chap2 交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

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西安鼎力信息技術(shù)有限責任公司第一講：計算機網(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

實驗三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)議棧的封裝過程Page4用戶數(shù)據(jù)App頭部用戶數(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)動程序用戶數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)TCP頭部以太網(wǎng)尾部用戶數(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）首部長度（4）優(yōu)先級與服務(wù)類型（8）總長度（16）標識符（16）標志（3）段偏移量（13）TTL（8）協(xié)議號（8）首部校驗和（16）源地址（32）目標地址（32）可選項數(shù)據(jù)20

字

節(jié)版本字段，IPv4優(yōu)先級與服務(wù)類型，提供3層的QoSIP包頭部長度，因為長度可變，因此需要定義IP數(shù)據(jù)總長度上層來的數(shù)據(jù)到IP層會被分片，這幾個字段用來對數(shù)據(jù)包進行標識，使數(shù)據(jù)到達目的端重組的時候，不會亂序生命周期字段，經(jīng)過一個路由器值減1，為0時，數(shù)據(jù)包丟棄。為了防止一個數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中無限的循環(huán)下去協(xié)議字段，用來標識封裝的上層數(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報頭0101110101001000010上層數(shù)據(jù)IP報頭FCS上層數(shù)據(jù)LLC報頭FCS上層數(shù)據(jù)MAC報頭物理層應(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報頭IP報頭LLC報頭0101110101001000010MAC報頭數(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報頭+IP+TCP+上層數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)段分組幀比特IP地址分類Page7A類地址B類地址C類地址D類地址E類地址~55

~55

~55~5511110保留~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)部分主機部分地址類型用途Any全“0”網(wǎng)絡(luò)地址代表一個網(wǎng)段Any全“1”廣播地址特定網(wǎng)段的所有節(jié)點127Any環(huán)回地址環(huán)回測試全“0”所有網(wǎng)絡(luò)華為VRP路由器用于指定默認路由全“1”廣播地址本網(wǎng)段所有節(jié)點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，主機部分全都是0Page10例如：B類網(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變長子網(wǎng)掩碼（VLSM）Page12ISP通告2/274/276/2728/2760/3064/3068/3072/30無類域間路由（CIDR）CIDR(ClasslessInterDomainRouting)減少了路由表的規(guī)模，增強了網(wǎng)絡(luò)的可擴展性。Page13InternetISP通告路由/16請思考：IP地址分為哪幾類？私有地址有哪些？子網(wǎng)掩碼有什么作用？VLSM全稱是什么？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A主機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、維護與拆除幀包裝、幀傳輸、幀同步幀的差錯恢復(fù)流量控制數(shù)據(jù)鏈路層的功能2-22個子層MAC子層：MediaAccessControlSub-Layer介質(zhì)訪問控制子層指定數(shù)據(jù)如何通過物理線路進行傳輸，并與物理層通信LLC子層：LogicLinkControlSub-layer邏輯鏈路控制子層識別協(xié)議類型并對數(shù)據(jù)進行封裝通過網(wǎng)絡(luò)進行傳輸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A主機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)2.94兆實驗性以太網(wǎng)10兆以太網(wǎng)應(yīng)用10兆以太網(wǎng)標準100/1000兆以太網(wǎng)以太網(wǎng)MAC地址以太網(wǎng)地址用來識別一個以太網(wǎng)上的某個單獨的設(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)商標識）24比特（供應(yīng)商對網(wǎng)卡的唯一編號）對于目的地址：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)前導碼目的地址源地址類型數(shù)據(jù)幀校驗序列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標識上層協(xié)議的類型，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個字節(jié)是0x00E0FC。Page2400e0.fc01.234524bits24bits00e0.fc01.2345Rom廠商編號序列號交換機的工作原理交換機的轉(zhuǎn)發(fā)原理初始狀態(tài)MAC地址學習廣播未知數(shù)據(jù)幀接收方回應(yīng)交換機實現(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地址接口標示...11-111123ABC00-00-00-11-11-1100-00-00-22-22-2200-00-00-33-33-33對外面的世界我一無所知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單播交換機以太網(wǎng)接口的工作模式交換機以太網(wǎng)接口雙工模式單工兩個數(shù)據(jù)站之間只能沿單一方向傳輸數(shù)據(jù)半雙工兩個數(shù)據(jù)站之間可以雙向數(shù)據(jù)傳輸，但不能同時進行全雙工兩個數(shù)據(jù)站之間可雙向且同時進行數(shù)據(jù)傳輸交換機以太網(wǎng)接口速率接口連接時進行協(xié)商協(xié)商失敗則無法正常通信單向傳輸麥克風單工揚聲器發(fā)時不收收時不發(fā)對講機半雙工既收又發(fā)打電話全雙工請思考：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

