位并切斷多余的連接。為了達(dá)到此目的，網(wǎng)橋必須知MAC地址位于接收幀的端口這一假設(shè)將不STP（生成樹協(xié)議）STPTP版本進(jìn)行驗(yàn)證是非常重要的，因?yàn)椴煌惖腟TP版本將導(dǎo)致網(wǎng)橋循環(huán)，這將對(duì)以太網(wǎng)STP版本為DEC和IEEE。另外還有幾種不是很流行的版本。所以，保證不使用非通用版本是非常重要的，因?yàn)閷磉@些版本可能會(huì)造成潛在的問題。大多數(shù)交換機(jī)一般都只支持DEC和IEEE。CiscoCatalyst交換機(jī)在以太網(wǎng)端口上使用的是IEEE版本，在令牌環(huán)端口上使用的是IBM版本的STP。BPDU（bridgeprotocoldataunit，網(wǎng)橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元。一個(gè)Catalyst交換機(jī)以每10BPDU。網(wǎng)橋接收到這個(gè)BPDU后，便利用一個(gè)為SA（spanningtreealgorithm，生成樹算法）的數(shù)學(xué)進(jìn)行計(jì)算。通過SA計(jì)算，網(wǎng)橋就可以知道網(wǎng)絡(luò)上是否存在循環(huán)，當(dāng)存在循環(huán)時(shí)，網(wǎng)橋就作出冗余的端口應(yīng)該被切斷的決定。切斷端口的過程稱為阻塞。受到阻塞的端口仍然是一個(gè)活動(dòng)的端，說然收BPDU。這一過程一直持到出失敗者拓?fù)浠h(huán)才能結(jié)束。當(dāng)這一過程結(jié)束后，端口便開始發(fā)送幀，因?yàn)檫@時(shí)循環(huán)已經(jīng)不存在了（圖2-1。BPDU和SA的目的是創(chuàng)造一個(gè)“非循環(huán)”的環(huán)境。例如，現(xiàn)實(shí)生活中的樹是一種進(jìn)行自然循環(huán)的樹。所有樹干的底部都有樹根，樹干朝上分成大樹枝，大樹枝再分成小樹枝等等。但是，樹枝從來都不會(huì)蔓延到其他樹枝，即形成一個(gè)“非循環(huán)”的環(huán)境。STA看起來是稍微有點(diǎn)復(fù)雜，但是只要知道幾個(gè)小概念，就可以知道哪個(gè)端口將處于圖2-11所有網(wǎng)橋?qū)l(fā)送所有的樹都有根，生成樹也有根。在這里介紹一種特殊的網(wǎng)橋，它有一個(gè)非常恰當(dāng)?shù)拿〉木W(wǎng)橋稱為根網(wǎng)橋。默認(rèn)的情況下，Catalyst32768，所以，網(wǎng)橋網(wǎng)橋圖2-12如果只使用Catalyst交換機(jī)的話，所有網(wǎng)橋的優(yōu)先級(jí)都為最低。在根網(wǎng)橋的判定中，要用到一種決勝法，決勝法與NFLCatalyst交換機(jī)中，地址池中最低優(yōu)先級(jí)的MAC地址分配給機(jī)。個(gè)MAC地址通常稱為網(wǎng)橋IDID其實(shí)是就是一個(gè)決勝方法，也就是說，網(wǎng)橋IDMAC地址作為網(wǎng)橋ID，是為了確保有且只有一個(gè)網(wǎng)橋的ID值最小，因?yàn)镸AC2-12中，所有網(wǎng)橋的優(yōu)先級(jí)相同，所以決勝的方法只能是網(wǎng)橋ID值。網(wǎng)橋的網(wǎng)橋ID值最小，所以它是根網(wǎng)橋。使用BPDU后，網(wǎng)橋必須對(duì)循環(huán)進(jìn)行定位，并且切斷或阻塞導(dǎo)致循環(huán)的端口。在網(wǎng)橋循環(huán)中，陷入循環(huán)中的端口通常為兩個(gè)或兩個(gè)以上，哪個(gè)端口將處于阻塞狀態(tài)呢？這是一個(gè)必須作出的決定。在橋接環(huán)境中，通常給端口分配一個(gè)稱為端口成本的參數(shù)，這個(gè)參數(shù)的值通常Catalyst1000除1000/10MB/s或100MB/。JF去紐約旅行。你可以搭乘出租車，也可以乘坐豪華轎車。有時(shí)坐豪華轎車更便宜，有時(shí)坐出租車更偏宜。最佳的方式當(dāng)然是選擇成本最低的方式，除非你的身體很不舒服，而且花都無所謂?，F(xiàn)在，與根網(wǎng)橋有關(guān)的所有問題都非常清楚了。對(duì)于網(wǎng)橋，通向根網(wǎng)橋只需要一個(gè)端口。圖2-13注意圖2-13中3個(gè)網(wǎng)橋的情況，可以看出，與根網(wǎng)橋直接連接的端口將是根端口，因?yàn)樗蔷W(wǎng)橋Y和網(wǎng)橋Z的兩個(gè)端口中最“便宜”的端口。