多層交換技術(shù)

1、局域網(wǎng)技術(shù) 本章將學(xué)習(xí)交換機的原理、三種交換模式、多層交換的原理和應(yīng)用，Catalyst 交換機的基本配置。通過實際操作，使學(xué)生能熟練配置Catalyst 交換機及管理。教學(xué)要求：(1) 掌握交換機的工作原理。(2) 掌握交換機的3種交換模式、多層交換的基本思想。 (3) 能夠使用命令行方式配置交換機。 章節(jié)內(nèi)容1 1 交換機基礎(chǔ)交換機基礎(chǔ) 2 2 多層交換技術(shù)多層交換技術(shù) 3 3 交換機配置交換機配置4 4 實驗實驗5 5 小結(jié)小結(jié)8.1 8.1 交換機基礎(chǔ)交換機基礎(chǔ) 交換機概述 1993年，局域網(wǎng)交換設(shè)備出現(xiàn)。1994年，國內(nèi)掀起了交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的熱潮。1999年， 交換機的銷售量已經(jīng)大于集

2、線器。也就是說，作為一種高效率的網(wǎng)連設(shè)備，交換機已經(jīng)取代了傳統(tǒng)集線器在集線設(shè)備中的霸主地位。而且，隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷發(fā)展和對網(wǎng)絡(luò)速度需求的不斷提高，交換機必將最終全部取代集線器，從而成為唯一的以太網(wǎng)集線設(shè)備。 交換機與集線器的區(qū)別 交換器和集線器都遵循IEEE8023或IEEE8023u，其介質(zhì)存取方式均為CSMACD， 但是它們之間也有著根本的區(qū)別。集線器為共享方式，即同一網(wǎng)段的計算機共享固有的帶寬，傳輸通過碰撞檢測進行，同一網(wǎng)段計算機越多，傳輸碰撞也越多，傳輸速率會變慢。 交換模式 直通轉(zhuǎn)發(fā)模式 存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式 準直通轉(zhuǎn)發(fā)模式 智能交換模式 地址學(xué)習(xí) 幀的轉(zhuǎn)發(fā)/過濾 回路防止交換機的三個功能

3、交換機如何學(xué)習(xí)主機的位置 最初開機時最初開機時MAC地址表是空的地址表是空的MAC地址表地址表0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3ABCD交換機如何學(xué)習(xí)主機的位置 主機主機A發(fā)送數(shù)據(jù)幀給主機發(fā)送數(shù)據(jù)幀給主機C 交換機通過學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)幀的源交換機通過學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)幀的源MAC地址，記錄下主機地址，記錄下主機A的的MAC地址地址 對應(yīng)端口對應(yīng)端口E0 該數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到除端口該數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到除端口E0以外的其它所有端口以外的其它所有端口 (不清楚目標主機的不清楚目標主機的單點傳送用泛洪方式單點傳送用泛洪方式)0260.8c

4、01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0: 0260.8c01.1111E0E1E2E3DCBAMAC地址表地址表交換機如何學(xué)習(xí)主機的位置 主機主機D發(fā)送數(shù)據(jù)幀給主機發(fā)送數(shù)據(jù)幀給主機C 交換機通過學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)幀的源交換機通過學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)幀的源MAC地址，記錄下主機地址，記錄下主機D的的MAC地址對應(yīng)地址對應(yīng)端口端口E03 該數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到除端口該數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到除端口E3以外的其它所有端口以外的其它所有端口 (不清楚目標主機的單點不清楚目標主機的單點傳送用泛洪方式傳送用泛洪方式)0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8

5、c01.33330260.8c01.4444E0: 0260.8c01.1111E3: 0260.8c01.4444E0E1E2E3DCABMAC地址表地址表交換機如何過濾幀 交換機A發(fā)送數(shù)據(jù)幀給主機C 在地址表中有目標主機，數(shù)據(jù)幀不會泛洪而直接轉(zhuǎn)發(fā)E0: 0260.8c01.1111E2: 0260.8c01.2222E1: 0260.8c01.3333E3: 0260.8c01.44440260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3XXDCABMAC地址表地址表 主機主機D發(fā)送廣播幀或多點幀發(fā)送廣播幀或多點幀

