數(shù)據(jù)鏈路層與交換機(jī)

數(shù)據(jù)鏈路層與交換機(jī)第1頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六本章目標(biāo)能夠正確接入交換機(jī)，并掌握Cisco交換機(jī)的基本操作了解數(shù)據(jù)鏈路層的功能了解以太網(wǎng)幀格式了解交換機(jī)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理熟悉Cisco交換機(jī)的幾種操作模式第2頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六本章結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)鏈路層與交換機(jī)以太網(wǎng)啟動(dòng)信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理全雙工工作原理基本配置工作原理訪問方法產(chǎn)品概述－CiscoCatalyst2900系列數(shù)據(jù)鏈路層鏈路層設(shè)備－交換機(jī)CSMA/CD配置模式功能幀格式MAC地址內(nèi)部交換方式第3頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六數(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(jī)A主機(jī)B數(shù)據(jù)單元第4頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六數(shù)據(jù)鏈路層的功能2－2數(shù)據(jù)鏈路層的功能數(shù)據(jù)鏈路的建立、維護(hù)與拆除幀包裝、幀傳輸、幀同步幀的差錯(cuò)恢復(fù)流量控制第5頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六以太網(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)議比特幀包12主機(jī)A主機(jī)B數(shù)據(jù)單元層以太網(wǎng)第6頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六什么是以太網(wǎng)我們平常使用的局域網(wǎng)就是以太網(wǎng)①如果中間的線路是共享的，這條鏈路在同一時(shí)間由誰來使用呢？如何來保證這些主機(jī)能有序的使用共享線路，不發(fā)生數(shù)據(jù)的沖突？

②如果主機(jī)A發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)包給主機(jī)B，如何標(biāo)識主機(jī)A和主機(jī)B呢？這就是主機(jī)的地址問題。③主機(jī)之間發(fā)送的數(shù)據(jù)，需要保證雙方互相都能讀懂，那么它們發(fā)送的數(shù)據(jù)的格式，是不是需要有一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)范呢？第7頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六以太網(wǎng)采用CSMA/CDCSMA/CD—帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問以太網(wǎng)采用CSMA/CD避免信號的沖突工作原理發(fā)送前先監(jiān)聽信道是否空閑，若空閑則立即發(fā)送數(shù)據(jù)。在發(fā)送時(shí)，邊發(fā)邊繼續(xù)監(jiān)聽若監(jiān)聽到?jīng)_突，則立即停止發(fā)送等待一段隨機(jī)時(shí)間（稱為退避）以后，再重新嘗試第8頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六以太網(wǎng)MAC地址以太網(wǎng)地址用來識別一個(gè)以太網(wǎng)上的某個(gè)單獨(dú)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(biāo)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）第9頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六以太網(wǎng)幀格式802.3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(dǎo)碼目的地址源地址類型/長度數(shù)據(jù)幀校驗(yàn)序列46～1500字節(jié)4字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)幀啟始定界符物理層封裝大于0600H表示類型，小于0600H表示長度第10頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)物理層數(shù)據(jù)鏈路層邏輯鏈路控制子層（LLC)介質(zhì)訪問控制子層（MAC)以太網(wǎng)IEEE802.2IEEE802.3第11頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六MAC子層與LLC子層2－1介質(zhì)訪問控制（MAC）子層（802.3）將上層交下來的數(shù)據(jù)封裝成幀進(jìn)行發(fā)送(接收時(shí)進(jìn)行相反的過程，將幀拆卸)；實(shí)現(xiàn)和維護(hù)介質(zhì)訪訪問控制協(xié)議，例如CSMA/CD；比特差錯(cuò)檢測；MAC幀的尋址，即MAC幀由哪個(gè)站（源站）發(fā)出，被哪個(gè)站／哪些站接收（目的站）。第12頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六MAC子層與LLC子層2－2邏輯鏈路控制（LLC）子層（802.2）建立和釋放數(shù)據(jù)鏈路層的邏輯連接；提供與上層的接口；給幀加上序號。第13頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六以太網(wǎng)命名方法N－信號－物理介質(zhì)N：以兆位為單位的數(shù)據(jù)速率，如10、100、1000信號：基帶還是寬帶物理介質(zhì)：標(biāo)識介質(zhì)類型例如：100BASE-TX數(shù)據(jù)速率為100M基帶，即物理介質(zhì)為以太網(wǎng)專用UTP或STP第14頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六階段總結(jié)數(shù)據(jù)鏈路層的功能以太網(wǎng)與數(shù)據(jù)鏈路層的關(guān)系以太網(wǎng)使用CSMA/CD以太網(wǎng)地址以太網(wǎng)幀格式

