《銳捷RCNA路由與交換技術實戰(zhàn)》 課件 項目1 使用交換機實現(xiàn)技術部計算機的互聯(lián)

項目1使用交換機實現(xiàn)技術部計算機的互聯(lián)項目描述相關知識項目規(guī)劃設計項目實施項目驗證項目拓展目錄項目描述項目描述Jan16公司新購置了一臺網(wǎng)管交換機，網(wǎng)絡管理員小蔡負責將公司中的PC連接到交換機，實現(xiàn)計算機的互聯(lián)。為此，小蔡需要了解交換機的基礎配置。項目拓撲如圖1-1所示。具體要求如下。（1）為技術部所有PC配置IP地址。（2）將技術部PC接入到交換機，實現(xiàn)相互通信。（3）通過show命令查看交換機的MAC地址映射表。圖1-1網(wǎng)絡拓撲圖相關知識1.2.1交換機簡介共享式以太網(wǎng)在擴展性能上很差，且隨著設備數(shù)量增加，發(fā)生沖突的概率也增加，因此它無法應對大型網(wǎng)絡。交換機正是基于這個背景被設計出來的。交換機工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它能識別以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的源和目標MAC地址，并將數(shù)據(jù)幀從與目的設備相連的端口轉發(fā)出去，而不會像集線器那樣向不需要這個數(shù)據(jù)幀的端口發(fā)送數(shù)據(jù)幀。如圖1-2所示，交換機收到PC1發(fā)送給PC2的數(shù)據(jù)幀后只會通過E2口發(fā)送出去，而不會發(fā)送給其他端口。因此，交換機的每一個端口都是一個獨立的沖突域，它們互不影響，且每個端口都可實現(xiàn)全雙工通信，這為大型網(wǎng)絡的組建提供了良好的擴展性和高傳輸帶寬。1.2.1交換機簡介圖1-2交換機以端口隔離沖突域形成的交換型以太網(wǎng)1.2.1交換機簡介1.交換型以太網(wǎng)與廣播域交換機通過自己的端口來隔離沖突域，但并不表示交換型以太網(wǎng)中連接的設備之間只能實現(xiàn)一對一的數(shù)據(jù)交互，有時，局域網(wǎng)中的一臺終端設備確實需要向局域網(wǎng)中的所有其他終端設備發(fā)送消息。例如，在ARP請求通信中，一臺設備需要向同一個網(wǎng)絡中的所有其他設備發(fā)送消息，以獲取目標IP地址對應的MAC地址。這種一臺設備向同一個網(wǎng)絡中的所有其他設備發(fā)送消息的數(shù)據(jù)發(fā)送方式稱為廣播，為了實現(xiàn)這種轉發(fā)方式而以網(wǎng)絡層或數(shù)據(jù)鏈路層廣播地址封裝的數(shù)據(jù)稱為廣播數(shù)據(jù)包或廣播幀，而廣播幀可達的區(qū)域則稱為廣播域。廣播域有二層廣播域和三層廣播域，二層廣播域是指廣播幀可達的范圍，在這一章只針對二層廣播域進行討論。由于廣播可達的區(qū)域傳統(tǒng)上就是一個局域網(wǎng)的范圍，因此一個局域網(wǎng)往往就是一個廣播域。1.2.1交換機簡介交換機中廣播域和沖突域之間的關系如圖1-3所示。圖1-3交換機的廣播域與沖突域示意圖1.2.1交換機簡介2.交換機數(shù)據(jù)幀的轉發(fā)方式交換機通過查看收到的每個數(shù)據(jù)幀的源MAC地址來學習每個端口連接設備的MAC地址，并將MAC地址與端口的映射信息存儲在被稱為“MAC地址表”的數(shù)據(jù)庫中。在初始狀態(tài)下，交換機的MAC地址表為空，其中并不包含任何條目。每當交換機通過自己的某個端口接收到一個數(shù)據(jù)幀時，它就會將這個數(shù)據(jù)幀的源MAC地址和接收到這個數(shù)據(jù)幀的端口編號作為一個條目保存在自己的MAC地址表中，同時在接收到這個數(shù)據(jù)幀時重置老化計時器的時間。