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(jī)的原理、三種交換模式、多層交換的原理和應(yīng)用，Catalyst 交換機(jī)的基本配置。通過實(shí)際操作，使學(xué)生能熟練配置Catalyst 交換機(jī)及管理。教學(xué)要求：(1) 掌握交換機(jī)的工作原理。(2) 掌握交換機(jī)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(jī)。 章節(jié)內(nèi)容1 1 交換機(jī)基礎(chǔ)交換機(jī)基礎(chǔ) 2 2 多層交換技術(shù)多層交換技術(shù) 3 3 交換機(jī)配置交換機(jī)配置4 4 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)5 5 小結(jié)小結(jié)8.1 8.1 交換機(jī)基礎(chǔ)交換機(jī)基礎(chǔ) 交換機(jī)概述 1993年，局域網(wǎng)交換設(shè)備出現(xiàn)。1994年，國(guó)內(nèi)掀起了交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的熱潮。1999年， 交換機(jī)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(jī)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(duì)網(wǎng)絡(luò)速度需求的不斷提高，交換機(jī)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(jī)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(jì)算機(jī)共享固有的帶寬，傳輸通過碰撞檢測(cè)進(jìn)行，同一網(wǎng)段計(jì)算機(jī)越多，傳輸碰撞也越多，傳輸速率會(huì)變慢。 交換模式 直通轉(zhuǎn)發(fā)模式 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式 準(zhǔn)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(jī)的三個(gè)功能

3、交換機(jī)如何學(xué)習(xí)主機(jī)的位置 最初開機(jī)時(shí)最初開機(jī)時(shí)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(jī)如何學(xué)習(xí)主機(jī)的位置 主機(jī)主機(jī)A發(fā)送數(shù)據(jù)幀給主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)幀給主機(jī)C 交換機(jī)通過學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)幀的源交換機(jī)通過學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)幀的源MAC地址，記錄下主機(jī)地址，記錄下主機(jī)A的的MAC地址地址 對(duì)應(yīng)端口對(duì)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(biāo)主機(jī)的不清楚目標(biāo)主機(jī)的單點(diǎn)傳送用泛洪方式單點(diǎn)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(jī)如何學(xué)習(xí)主機(jī)的位置 主機(jī)主機(jī)D發(fā)送數(shù)據(jù)幀給主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)幀給主機(jī)C 交換機(jī)通過學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)幀的源交換機(jī)通過學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)幀的源MAC地址，記錄下主機(jī)地址，記錄下主機(jī)D的的MAC地址對(duì)應(yīng)地址對(duì)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(biāo)主機(jī)的單點(diǎn)不清楚目標(biāo)主機(jī)的單點(diǎn)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(jī)如何過濾幀 交換機(jī)A發(fā)送數(shù)據(jù)幀給主機(jī)C 在地址表中有目標(biāo)主機(jī)，數(shù)據(jù)幀不會(huì)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(jī)主機(jī)D發(fā)送廣播幀或多點(diǎn)幀發(fā)送廣播幀或多點(diǎn)幀

6、 廣播幀或多點(diǎn)幀泛洪到除源端口外的所有端口廣播幀或多點(diǎn)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(diǎn)傳送幀MAC地址表地址表冗余網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?冗余拓?fù)湎擞捎趩吸c(diǎn)故障所引致的網(wǎng)絡(luò)不通問題 冗余拓?fù)鋮s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(jī)主機(jī) X路由器路由器 Y廣播廣播廣播風(fēng)暴

7、交換機(jī)交換機(jī) A交換機(jī)交換機(jī) B主機(jī)主機(jī) 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(jī)主機(jī) X路由器路由器 Y 廣播廣播交換機(jī)不停地發(fā)出廣播信息交換機(jī)不停地發(fā)出廣播信息廣播風(fēng)暴交換機(jī)交換機(jī) A交換機(jī)交換機(jī) 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(jī)主機(jī) X路由器路由器 Y 更復(fù)雜的拓?fù)浣Y(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(jī)制服務(wù)器服務(wù)器/主機(jī)主機(jī)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?fù)鋵⒛承┒丝谥糜谧枞麪顟B(tài)就能