6、 廣播幀或多點幀泛洪到除源端口外的所有端口廣播幀或多點幀泛洪到除源端口外的所有端口0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3DCABE0: 0260.8c01.1111E2: 0260.8c01.2222E1: 0260.8c01.3333E3: 0260.8c01.4444廣播幀和多點傳送幀MAC地址表地址表冗余網(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)段網(wǎng)段 1網(wǎng)段網(wǎng)段 2服務(wù)器服務(wù)器/主機主機 X路由器路由器 Y廣播廣播廣播風(fēng)暴

7、交換機交換機 A交換機交換機 B主機主機 X 發(fā)送一廣播信息發(fā)送一廣播信息網(wǎng)段網(wǎng)段 1網(wǎng)段網(wǎng)段 2服務(wù)器服務(wù)器/主機主機 X路由器路由器 Y 廣播廣播交換機不停地發(fā)出廣播信息交換機不停地發(fā)出廣播信息廣播風(fēng)暴交換機交換機 A交換機交換機 B網(wǎng)段網(wǎng)段 1網(wǎng)段網(wǎng)段 2服務(wù)器服務(wù)器/主機主機 X路由器路由器 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)器服務(wù)器/主機主機工作站工作站回路回路回路回路回路回路多重回路問題 廣播廣播回路的解決辦法: 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)拓撲將某些端口置于阻塞狀態(tài)就能

8、防止冗余結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓撲中產(chǎn)生回路中產(chǎn)生回路 阻塞阻塞x 每個網(wǎng)絡(luò)只能有一個根橋每個網(wǎng)絡(luò)只能有一個根橋 每個非根橋只能有一個根端口每個非根橋只能有一個根端口 每段只能有一個指派端口每段只能有一個指派端口x指派端口指派端口(F)根端口根端口(F)指派端口指派端口(F)非指派端口非指派端口(B)根橋根橋非根橋非根橋SW XSW Y100baseT 10baseT生成樹運作幀交換存貯轉(zhuǎn)發(fā)完整地收到幀并檢查無錯后才轉(zhuǎn)發(fā)直通轉(zhuǎn)發(fā)交換機檢測到目標地址后即轉(zhuǎn)發(fā)幀F(xiàn)rameFrameFrameFrame直通轉(zhuǎn)發(fā)交換機檢測到目標地址后即轉(zhuǎn)發(fā)幀F(xiàn)rame片斷轉(zhuǎn)發(fā) 交換機檢測到幀的前64字節(jié)后即轉(zhuǎn)發(fā)Frame存貯轉(zhuǎn)發(fā)

9、完整地收到幀并檢查無錯后才轉(zhuǎn)發(fā)FrameFrameFrame幀交換半雙工半雙工 (CSMA/CD) 單向數(shù)據(jù)傳送單向數(shù)據(jù)傳送 沖突可能性高沖突可能性高 用集線器連接用集線器連接 交換機交換機集線器集線器雙工綜述全雙工全雙工 只能用于點對點只能用于點對點 連接到特定的端口連接到特定的端口 兩端均須支持全雙工兩端均須支持全雙工 無沖突無沖突 沖突檢測電路關(guān)閉沖突檢測電路關(guān)閉雙工綜述半雙工半雙工 (CSMA/CD) 單向數(shù)據(jù)傳送單向數(shù)據(jù)傳送 沖突可能性高沖突可能性高 用集線器連接用集線器連接 交換機交換機集線器集線器交換機的分類 1.根據(jù)交換機的結(jié)構(gòu)分類 插拔式機箱交換機和固定配置交換機 2.根據(jù)交

10、換機工作的協(xié)議層分類 第二層交換機、第三層交換機和第四層等交換機 交換機的參數(shù)與選購 轉(zhuǎn)發(fā)方式 延時 轉(zhuǎn)發(fā)速率 管理功能 MAC地址數(shù) 擴展樹 背板帶寬 端口 堆疊方式 外型尺寸 8.2 多層交換技術(shù) 第2層交換 第3層路由選擇 第3層交換 三層交換技術(shù)就是：二層交換技術(shù)三層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。它解決了局域網(wǎng)中網(wǎng)段劃分之后，網(wǎng)段中子網(wǎng)必須依賴路由器進行管理的局面，解決了傳統(tǒng)路由器低速、復(fù)雜所造成的網(wǎng)絡(luò)瓶頸問題。 第4層交換 三層交換技術(shù)特點 線速路由 路由功能 路由協(xié)議支持 自動發(fā)現(xiàn)功能 過濾服務(wù)功能 VLAN功能 第4層交換功能 通過使用基于第3層地址和第4層應(yīng)用信息的硬件交換對分組進行轉(zhuǎn)發(fā)（本質(zhì)上使