這就是交換機為自己的MAC地址表動態(tài)添加條目的方式。1.2.1交換機簡介圖1-4所示為交換機將入站數(shù)據(jù)幀的源MAC地址保存到了自己的MAC地址表中。圖1-4交換機添加MAC地址條目1.2.1交換機簡介在記錄了這樣一條MAC地址條目后，如果交換機再次通過同一個端口接收到以相同MAC地址為源MAC地址的數(shù)據(jù)幀，它就會用新的時間來更新這個MAC地址條目，確保這個目前仍然活躍的條目不會老化。但如果交換機在默認老化時間（300S）之內(nèi)都沒有通過這個端口再次接收到這個MAC地址發(fā)來的數(shù)據(jù)幀，它就會將這個老化的條目從自己的MAC地址表中刪除。管理員也可以手動在交換機的MAC地址表中添加條目。管理員靜態(tài)添加的MAC地址條目不僅優(yōu)先級高于交換機通過自己的端口動態(tài)學習到的條目，而且不受老化時間的影響，會一直保存在交換機的MAC地址表中。1.2.1交換機簡介以上可以了解到交換機是如何添加、更新和刪除MAC地址表條目的，那么，交換機是如何使用MAC地址表將數(shù)據(jù)幀轉發(fā)出去的呢？當一臺交換機通過自己的某個端口接收到一個單播數(shù)據(jù)幀時，它會查看這個數(shù)據(jù)幀的二層頭部信息，獲取該數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址，然后在自己的MAC地址表中查找該目的MAC地址，最后針對查找結果來處理該數(shù)據(jù)幀，這些結果有3種可能，其處理方式如下。（1）在MAC地址表中找到了該目標MAC地址，且該數(shù)據(jù)幀的源MAC和目的MAC對應的端口號不同。1.2.1交換機簡介交換機會將該數(shù)據(jù)幀從目標MAC對應的端口號轉發(fā)出去，在圖1-5所示的通信中，交換機將會把PC0發(fā)給PC2的數(shù)據(jù)幀從E2端口轉發(fā)出去。圖1-5交換機從指定端口轉發(fā)數(shù)據(jù)幀案例1.2.1交換機簡介（2）在MAC地址表中找到了該目標MAC地址，且該數(shù)據(jù)幀的源MAC地址和目的MAC地址對應的端口號相同。交換機會將該數(shù)據(jù)幀丟棄。在圖1-6所示的通信中，交換機E0所在端口為一個沖突域，PC0和PC1在一個沖突域中，因此，交換機和PC1都會收到PC0發(fā)給PC1的數(shù)據(jù)包，由此，交換機并不需要處理該數(shù)據(jù)幀，因此丟棄。圖1-6交換機丟棄數(shù)據(jù)幀案例1.2.1交換機簡介（3）在MAC地址表中沒有找到該目標MAC地址。由于交換機的MAC地址表中沒有記錄這個數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址，因此，它無法處理該數(shù)據(jù)幀。于是，交換機只能將該數(shù)據(jù)幀從所有其他端口發(fā)送出去（除了接收到幀的端口），這個過程稱為泛洪或廣播。在如圖1-7所示的通信中，交換機在E0端口收到PC0發(fā)給PC3的數(shù)據(jù)幀，因為交換機的MAC地址表未找到PC3的MAC，因此，交換機將該數(shù)據(jù)幀轉發(fā)到E1、E2和E3端口中去。圖1-7交換機泛洪/廣播數(shù)據(jù)幀案例1.2.1交換機簡介3.交換機系統(tǒng)的啟動過程銳捷交換機的系統(tǒng)映像包含了RGOS的軟件。所有的銳捷網(wǎng)絡設備銷售時都已經(jīng)預裝了特定版本的映像。用戶可以通過更新這些映像，將設備升級到最新版本。通過showversion命令，可以了解當前設備上各種映像的版本，以及運行的主程序名稱。