V.35

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行在網(wǎng)絡(luò)層，核心作用是實現(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)風暴，指定訪問規(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型選擇數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)的最佳路徑路由器工作過程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刻維持著一張路由表，所有報文的發(fā)送和轉(zhuǎn)發(fā)都通過查找路由表從相應(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)勢控制廣播增強網(wǎng)絡(luò)安全性簡化網(wǎng)絡(luò)管理廣播域VLAN1VLAN2廣播域VLAN概述與優(yōu)勢廣播VLAN的種類主機A主機B主機C主機D交換機VLAN表Port1Port2Port7Port10端口所屬VLANPort1VLAN5Port2VLAN10…………Port7VLAN5…………Port10VLAN10靜態(tài)VLAN基于端口劃分靜態(tài)VLAN動態(tài)VLAN基于MAC地址劃分動態(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)使用用戶不能查看和使用這些VLAN1正常Cisco默認VLAN用戶能夠使用該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VLAN用戶不能刪除這些VLAN1006-1024保留僅限系統(tǒng)使用用戶不能查看和使用這些VLAN1025-4094擴展僅用于以太網(wǎng)VLAN配置靜態(tài)VLAN的步驟創(chuàng)建VLAN將交換機的端口加入到相應(yīng)的VLAN中驗證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，如不指定名稱系統(tǒng)會使用默認名稱進入VLAN數(shù)據(jù)庫模式保存退出添加一個VLAN給VLAN命名，此命令可選創(chuàng)建VLAN示例VLAN數(shù)據(jù)庫配置模式創(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，交換機自動使用默認名稱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同時將多個端口加入VLAN還原接口為默認配置狀態(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如圖所示將交換機端口添加到VLAN中VLAN配置實例交換機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請思考：VLAN的作用VLAN的分類創(chuàng)建VLAN的方法小結(jié)二Trunk

Trunk作用Trunk的配置Page46如何實現(xiàn)交換機之間的VLAN通信為每一個VLAN提供一條鏈路？Trunk的作用2-1VLAN30VLAN30VLAN20VLAN20VLAN10VLAN10如果有100個VLAN怎么辦呢？如何實現(xiàn)交換機之間的VLAN通信只使用一條鏈路，且通過標識來區(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)中的鏈路類型接入鏈路中繼鏈路交換機給往其他交換機的數(shù)據(jù)幀打上VLAN標識VLAN跨交換機通信過程VLAN30VLAN30VLAN20VLAN20VLAN10VLAN10在以太網(wǎng)上實現(xiàn)中繼，有兩種封裝類型ISL（Cisco私有標準）IEEE802.1qISL幀格式VLAN的標識DASA以太類型/長度數(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標記4字節(jié)VLAN20VLAN20標準以太網(wǎng)幀TPIDPriorityCFIVLANIDTCIDataDASATypeCRCDataDASATypeCRCTag帶有802.1q標記的以太網(wǎng)幀IEEE802.1q幀格式12bit，可標識的VLANID為4096個配置步驟與命令進入接口配置模式選擇封裝類型將接口配置為Trunk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VLAN的數(shù)據(jù)，刪除這個VLAN允許Trunk傳送某個VLAN的數(shù)據(jù)，添加這個VLAN默認允許全部VLAN的數(shù)據(jù)通過查看接口模式、狀態(tài)：Trunk的配置2-2Switch(config-if)#switchporttrunkallowedvlanremovevlan-idSwitch(config-if)#switchporttrunkallowedvlanaddvlan-id

Switch#showinterfaceinterface-idswitchport請思考Trunk的作用是什么？Trunk封裝的2種類型？小結(jié)需求描述SW1和SW2各創(chuàng)建3個VLAN，VLAN1、2、3；交換機端口分配：VLAN1：F0/1～F0/3；VLAN2：F0/4～F0/10；VLAN3：F0/11～F0/23Trunk配置實例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)三層交換機采用硬件來交換和路由選擇數(shù)據(jù)包。如何實現(xiàn)？以太幀頭CRCIP包頭數(shù)據(jù)傳統(tǒng)的MLS2-13層轉(zhuǎn)發(fā)過程中要重新封裝2層三層交換機上，第3層引擎處理數(shù)據(jù)流的第一個包以太幀頭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層重寫信息在硬件中創(chuàng)建一個MLS條目，負責重寫和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)流中的后續(xù)數(shù)據(jù)