第15頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六階段練習(xí)以太網(wǎng)使用什么算法來避免沖突？工作原理是什么？以太網(wǎng)幀的長度范圍是多少？

第16頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)是用來連接局域網(wǎng)的主要設(shè)備交換機(jī)能夠根據(jù)以太網(wǎng)幀中目標(biāo)地址智能的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，因此交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層交換機(jī)分割沖突域，實(shí)現(xiàn)全雙工通信第17頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理12－111B334422AABBA端口1端口1端口2端口2data端口3端口3主機(jī)11給主機(jī)33發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀：目標(biāo)地址：33源地址：11第18頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理12－2AMAC地址端口號交換機(jī)A在接收到數(shù)據(jù)幀后，執(zhí)行以下操作：交換機(jī)A查找MAC地址表交換機(jī)A學(xué)習(xí)主機(jī)11的MAC地址交換機(jī)A向其他所有端口發(fā)送廣播111第19頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理12－311B334422AABBA端口1端口1端口2data端口2端口3端口3data第20頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理12－4交換機(jī)B在接收到數(shù)據(jù)幀后，執(zhí)行以下操作：交換機(jī)B查看MAC地址表交換機(jī)B學(xué)習(xí)源MAC地址和端口號交換機(jī)B向所有端口廣播數(shù)據(jù)包主機(jī)22，查看數(shù)據(jù)包的目標(biāo)MAC地址不是自己，丟棄數(shù)據(jù)包BMAC地址端口號11322data第21頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理12－5B334422AABBA端口1端口1端口2data端口2端口3端口3data11data第22頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理12－6主機(jī)33，接收到數(shù)據(jù)幀主機(jī)44，丟棄數(shù)據(jù)幀3344datadata在這個(gè)過程中，交換機(jī)的MAC地址表中沒有需要的條目，交換機(jī)通過廣播的方式，轉(zhuǎn)發(fā)了數(shù)據(jù)幀第23頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理12－7B334422AABBA端口1端口1端口2端口2端口3端口3data11這時(shí)，主機(jī)44要給主機(jī)11發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀：目標(biāo)地址：11源地址：44第24頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理12－8BMAC地址端口號113交換機(jī)B在接收到數(shù)據(jù)幀后，執(zhí)行以下操作：交換機(jī)B學(xué)習(xí)源MAC地址和端口號交換機(jī)B查看MAC地址表，根據(jù)MAC地址表中的條目，單播轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)到端口3442第25頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理12－9AMAC地址端口號111交換機(jī)A在接收到數(shù)據(jù)幀后，執(zhí)行以下操作：交換機(jī)A學(xué)習(xí)源MAC地址和端口號交換機(jī)A查看MAC地址表，根據(jù)MAC地址表中的條目，單播轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)到端口1主機(jī)11，收到數(shù)據(jù)幀443第26頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理12－10B334422AABBA端口1端口1端口2端口2端口3端口311data在這個(gè)過程中，交換機(jī)的MAC地址表中已經(jīng)學(xué)到了需要的條目，交換機(jī)通過單播的方式，轉(zhuǎn)發(fā)了數(shù)據(jù)幀第27頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理12－11AMAC地址端口號111443222333MAC地址端口號113442223331交換機(jī)最終的MAC地址表B第28頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六交換機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)原理12－12轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)根據(jù)MAC地址表單播轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀學(xué)習(xí)MAC地址表是交換機(jī)通過學(xué)習(xí)接收的數(shù)據(jù)幀的源MAC地址來形成的廣播如果目標(biāo)地址在MAC地址表中沒有，交換機(jī)就向除接收到該數(shù)據(jù)幀的端口外的其他所有端口廣播該數(shù)據(jù)幀更新交換機(jī)MAC地址表的老化時(shí)間是300秒交換機(jī)如果發(fā)現(xiàn)一個(gè)幀的入端口和MAC地址表中源MAC地址的所在端口不同，交換機(jī)將MAC地址重新學(xué)習(xí)到新的端口第29頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六單工、半雙工與全雙工單工只有一個(gè)信道，傳輸方向只能是單向的半雙工只有一個(gè)信道，在同一時(shí)刻，只能是單向傳輸全雙工雙信道，同時(shí)可以有雙向數(shù)據(jù)傳輸ABABAB例如：尋呼機(jī)例如：對講機(jī)例如：電話第30頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六沖突與沖突域如果沖突過多，則傳輸效率就會(huì)降低......主機(jī)A主機(jī)B主機(jī)C沖突域第31頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六分割沖突域?yàn)榱颂岣邆鬏斝剩指顩_突域......沖突域1沖突域2沖突域3第32頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六交換機(jī)背板交換矩陣結(jié)構(gòu)交換機(jī)的每個(gè)端口訪問另一個(gè)端口時(shí)，都有一條專有的線路，不會(huì)產(chǎn)生沖突。第33頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六沖突域與廣播域廣播域指接收同樣廣播消息的節(jié)點(diǎn)的集合，如：在該集合中的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸一個(gè)廣播幀，則所有其他能收到這個(gè)幀的節(jié)點(diǎn)都被認(rèn)為是該廣播幀的一部分交換機(jī)分割沖突域，但是不分割廣播域，即交換機(jī)的所有端口屬于同一個(gè)廣播域....廣播域