RGOS軟件有如下幾種類型的映像:(1)主程序:有時也稱為MAIN。它是一個完整的設備映像軟件包。它可能包含設備的引導程序映像、線卡程序映像等等。當設備啟動的時候，它將被裝載，并且執(zhí)行設備上的各種業(yè)務。用戶一般使用操作的都是主程序映像。1.2.1交換機簡介(2)BOOT:最基本的設備初始化和引導程序。這個映像在設備上電是最早被運行。它一般不會被升級，用于保證系統(tǒng)能夠始終被正確的初始化，以及引導和升級CTRL。這個映像只存在于交換機設備以及交換機線卡中。(3)CTRL:具備網(wǎng)絡功能的引導程序。這個程序映像被BOOT所引導，它具備網(wǎng)絡通信功能以及引導和升級主程序的功能。這個映像只存在于交換機中。交換機的程序引導過程為:BOOT引導CTRL:CTRL引導主程序(4)Bootloader:具備設備初始化、網(wǎng)絡通信功能以及引導升級主程序的功能。在設備上電的時候，它最先被裝載，在完成設備初始化后，能夠引導主程序運行。在路由器設備中，只有Bootloader和主程序兩人程序映像。Bootloader具有BOOT和CTRL的所有功能。1.2.1交換機簡介交換機上電后，先運行基本BOOT軟件進行硬件自檢，再引導運行Bootloader軟件，等待硬件初始化后顯示交換機的硬件參數(shù)，由Bootloader軟件引導加載系統(tǒng)軟件和交換機的配置文件，正常加載后進入到系統(tǒng)的CLI界面。交換機系統(tǒng)啟動的流程如圖1-8所示。圖1-8交換機系統(tǒng)啟動的流程1.2.2交換機的基本設置按照交換機是否可以配置與管理，可以將交換機分為網(wǎng)管交換機和不可網(wǎng)管交換機。不可網(wǎng)管交換機不具有網(wǎng)絡管理功能，沒有配置端口，典型外觀如圖1-9所示。圖1-9不可網(wǎng)管交換機1.2.2交換機的基本設置網(wǎng)管交換機具有網(wǎng)絡管理、網(wǎng)絡監(jiān)控、端口監(jiān)控、VLAN劃分等功能，它具有專門的配置接口——Console接口，典型外觀如圖1-10所示。本節(jié)將重點介紹可網(wǎng)管交換機的端口速率和雙工模式的配置、查看交換機MAC地址映射表等內(nèi)容。圖1-10帶Console接口的可網(wǎng)管交換機1.2.2交換機的基本設置1.速率與雙工模式客戶端接入到交換機后，其轉發(fā)速率很大程度上取決于交換機端口的速率和雙工模式。交換機端口的速率是指這個端口每秒能夠轉發(fā)的比特數(shù)，這個參數(shù)的單位是bit/s。交換機的端口的最大速率取決于該交換機端口的物理帶寬，例如，一個吉比特交換機的端口能夠設置的速率上限就是1Gbit/s，那么管理員可以設置該端口的速率最大值不能超過1Gbit/s。雙工模式是指端口傳輸數(shù)據(jù)的方向性。如果一個端口工作在全雙工模式（Full-Duplex）下，表示該端口的網(wǎng)絡適配器可以同時在收發(fā)兩個方向上傳輸和處理數(shù)據(jù)。而如果一個端口工作在半雙工模式（Half-Duplex）下，則代表數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送不能同時進行。顯然，數(shù)據(jù)收發(fā)是一個雙邊的問題，因此一個傳輸介質所連接的所有端口必須設置為同一種雙工模式。1.2.2交換機的基本設置在交換型以太網(wǎng)中，只通過線纜連接了一臺設備（網(wǎng)絡適配器）的交換機端口將默認工作在全雙工模式下，而這種工作在全雙工模式下的端口是沒有沖突域的，它們也可以與對端適配器同時發(fā)送數(shù)據(jù)而不用擔心線纜上因信號疊加而產(chǎn)生沖突，此時這個端口的載波偵聽多路訪問機制也不會啟用；如果一個交換機端口連接的是共享型介質，那么這個交換機端口就只能工作在半雙工模式下，這個共享型介質所連接的所有網(wǎng)絡適配器（其中也包括這個交換機端口）共同構成了一個沖突域，此時這個交換機端口的載波偵聽多路訪問機制也會啟用。