以太網(wǎng)交換機(jī)原理

以太網(wǎng)交換機(jī)原理第一頁，共四十頁，2022年，8月28日通過本章的學(xué)習(xí),你可以有以下收獲:掌握交換機(jī)的工作原理和過程了解環(huán)路的危害了解交換機(jī)避免環(huán)路的方式第二頁，共四十頁，2022年，8月28日2環(huán)路帶來的問題3解決環(huán)路問題的方法1交換機(jī)的工作原理第三頁，共四十頁，2022年，8月28日透明橋的工作原理StationAStationB1/11/2SegmentASegmentB交換機(jī)有著透明橋相同的特點(diǎn)第四頁，共四十頁，2022年，8月28日交換機(jī)的三個功能地址學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)發(fā)/過濾避免環(huán)路第五頁，共四十頁，2022年，8月28日地址學(xué)習(xí)最開始的地址表是空的MAC地址表E0E1E2E3第六頁，共四十頁，2022年，8月28日StationA發(fā)送一個幀（frame）給StationC交換機(jī)從端口E0學(xué)習(xí)到stationA的MAC地址將該幀做“洪泛（flooding）”轉(zhuǎn)發(fā)。MAC地址表E0E1E2E3地址學(xué)習(xí)第七頁，共四十頁，2022年，8月28日MAC地址表E0E1E2E3地址學(xué)習(xí)StationC回應(yīng)一個幀（frame）給StationA交換機(jī)從端口E2學(xué)習(xí)到stationC的MAC地址第八頁，共四十頁，2022年，8月28日過濾StationA發(fā)送一個幀（frame）給stationC目標(biāo)地址已經(jīng)知道,不再“洪泛”發(fā)送，直接從E2端口發(fā)送出去。E0E1E2E3XXMAC地址表第九頁，共四十頁，2022年，8月28日C：00d0.d001.2222E0E1E2E3MACaddresstable廣播和多播幀StationD發(fā)送一個廣播或多播幀（frame）給C交換機(jī)將廣播（broadcast）或多播（multicast）幀“泛洪”轉(zhuǎn)發(fā)給其他所有端口（不包括進(jìn)來的那個端口)。第十頁，共四十頁，2022年，8月28日21環(huán)路帶來的問題3解決環(huán)路問題的方法交換機(jī)的工作原理第十一頁，共四十頁，2022年，8月28日AccessLayerDistributionLayerSW1LinkALinkBSW2保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性第十二頁，共四十頁，2022年，8月28日Segment1Segment2Server/hostXRouterY在冗余拓?fù)渲校霈F(xiàn)了環(huán)路（loop）冗余拓?fù)涞谑?，共四十頁?022年，8月28日環(huán)路（loop）帶來的問題：廣播風(fēng)暴幀的重復(fù)復(fù)制交換機(jī)MAC地址表的不穩(wěn)定冗余拓?fù)銼egment1Segment2Server/hostXRouterY第十四頁，共四十頁，2022年，8月28日Segment1Segment2Server/hostXRouterYBroadcastSwitchASwitchBHostX發(fā)送一個廣播幀廣播風(fēng)暴第十五頁，共四十頁，2022年，8月28日Segment1Segment2Server/hostXRouterYBroadcastSwitchASwitchBHostX發(fā)送一個廣播幀廣播風(fēng)暴第十六頁，共四十頁，2022年，8月28日Segment1Segment2Server/hostXRouterYBroadcast交換機(jī)不斷的轉(zhuǎn)發(fā)該廣播幀SwitchASwitchB廣播風(fēng)暴第十七頁，共四十頁，2022年，8月28日Segment1Segment2Server/hostXRouterYUnicastSwitchASwitchB復(fù)制出多個重復(fù)的幀HostX發(fā)送一個單播幀到RouterY任何一臺交換機(jī)都沒有學(xué)到過RouterY的MAC地址第十八頁，共四十頁，2022年，8月28日Segment1Segment2Server/hostXRouterY

UnicastSwitchASwitchBUnicastUnicast復(fù)制出多個重復(fù)的幀HostX發(fā)送一個單播幀到RouterY任何一臺交換機(jī)都沒有學(xué)到過RouterY的MAC地址RouterY將收到兩個完全一樣的重復(fù)幀第十九頁，共四十頁，2022年，8月28日Segment1Segment2Server/hostXRouterYUnicastUnicastSwitchASwitchBPort0Port1Port0Port1MAC地址表的不穩(wěn)定HostX發(fā)送一個單播幀到RouterY任何一臺交換機(jī)都沒有學(xué)到過RouterX的MAC地址SwitchA和B從各自的port0學(xué)到RouterX的MAC地址第二十頁，共四十頁，2022年，8月28日Segment1Segment2Server/hostXRouterYUnicastUnicastSwitchASwitchBPort0Port1Port0Port1MAC地址表的不穩(wěn)定任何一臺交換機(jī)都沒有學(xué)到過RouterY的MAC地址該幀被洪泛（flooding）轉(zhuǎn)發(fā)SwitchA和B錯誤的從port1學(xué)到RouterX的MAC地址第二十一頁，共四十頁，2022年，8月28日環(huán)路問題面對這么多的環(huán)路，怎么辦？Server/hostWorkstationsLoopLoopLoop