11、用了第2層的地址）。 堅持分組頭中包含的第4層協(xié)議類型（例如UDP或TCP） 對第4層分段頭進行堅持以確定應(yīng)用端口號。多層交換 訪問層 分布層 核心層 交換機配置 配置Cisco Catalyst交換機的方式 1.通過控制臺訪問 2.遠程配置方式 (1)Telnet方式 (2)Web瀏覽器的方式基于IOS交換機的配置模式 用戶模式（user）,也稱登錄模式(login）特權(quán)模式（privileged），也稱enable模式 配置模式全局配置模式 switch# conf termswitch(config)#端口配置模式switch(config)# interface e0/1switch(

12、config-if)#配置交換機模式訪問方式提示符退出方式用戶模式在交換機上啟動一個會話Switch輸入logout或quit特權(quán)模式在用戶模式下輸入enable命令Switch#輸入disable或exit命令全局配置模式在特權(quán)模式輸入config term命令Switch(config)#輸入exit、 end或ctrl+z命令接口配置模式在全局配置模式輸入interface命令Switch(config-if)#輸入exit 、end或ctrl+z命令連接配置模式全局配置模式輸入line vty或line console命令Switch(config-line)#輸入exit命令vlan

13、配置模式全局配置模式輸入vlan database命令Switch(vlan)#輸入exit命令基于IOS交換機的配置命令 設(shè)置口令 在交換機上，首先要配置的是口令，因為你一定不希望未授權(quán)的用戶連接到交換機上。就像路由器的口令設(shè)置一樣，可以設(shè)置用戶模式和特權(quán)模式口令。 用戶模式（登錄模式）口令可以用來驗證是否在交換機上已授權(quán)，包括接入任何線路和控制臺。特權(quán)模式口令可以對配置文件進行瀏覽或改動。特權(quán)模式加密密碼具有最高權(quán)限，如果啟用，特權(quán)模式明文密碼將不起作用設(shè)置口令 switch-4506enable Password: switch-4506#config term Enter config

14、uration commands, one per line. End with CNTL/Z. switch-4506(config)#line vty 0 5 switch-4506(config-line)#login switch-4506(config-line)#password switch-2005 switch-4506(config-line)#enable password switch-center switch-4506(config)#enable secret shdah-ljmah switch-4506(config)# service password-en

15、cryption switch-4506(config)#end查看并保存配置 在交換機上配置的文件首先保存在DRAM中（當(dāng)前配置的文件），文件叫做running-config，當(dāng)斷電后信息將丟失，所以必須把配置的文件保存在NVRAM中，文件叫做startup-config，命令為：copy running-config startup-config如果想把配置的文件刪除，命令為erase startup-config和erase running-config 口令配置命令如下 switch#copy running-config startup-config Destination file

16、name startup-config?Building configuration.Compressed configuration from 6015 bytes to 2238 bytesOK switch#erase startup-config Erasing the nvram filesystem will remove all configuration files! Continue? cookErase of nvram :complete switch#show startup-config % non-volatile configuration memory is n

17、ot present 設(shè)置主機名 交換機上的主機名只在本地有意義，但在連接到交換機時可對交換機進行標識。 具體配置如下： switch-4506#config term Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. switch-4506(config)#hostname switch switch(config)#end switch#write Building configuration. Compressed configuration from 5984 bytes to 2218 bytesOK交換機接口類

18、型 交換機接口分為Ethernet（10M），F(xiàn)ast Ethernet（10/100M），GigabitEthernet接口（10/100/100M）幾種類型。 配置命令為interface Ethernet/ Fast Ethernet/GigabitEthernet 例如要配置吉比特以太網(wǎng)口第一個模塊的第一個接口的命令為： switch(config)#interface gig1/1配置接口描述 可為交換機的每個端口設(shè)置一個名字，方便記憶?？墒褂胐escription命令來描述各個接口。 switch(config)#interface gig1/1 switch(config-if)