8、防止冗余結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲挟a(chǎn)生回路中產(chǎn)生回路 阻塞阻塞x 每個(gè)網(wǎng)絡(luò)只能有一個(gè)根橋每個(gè)網(wǎng)絡(luò)只能有一個(gè)根橋 每個(gè)非根橋只能有一個(gè)根端口每個(gè)非根橋只能有一個(gè)根端口 每段只能有一個(gè)指派端口每段只能有一個(gè)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(yùn)作幀交換存貯轉(zhuǎn)發(fā)完整地收到幀并檢查無錯(cuò)后才轉(zhuǎn)發(fā)直通轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)檢測(cè)到目標(biāo)地址后即轉(zhuǎn)發(fā)幀F(xiàn)rameFrameFrameFrame直通轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)檢測(cè)到目標(biāo)地址后即轉(zhuǎn)發(fā)幀F(xiàn)rame片斷轉(zhuǎn)發(fā) 交換機(jī)檢測(cè)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(cuò)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(jī)交換機(jī)集線器集線器雙工綜述全雙工全雙工 只能用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)只能用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 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(cè)電路關(guān)閉沖突檢測(cè)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(jī)交換機(jī)集線器集線器交換機(jī)的分類 1.根據(jù)交換機(jī)的結(jié)構(gòu)分類 插拔式機(jī)箱交換機(jī)和固定配置交換機(jī) 2.根據(jù)交

10、換機(jī)工作的協(xié)議層分類 第二層交換機(jī)、第三層交換機(jī)和第四層等交換機(jī) 交換機(jī)的參數(shù)與選購 轉(zhuǎn)發(fā)方式 延時(shí) 轉(zhuǎn)發(fā)速率 管理功能 MAC地址數(shù) 擴(kuò)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(jìn)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(diǎn) 線速路由 路由功能 路由協(xié)議支持 自動(dòng)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(duì)分組進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)（本質(zhì)上使

11、用了第2層的地址）。 堅(jiān)持分組頭中包含的第4層協(xié)議類型（例如UDP或TCP） 對(duì)第4層分段頭進(jìn)行堅(jiān)持以確定應(yīng)用端口號(hào)。多層交換 訪問層 分布層 核心層 交換機(jī)配置 配置Cisco Catalyst交換機(jī)的方式 1.通過控制臺(tái)訪問 2.遠(yuǎn)程配置方式 (1)Telnet方式 (2)Web瀏覽器的方式基于IOS交換機(jī)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(jī)模式訪問方式提示符退出方式用戶模式在交換機(jī)上啟動(dòng)一個(gè)會(huì)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(jī)的配置命令 設(shè)置口令 在交換機(jī)上，首先要配置的是口令，因?yàn)槟阋欢ú幌Ｍ词跈?quán)的用戶連接到交換機(jī)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(yàn)證是否在交換機(jī)上已授權(quán)，包括接入任何線路和控制臺(tái)。特權(quán)模式口令可以對(duì)配置文件進(jìn)行瀏覽或改動(dòng)。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(jī)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(jī)名 交換機(jī)上的主機(jī)名只在本地有意義，但在連接到交換機(jī)時(shí)可對(duì)交換機(jī)進(jìn)行標(biāo)識(shí)。 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(jī)接口類

18、型 交換機(jī)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(gè)模塊的第一個(gè)接口的命令為： switch(config)#interface gig1/1配置接口描述 可為交換機(jī)的每個(gè)端口設(shè)置一個(gè)名字，方便記憶?？墒褂胐escription命令來描述各個(gè)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(jī)（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(jī)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(jī)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(jī)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(gè)將配置文件發(fā)送到一個(gè)TFTP服務(wù)器服務(wù)器:從一個(gè)從一個(gè)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(biāo)志區(qū) 使用標(biāo)志區(qū)可以為用戶錄到交換機(jī)上提供一個(gè)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(yàn)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