網(wǎng)絡互聯(lián)及應用第4章 局域網(wǎng)交換技術

局域網(wǎng)交換技術網(wǎng)絡互聯(lián)及應用項目描述局域網(wǎng)交換技術項目要求為三方培訓學校網(wǎng)絡創(chuàng)建4個VLAN；實現(xiàn)VLAN之間的通信；為保證網(wǎng)絡可靠性，主校區(qū)的兩臺中心交換機互為備份，，構成冗余網(wǎng)絡鏈路；兩臺中心交換機之間采用鏈路聚合的方式以提高鏈路的傳輸效率。主校區(qū)拓撲圖項目目標及構成單元VLAN及其分類；干道鏈路；VLAN間通信及三層交換；冗余鏈路與生成樹協(xié)議；鏈路聚合。VLAN及其分類局域網(wǎng)交換技術單元目標及任務了解VLAN的產(chǎn)生原因與基本概念；理解VLAN的特點；了解VLAN的分類；掌握基本的VLAN建立命令，能夠按照要求創(chuàng)建VLAN。VLAN的基本概念VLAN(VirtualLocalAreaNetwork)又稱虛擬局域網(wǎng)，是按照功能、地域或不同的應用對象邏輯地將局域網(wǎng)中的用戶進行分組的技術。IEEE于1999年頒布了用以標準化VLAN實現(xiàn)方案的802.1Q協(xié)議標準草案。數(shù)據(jù)廣播傳統(tǒng)的局域網(wǎng)中，所有的網(wǎng)絡設備端口都是在同一廣播域下的；當網(wǎng)絡中的某一臺主機初次往目的主機發(fā)送數(shù)據(jù)時，由于數(shù)據(jù)廣播，位于該區(qū)段網(wǎng)絡中的所有其它主機都可以收到這個數(shù)據(jù)。廣播數(shù)據(jù)的泛濫對于大型局域網(wǎng)，當終端的數(shù)目達到幾千甚至上萬的時候，無節(jié)制的數(shù)據(jù)廣播就會嚴重影響網(wǎng)絡的性能；網(wǎng)絡中所有的交換機和終端主機都需要拿出越來越多的開銷去處理與他們無關的廣播數(shù)據(jù)；危害：網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸效率越來越低；速度越來越慢。解決廣播數(shù)據(jù)泛濫的方法控制網(wǎng)絡的規(guī)?？梢酝ㄟ^控制網(wǎng)絡規(guī)模的方法減少廣播數(shù)據(jù)量；將大的局域網(wǎng)分割為若干個小局域網(wǎng)?？刂凭W(wǎng)絡規(guī)模的方式與建立網(wǎng)絡的初衷相違背。VLAN技術：既能隔絕二層廣播數(shù)據(jù)包又能不影響網(wǎng)絡互連共享資源功能的技術。VLAN劃分實例VLAN的特點有效的控制網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)流量；提高網(wǎng)絡的安全性；便于網(wǎng)絡管理總結：VLAN具有易擴展、易管理和低維護費用等特點，是構建大型以太網(wǎng)絡的首選核心技術。VLAN的分類靜態(tài)VLAN被稱為基于端口的VLAN，是指網(wǎng)絡管理員通過對交換機端口的分配來劃分VLAN的方式；動態(tài)VLAN動態(tài)VLAN是根據(jù)主機的MAC地址來劃分和建立的；交換機會建立一個數(shù)據(jù)庫來存放連接設備的MAC地址和VLAN號，當該設備接入交換機時，系統(tǒng)會根據(jù)MAC地址自動地將該設備分配到指定的VLAN域中。靜態(tài)VLAN劃分實例對于一個常見的24口交換機而言，我們可以將1～4口分配給VLAN10，5～8口分配給VLAN20，9～12口分配給VLAN30。建立與配置VLAN建立VLANVLANvlan-idVLAN命名Namestring例：Switch(config)vlan2 Switch(config-vlan)nametest Switch(config-vlan)end分配接口到VLAN將接口分配給VLAN需在接口模式下操作；步驟：1.使用switchportmodeaccess命令指定該接口為接入模式；2.用switchportaccessvlan命令將該接口分配給VLAN。例：Switch(config)interfacefasterethernet0/3Switch(config-if)switchportmodeaccessSwitch(config-if)switchportaccessvlan2干道鏈路局域網(wǎng)交換技術單元目標及任務了解干道鏈路的作用；了解干道的兩種封裝類型；掌握干道的配置方法；能夠按照要求建立干道以實現(xiàn)同一VLAN內跨越交換機的通信。