廣播域沖突域沖突域廣播第34頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六交換機(jī)內(nèi)部交換方式3－1存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)發(fā)送接收FCS校驗(yàn)緩存第35頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六交換機(jī)內(nèi)部交換方式3－2快速轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)發(fā)送接收直接發(fā)送第36頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六交換機(jī)內(nèi)部交換方式3－3分段過濾（FragmentFree）交換機(jī)發(fā)送接收沖突檢測收到64字節(jié)后發(fā)送第37頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六交換機(jī)產(chǎn)品介紹產(chǎn)品編號描述WS-C2950-2424port,10/100CatalystSwitch,StandardImageonlyWS-C2950C-242410/100portswith2100BASE-FXuplinks,EnhancedImageWS-C2950T-24

2410/100portsw/210/100/1000BASE-Tports,EnhancedImageWS-C2950G-24-EICatalyst2950,2410/100with2GBICslots,EnhancedImageWS-C2950G-48-EICatalyst2950,4810/100with2GBICslots,EnhancedImage第38頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六交換機(jī)的訪問方法Console電纜第39頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六主機(jī)串口設(shè)置選擇與交換機(jī)相連的串口點(diǎn)擊〔還原默認(rèn)值〕第40頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六交換機(jī)的啟動(dòng)2－1硬件平臺設(shè)備MAC地址從FLASH中加載IOS第41頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六交換機(jī)的啟動(dòng)2－2IOS版本信息第42頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六交換機(jī)的配置模式用戶模式：Switch>特權(quán)模式：Switch>enableSwitch#全局配置模式：Switch#configterminalSwitch(config)#接口配置模式：Switch(config)#interfacefa0/1Switch(config-if)#Line模式：Switch(config)#lineconsole0Switch(config-line)#交換機(jī)的配置模式第43頁，共48頁，2023年，2月20日，星期六階段