在這種情況下可能形成循環(huán)，所以網(wǎng)橋Y或網(wǎng)橋Z兩個(gè)端口中的一個(gè)必須處于“阻塞”狀態(tài)，以循環(huán)的產(chǎn)生。為了確定哪一個(gè)端口應(yīng)該關(guān)閉，必須知道指定端口（指定網(wǎng)橋）的概念。指定端口是這樣一個(gè)端口，它關(guān)閉通往2-13中的第3個(gè)物理網(wǎng)段，很明顯有兩個(gè)端口可供選擇?，F(xiàn)在，有人會(huì)認(rèn)為，這兩個(gè)端口對(duì)根網(wǎng)橋來說是對(duì)等的。但是，決勝法是稱為端口ID的一個(gè)參數(shù)，通常是端口的MAC地址。所以，在所有的物理網(wǎng)段上都存在指定端口（網(wǎng)橋），而且這個(gè)指定端口是對(duì)根而言通過BPDU花費(fèi)最低進(jìn)行發(fā)送的網(wǎng)橋。在端口完全對(duì)等的情況下，在圖2-14中所有的端口成本都是相同的，所有MAC態(tài)的端口。在這個(gè)例子中，網(wǎng)橋Y的端口ID為00-00-0C-00-00-0A，它比網(wǎng)橋Z的端口ID要大。所以網(wǎng)橋Y的端口將進(jìn)入“阻塞”狀態(tài)（見圖2-15。圖2-14端口 圖2-15工作站Y指定端口（網(wǎng)橋）取決于物理網(wǎng)段。與根網(wǎng)橋進(jìn)行直接連接的兩個(gè)物理網(wǎng)段使用根網(wǎng)橋的兩個(gè)網(wǎng)段作為指定端口。根網(wǎng)橋通常是所有物理網(wǎng)段上的指定端口，通過這個(gè)端口所有的物理網(wǎng)段都與之進(jìn)行連接。 圖2-16網(wǎng)橋?qū)δ膫€(gè)端口是根端口進(jìn)行計(jì)算，然后確定這些端口中的哪一個(gè)是物理網(wǎng)段的指定端口，它阻塞所有的端口。在圖2-16中，確定了所有的根端口和指定網(wǎng)橋，只剩下一個(gè)端口用來阻塞。記住，根網(wǎng)橋是它所有端口的指定網(wǎng)橋，所以它不會(huì)阻塞它的任何端口。為了更進(jìn)一步說明這些概念，下面來看一個(gè)更加復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，這有點(diǎn)像實(shí)際生活當(dāng)2-17給出了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)表，在網(wǎng)絡(luò)表中，工作站已經(jīng)省去。在這種配置中產(chǎn)生了在圖中列出了所有的端口ID和網(wǎng)橋ID，還列出了網(wǎng)橋的優(yōu)先級(jí)和端口成本。在很多情況ID將作為決勝的手全對(duì)等的情況下，端口ID將是決勝的。步驟1以應(yīng)該使用網(wǎng)橋ID來確定網(wǎng)橋。因?yàn)榫W(wǎng)橋A的網(wǎng)橋ID值最小，所以它。，。，步驟2：網(wǎng)段上確定指定網(wǎng)橋是最簡(jiǎn)單的。，。，圖220B和根網(wǎng)橋最近因?yàn)樗械亩丝诔杀鞠嗤?，所以由協(xié)議RIP非常相似。但是，如果端口成本不同，可以將它與鏈路狀態(tài)路由進(jìn)行比較。由于網(wǎng)橋B2的指定網(wǎng)橋，如圖2-20。端口端口

圖2-21第3第4個(gè)物理網(wǎng)段稍微有點(diǎn)復(fù)雜。網(wǎng)橋F和網(wǎng)橋從根網(wǎng)橋都只有一次轉(zhuǎn)發(fā)。所以在這里，將端口I值作為決勝法。由于網(wǎng)橋的端口3的ID值比網(wǎng)橋G的端口2的ID值小，所以網(wǎng)橋?qū)⑹牵?-22和網(wǎng)橋E分別是第5個(gè)物理網(wǎng)段和第2-3和圖2-24。步驟3B、C、D和E來說，這個(gè)F，有兩條路徑通向根網(wǎng)橋，每條路徑的成本相同。這時(shí)，又要用端口ID的端口2的ID小于網(wǎng)橋3中端口3的ID，網(wǎng)橋F的根端口為F的端口2，對(duì)于網(wǎng)橋H，確定根端口的方法和F一樣，由于網(wǎng)橋D的端口2的IDE的端口2的ID，所以網(wǎng)橋H的端口1為根端口，參見圖2-26端口端口

圖2-22第4步驟5：確定轉(zhuǎn)發(fā)端口。刪除所有的阻塞端口后，我們可以看到一個(gè)生成樹（圖2-28。網(wǎng)橋A是根網(wǎng)橋，所以在它的所有端口都可以進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)?？梢钥闯?，圖中形成的是“灌木”，并不是真正意義上的樹。樹一般只有一個(gè)樹干，而對(duì)于這個(gè)生成樹，它更像是一棵“夾竹桃”