19、#description test switch(config-if)#end switch#show int gig1/1 GigabitEthernet1/1 is down, line protocol is down (notconnect) Hardware is Gigabit Ethernet Port, address is 000d.bc78.2d00 (bia 000d.bc78.2) Description: test配置端口的速度和雙工模式 以太網(wǎng)交換機（10M/100M）的雙工模式可以設(shè)定為全雙工（full duplex）或半雙工（half duplex）（缺省為半雙

20、工），端口的速度和雙工模式一般設(shè)置為自適應(yīng)（autonegotiation） 配置命令為 speed 10 | 100 | 1000 | auto | nonegotiate duplex auto | full | half具體配置如下 switch(config)#int gig2/1 switch(config-if)#speed 100 switch(config-if)#duplex full switch(config-if)#int gig2/2 switch(config-if)#speed auto switch(config-if)#interface GigabitEth

21、ernet3/5 switch(config-if)# speed nonegotiate switch#show int gig2/1激活端口 交換機端口缺省配置為關(guān)閉（shut down）狀態(tài)，需輸入命令來激活。 配置命令為no shut down 具體配置命令如下： Switch(config)# interface gigabitethernet0/2Switch(config-if)# no shutdown switch(config)#ip default-gateway switch(config)# ip default-gateway ip address配

22、置交換機缺省網(wǎng)關(guān)switch#show ip IP address: 1Subnet mask: Default gateway: Management VLAN: 1Domain name: Name server 1: Name server 2: HTTP server: EnabledHTTP port: 80RIP: Enabledswitch#顯示交換機IP地址設(shè)置雙工模式switch(config)#interface e0/1switchconfig-if)#duplex auto | ful

23、l | full-flow-control | half管理MAC地址表switch#show mac-address-tableswitch#sh mac-address-tableNumber of permanent addresses : 0Number of restricted static addresses : 0Number of dynamic addresses : 6Address Dest Interface Type Source Interface List-00E0.1E5D.AE2F Ethernet 0/2 Dynamic All00D0.588F.B604

24、 FastEthernet 0/26 Dynamic All00E0.1E5D.AE2B FastEthernet 0/26 Dynamic All0090.273B.87A4 FastEthernet 0/26 Dynamic All00D0.588F.B600 FastEthernet 0/26 Dynamic All00D0.5892.38C4 FastEthernet 0/27 Dynamic Allswitch#show mac-address-table管理MAC地址表copy tftp:/host/src_file nvramswitch#copy nvram tftp:/10.

25、1.1.1/wgswd.cfgConfiguration upload is successfully completedswitch#copy t/wgswd.cfg nvramTFTP successfully downloaded configuration filecopy nvram tftp:/host/dst_fileswitch#switch#將配置文件發(fā)送到一個將配置文件發(fā)送到一個TFTP服務(wù)器服務(wù)器:從一個從一個TFTP服務(wù)器下載配置文件服務(wù)器下載配置文件:管理配置文件switch#delete nvram將系統(tǒng)配置恢復(fù)為出廠缺省值將系統(tǒng)配置恢復(fù)為

26、出廠缺省值.清除NVRAM在接口上配置IP地址 switch(config-if)#int vlan 800switch(config-if)#ip address 54 switch(config-if)#end 標志區(qū) 使用標志區(qū)可以為用戶錄到交換機上提供一個安全的提示 switch(config)#banner login # Enter TEXT message. End with the character #. This is cisco Switch#switch(config)#end 顯示信息并驗證配置 顯示接口信息 swi

27、tch#show int gig2/12 GigabitEthernet2/12 is up, line protocol is up (connected) Hardware is Gigabit Ethernet Port, address is 000d.65fd.a52b (bia 000d.65fd.a) MTU 1500 bytes, BW 100000 Kbit, DLY 10 usec, reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255 Encapsulation ARPA, loopback not set Keepalive set (10 sec) Full-duplex, 100Mb/s 顯示路由表信息 switch#show ip route Codes: C - connected, S - static, I - IGRP, R - RIP, M - mobile, B - BGP D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2 E1 - OSPF