干道的作用交換機之間如何傳遞多個VLAN的信息？二層交換網(wǎng)絡中，VLAN之間是無法互通的；是否一個VLAN就需要一條單獨的鏈路？干道技術干道技術可以允許我們將多條虛擬鏈路綁定在一條實際的物理線路上，以允許交換機之間的多個VLAN可以相互通信。干道的類型ISL封裝Cisco公司開發(fā)的專用技術，只有Cisco設備才可以理解和識別ISL封裝的數(shù)據(jù)幀；IEEE802.1qIEEE制定的干道標記標準，幾乎各個廠商的交換機都支持該標準。建立干道命令：switchportmodetrunk例：SwitchA(config)#interfacefastethernet0/24SwitchA(config-if)switchportmodetrunkSwitchB(config)#interfacefastethernet0/24SwitchB(config-if)switchportmodetrunk查看結果查看VLAN信息：showvlan設為Trunk模式的接口屬于所有VLAN（默認方式下）。如何取消接口的Trunk模式？VLAN間通信及三層交換局域網(wǎng)交換技術單元目標及任務了解VLAN間通信的主要方式；了解三層交換的基本概念；理解路由器邏輯子接口的作用；了解三層交換的過程及其與路由器的差別；了解交換機虛擬接口SVI的作用；掌握路由器及三層交換機實現(xiàn)VLAN間通信的配置步驟和命令；能夠依據(jù)需求選擇路由器或三層交換機實現(xiàn)不同VLAN之間的通信。VLAN間通信的主要方式不同VLAN內的主機進行通信就需要通過第三層的網(wǎng)絡設備來實現(xiàn)：路由器三層交換機利用路由器實現(xiàn)VLAN之間的通信設置交換機接口的模式；設置路由器的邏輯子接口；設置路由器邏輯子接口的IP地址和封裝協(xié)議。路由器邏輯子接口邏輯子接口就是在一個物理接口上配置出來的多個邏輯上的虛擬接口；路由器的物理接口有限，通過邏輯子接口，實現(xiàn)一個物理接口與多個VLAN的對接。實現(xiàn)命令：interfacetypeslot/port.subinterface-number注意：配置邏輯子接口前，要移除原物理接口的地址。路由器邏輯子接口實例Router(config)#interfacefastethernet0/0Router(config-if)#noipaddressRouter(config-if)#noshutdownRouter(config-if)#interfacefastethernet0/0.1Router(config-subif)#endot1q10IEEE802.1qRouter(config-subif)#ipaddress192.168.1.254255.255.255.0三層交換采用路由器實現(xiàn)VLAN通信的問題數(shù)據(jù)轉發(fā)慢費用高三層交換技術三層交換技術是在網(wǎng)絡層實現(xiàn)對數(shù)據(jù)包的高速轉發(fā)；三層交換機可在同組的用戶之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的本地交換（二層交換），與不同組的用戶間實現(xiàn)路由（三層交換或路由）。三層交換機的工作過程一次路由、多次交換實現(xiàn)三層交換交換機Switch1為三層交換機；實現(xiàn)VLAN10和VLAN20之間的通信。實現(xiàn)過程第1步：設置Trunk接口，將交換機之間的鏈路設置為Trunk；第2步：配置三層交換機虛擬接口（SVI）。交換機的SVI模式交換機虛擬接口（SVI）是一種第三層接口，是專門為多層交換機完成VLAN間路由選擇而設置的；設置步驟：使用interfacevlanvlan-id命令指定SVI接口；使用ipaddressip_address_subnetmask命令為接口設置IP地址和子網(wǎng)掩碼；使用noshutdown命令啟用該接口。操作實例Switch1(config)#vlan10Switch1(config)#vlan20Switch1(config)#interfacevlan10 Switch1(config-if)#ipaddress192.168.1.254255.255.255.0Switch1(config-if)#noshutdownSwitch1(config-if)#exitSwitch1(config)#interfacevlan20Switch1(config-if)#ipaddress192.168.2.254255.255.255.0Switch1(config-if)#noshutdown冗余鏈路與生成樹協(xié)議局域網(wǎng)交換技術單元目標及任務了解交換網(wǎng)絡中冗余鏈路的作用；了解廣播風暴產(chǎn)生的原因與過程；了解生成樹協(xié)議STP的作用和工作過程；了解快速生成樹協(xié)議的特點；掌握STP協(xié)議的設置及命令，能夠依據(jù)網(wǎng)絡拓撲實際設置生成樹。