圖2-23第5端口1

圖2-24第6端口端口圖2-25第7網(wǎng)橋或交換機(jī)中有活動(dòng)端口時(shí)（即連接燈是亮的，在它開始進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)或被阻塞前，將經(jīng)歷幾種狀態(tài)。首先，端口進(jìn)入狀態(tài)，對(duì)BPDU進(jìn)行。它將這些BPDU，然后確定它的根端口和與端口相連的網(wǎng)橋。如果確定某個(gè)端口需要設(shè)置成阻塞狀態(tài)，那么該端口將進(jìn)入阻塞狀態(tài)，同時(shí)狀態(tài)結(jié)束。如果確定某個(gè)端口應(yīng)該進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)，那么這個(gè)端口將進(jìn)入稱為“獲取”的中間狀態(tài)，之所以這么稱呼，是因?yàn)槎丝谙葘?duì)源MAC地址進(jìn)行檢測(cè)，然后再將條目導(dǎo)入網(wǎng)橋表中?！矮@取”狀態(tài)結(jié)束后，發(fā)送狀態(tài)立即開始（如圖2-29。如果這時(shí)連接狀態(tài)或生成樹的拓?fù)浒l(fā)生變化，生成樹的狀態(tài)將從頭開始。這種現(xiàn)象將導(dǎo)致短暫的網(wǎng)絡(luò)中斷。為了避免產(chǎn)生這種中斷，建議不要在任務(wù)臨界狀態(tài)時(shí)對(duì)橋接環(huán)境進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的改變。當(dāng)網(wǎng)橋或交換機(jī)的端口處在和獲取狀態(tài)時(shí)，它不會(huì)對(duì)信息進(jìn)行發(fā)送，這正是將交換的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到桌面時(shí)會(huì)產(chǎn)生許多問題的原因。工作站直接與交換機(jī)的端口相連時(shí)，不管機(jī)器是否是處于重啟狀態(tài)，它的連接狀態(tài)都將產(chǎn)生變化。例如，早晨用戶進(jìn)入后便打開他的工作站，這時(shí)交換機(jī)的端口將經(jīng)歷生成樹狀態(tài)這一過程。這個(gè)過程需要花費(fèi)的時(shí)間為一分鐘或取決于交換機(jī)的設(shè)置。這時(shí)，運(yùn)行在工作站上的NOS客戶軟件可能會(huì)由于連接的延遲而出現(xiàn)一些問題。機(jī)器一旦載入這些客戶軟件，如NovellDOS或WindowsRequester或Windows建立聯(lián)系，用戶也就不能進(jìn)行工作（假定他是第一個(gè)來工作的。這個(gè)問題很好解決，重新啟動(dòng)工作站就行了，但是用戶通常不接受這樣的解決辦法。我們可以利用一個(gè)稱為發(fā)送延遲時(shí)間的可進(jìn)行配置的參數(shù)，來對(duì)端口處于狀態(tài)或獲取狀態(tài)的時(shí)間進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置后，狀態(tài)和獲取狀態(tài)的時(shí)間都將占整個(gè)發(fā)送延遲時(shí)間的一半。但是，這個(gè)參數(shù)并不能立即改變端口的狀態(tài)，以確保與服務(wù)器保持連接。而且它不會(huì)影響交換機(jī)的其他端口，也不會(huì)關(guān)閉生成樹協(xié)議。經(jīng)常會(huì)聽到有些網(wǎng)絡(luò)工程師說，這一過程使生成樹關(guān)閉，但實(shí)際上它并沒有真正地關(guān)閉。經(jīng)歷獲取和過程后，交換機(jī)就可以進(jìn)行發(fā)送。在后面對(duì)交換機(jī)進(jìn)行配置的學(xué)習(xí)中，圖2-28生成樹（無循環(huán) 圖2-29在以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)中使用交換機(jī)時(shí)通常要用到透明橋接。有兩種流行的STP（生成樹協(xié)議）可以用于識(shí)別循環(huán)和循環(huán)的產(chǎn)生，它們分別是 DEC和IEEECatalyst交換機(jī)只使用IEEE版本的協(xié)議，所以驗(yàn)證Catalyst環(huán)境中的所有的交換機(jī)和網(wǎng)橋都使用STP的IEEE版本是非常重要的。MAC地址來了解端點(diǎn)工作站的位置。然后它們便可