Broadcast第二十二頁，共四十頁，2022年，8月28日231環(huán)路帶來的問題解決環(huán)路問題的方法交換機(jī)的工作原理第二十三頁，共四十頁，2022年，8月28日環(huán)路解決辦法1：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)BRAS匯聚交換機(jī)：T160G/T64G/T40G園區(qū)交換機(jī)：T40G/3228/3252/3206/3928/3952/3906等GEGEFE/GEIP城域網(wǎng)以太匯聚層用戶接入層駐地網(wǎng)DSLAM：8220/9210等FE/GESRPE

采用星型結(jié)構(gòu)組建交換網(wǎng)絡(luò)，從根本上防范物理環(huán)路的產(chǎn)生第二十四頁，共四十頁，2022年，8月28日生成樹協(xié)議能夠發(fā)現(xiàn)并自動消除冗余網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械沫h(huán)路。Blockx環(huán)路解決辦法2:生成樹協(xié)議

(Spanning-TreeProtocol)第二十五頁，共四十頁，2022年，8月28日xDesignatedport(F)Rootport(F)Designatedport(F)Nondesignatedport(B)RootbridgeNonrootbridge100baseT10baseTSpanning-Tree的運(yùn)作1.選出一個根橋Root（rootbridge）2.在一個鏈路上選出指定端口DP（designatedport）3.在非根網(wǎng)橋上選出根端口RP（rootport)4.未成為指定端口或根端口的端口被阻塞，即阻隔端口，Blocked(blockedport）。AB第二十六頁，共四十頁，2022年，8月28日ZXR10配置STPzte#configureterzte(config)#

spanning-treeenablezte(config)#spanning-treemodesstp

在全局配置模式下啟動生成樹協(xié)議STP配置生成樹協(xié)議的當(dāng)前模式為sstp第二十七頁，共四十頁，2022年，8月28日STP的配置實(shí)例ABC1211212ZXR10-A#configuretZXR10-A(config)#spanning-treeenableZXR10-A(config)#

spanning-treemodesstp

SwitchASwitchBZXR10-B#configuretZXR10-B(config)#spanning-treeenableZXR10-B(config)#

spanning-treemodesstp

SwitchCZXR10-C#configuretZXR10-C(config)#spanning-treeenableZXR10-C(config)#

spanning-treemodesstp

第二十八頁，共四十頁，2022年，8月28日STP的配置實(shí)例ABC1211212ZXR10-A(config)#showspanning-treeinstance0SpanningtreeenabledprotocolMSTPHello-Time2sec;Max-Age20secForward-Delay15sec;Hello-Time2sec;Max-Age20secForward-Delay15sec;Max-Hops20Message-Age1sec;RemainHops20InterfacePrio.NbrNamePortIDCostStsRoleLinkTypeBound---------------------------------------------------------------------------fei_1/1128.41200000ForwardDesignatedp2pSSTPfei_1/2128.42200000ForwardDesignatedp2pSSTPZXR10-B(config)#showspanning-treeinstance0NamePortIDCostStsRoleLinkTypeBound---------------------------------------------------------------------------fei_1/1128.41200000ForwardRootp2pSSTPfei_1/2128.42200000ForwardDesignatedp2pSSTPZXR10-B(config)#showspanning-treeinstance0NamePortIDCostStsRoleLinkTypeBound---------------------------------------------------------------------------fei_1/1128.41200000ForwardRootp2pSSTPfei_1/2128.42200000DiscardAlternatep2pSSTP第二十九頁，共四十頁，2022年，8月28日STP的問題收斂速度慢RSTP大型網(wǎng)絡(luò)中的分組問題MSTP需要大量的計(jì)算，嚴(yán)重耗費(fèi)內(nèi)存、CPU資源第三十頁，共四十頁，2022年，8月28日環(huán)路解決辦法3：單端口環(huán)路檢測作用：此功能能檢測到交換機(jī)下接的用戶或者交換機(jī)上的環(huán)回，從而對此端口進(jìn)行處理，避免因下面用戶或者設(shè)備的環(huán)回導(dǎo)致交換機(jī)廣播風(fēng)暴等異常，將影響限制到某個端口。第三十一頁，共四十頁，2022年，8月28日單端口環(huán)路檢測的工作原理交換機(jī)從某個端口發(fā)送一個檢測報文，如果這個檢測報文原封不動（或者僅打了一個tag頭）地從這個端口接收回來，說明這個端口存在環(huán)路，交換機(jī)將自動關(guān)閉該端口。第三十二頁，共四十頁，2022年，8月28日單端口環(huán)路檢測的配置實(shí)例switchAswitchBFei_1/1ZXR10(config)#interfacefei_1/1ZXR10(config-if)#switchportmodetrunkZXR10(config-if)#switchporttrunkvlan1-2ZXR10(config-if)#exitZXR10(config)#loop-detectinterfacefei_1/1enableZXR10(config)#loop-detectinterfacefei_1/1vlan1-2enable

ZXR10(config)#showloop-detectinterface-detailfei_1/1isUpisMonitorisLoopisProtectedenableenablenodisablenpNumportNumreopenTimecounter124600158loopVlanvlanRange012第三十三頁，共四十頁，2022年，8月28日環(huán)路解決方法4：ZESR以太環(huán)型交換網(wǎng)技術(shù)ZESR（ZTEEthernetSwitchRing）屬城域以太網(wǎng)技術(shù)，解決了星型以太網(wǎng)保護(hù)能力弱、故障恢復(fù)時間長等問題；理論上可以提供50ms的快速保護(hù)特性；采用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，天然具有支持組播應(yīng)用的優(yōu)勢；傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在組播分支節(jié)點(diǎn)的每一個下聯(lián)端口上均需要進(jìn)