冗余鏈路冗余鏈路也叫備份鏈路，就是在普通交換網(wǎng)絡中增加某些設備和線路，使通信雙方之間有兩條或多條可達的鏈路。使用冗余鏈路的優(yōu)點穩(wěn)定性可靠性健壯性廣播風暴環(huán)路（冗余鏈路）的存在，將導致廣播風暴的產(chǎn)生。生成樹協(xié)議廣播風暴將最終導致整個網(wǎng)絡的癱瘓；對于網(wǎng)絡而言，環(huán)路的設計和存在又不可避免；生成樹協(xié)議：實現(xiàn)在邏輯上消除或阻止交換機之間的環(huán)路。生成樹協(xié)議的主要作用在存在環(huán)路的網(wǎng)絡拓撲中，尋找一條可達各個網(wǎng)絡設備且無回路的主鏈路，在正常情況下，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)由主鏈路負責傳輸，其它鏈路則暫時處于“阻塞”狀態(tài)，當主鏈路因故障斷開時，協(xié)議會開啟阻塞的鏈路并重新尋找一條主鏈路，整個過程不需要任何人工干預。生成（STA）算法根交換機（RootBridge）；根端口（RootPort）；指定端口（DesignatedPort）；路徑開銷（PathCost）。橋接協(xié)議數(shù)據(jù)單元BPDU根交換機ID（RootBridgeID）；路徑開銷（RootPathCost）；發(fā)送BPDU的交換機ID（BridgeID）；發(fā)送BPDU的交換機端口ID（PortID）；BPDU報文已存活的時間（Messageage）；其它一些信息生成樹的收斂根交換機的選舉交換機ID用于決定網(wǎng)絡中哪個交換機可以成為根交換機；交換機ID包括兩部分：優(yōu)先級和MAC地址；交換機ID中優(yōu)先級的默認值都為32768，MAC地址最小的交換機將會成為根交換機。選舉根端口根端口指的是最接近根交換機的端口，每一個非根交換機有且僅有一個根端口。生成樹協(xié)議是依據(jù)路徑開銷來判斷根端口的，路徑開銷最小的就成為根端口。選舉標志端口標志端口選取時生成樹收斂的最后一步；標志端口的選舉標準有兩條：一是端口到根交換機的開銷值，開銷值小的為標志端口；二是交換機ID（BID），當?shù)礁粨Q機的開銷值相等的情況下，BID小的交換機端口成為標志端口。端口的狀態(tài)阻塞（Blocking）監(jiān)聽（Listening）學習（Learning）轉發(fā)（Forwarding）快速生成樹協(xié)議生成樹協(xié)議總的收斂時間至少需50秒，對于大型局域網(wǎng)而言，收斂時間太長；快速生成樹協(xié)議是由IEEE802.1w標準定義的，作為IEEE802.1d標準的補充；快速生成樹協(xié)議可以在15秒內重新收斂完成。配置生成樹開啟生成樹Spanning-Tree命令Switch(config)#Spanning-Tree關閉生成樹

noSpanning-Tree命令修改生成樹協(xié)議類型

Spanning-TreeMode命令Switch(config)#Spanning-Treemoderstp生成樹設置命令配置交換機的優(yōu)先級

Spanning-Treepriority配置交換機端口的優(yōu)先級Spanning-Treeport-priority配置端口的路徑開銷Spanning-Treecost鏈路聚合局域網(wǎng)交換技術單元目標及任務了解以太網(wǎng)鏈路聚合的作用；了解流量平衡的基本概念；理解鏈路聚合的條件；掌握在交換機上配置鏈路聚合和流量平衡。鏈路聚合鏈路聚合也成為端口聚合，其功能是將多條物理鏈路當作一條邏輯的高帶寬鏈路，通過幾個端口進行鏈路負載平衡。提高通信設備間的鏈路帶寬和數(shù)據(jù)吞吐量。負載均衡。提高傳輸?shù)目煽啃?。流量平衡所謂流量平衡就是把數(shù)據(jù)流平均地分配到聚合端口的成員鏈路中去。流量平衡的三種類型：根據(jù)源MAC地址的流量平衡根據(jù)目的MAC地址的流量平衡根據(jù)IP地址的流量平衡配置鏈路聚合的條件端口的速率必須一致；端口必須同屬于一個VLAN；端口所連接的傳輸介質要相同；端口所處的工作層次也要相同，且要與捆綁后的