除雙工模式外，傳輸介質兩側端口的工作速率也要相互一致，否則無法實現(xiàn)通信。1.2.2交換機的基本設置2.MAC地址表交換機的MAC地址表存儲了交換機端口和終端MAC地址的映射關系，管理員可以查看交換機的MAC地址表信息、添加MAC地址表靜態(tài)條目、修改MAC地址動態(tài)條目的老化時間等配置。1.2.3登錄交換機使用Console線纜來連接交換機或路由器的Console口與計算機的COM口，這樣就可以通過計算機實現(xiàn)本地調(diào)試和維護。交換機和路由器的Console口是一種符合RS232串口標準的RJ45接口。目前大多數(shù)臺式電腦提供的COM口都可以與Console口連接。筆記本電腦一般不提供COM口，需要使用USB到RS232的轉換接口。交換機的Console口如圖1-11所示。圖1-11交換機的console接口1.2.3登錄交換機很多終端模擬程序都能發(fā)起Console連接，例如，可以使用SecureCRT程序連接到交換機，如上圖所示。使用SecureCRT程序連接交換機時，必須設置端口參數(shù)。表1-1是端口參數(shù)設置的示例，如果對參數(shù)值做了修改，需要恢復默認參數(shù)值。完成設置以后，點擊“確定”按鈕即可與交換機建立連接。在缺少SecureCRT程序的計算機上，可以使用putty或超級終端程序發(fā)起Console連接，并連接到交換機，配置參數(shù)與表1-1一致。參數(shù)值位/秒9600數(shù)據(jù)位8奇偶校驗無停止位1數(shù)據(jù)流控制無表1-1COM口參數(shù)設置示例1.2.4命令行基礎1.命令行模式交換機分層的命令結構定義了很多命令行模式，每條命令只能在特定的模式中執(zhí)行。常見的命令模式有用戶模式、特權模式、全局模式、接口模式、協(xié)議模式。每個命令都注冊在一個或多個命令模式下，用戶只有先進入這個命令所在的模式，才能運行相應的命令。進入到交換機系統(tǒng)的配置界面后，最先出現(xiàn)的模式是用戶模式。在該模式下，字符光標前是一個“>”符號，用戶可以查看設備的運行狀態(tài)和統(tǒng)計信息。在特權模式下，字符光標前是一個“#”符號，用戶能夠查看設備所有信息。在全局模式下，字符光標前由“(config)#”組成，用戶可以配置設備全局參數(shù)，修改對于全局的內(nèi)容。用戶還可以通過全局模式進入其他的功能配置模式，如接口模式和協(xié)議模式。1.2.4命令行基礎2.命令行功能為了簡化操作，系統(tǒng)提供了快捷鍵，使用戶能夠快速執(zhí)行操作。如CTRL+A可以把光標移動到當前命令行的最前端。完整的快捷鍵功能如表1-2所示。命令功能CTRL+A把光標移動到當前命令行的最前端CTRL+C停止當前命令的運行CTRL+Z回到用戶模式CTRL+]終止當前連接或切換連接CTRL+B將光標向左移動一個字符。CTRL+D刪除當前光標所在位置的字符。CTRL+E將光標移動到當前行的末尾。CTRL+F將光標向右移動一個字符。CTRL+H刪除光標左側的一個字符。CTRL+N顯示歷史命令緩沖區(qū)中的后一條命令。CTRL+P顯示歷史命令緩沖區(qū)中的前一條命令。CTRL+W刪除光標左側的一個字符串。CTRL+X刪除光標左側所有的字符。CTRL+Y刪除光標所在位置及其右側所有的字符。ESC+B將光標向左移動一個字符串。ESC+D刪除光標右側的一個字符串。ESC+F將光標向右移動一個字符串。表1-2命令行快捷鍵功能項目規(guī)劃設計項目規(guī)劃設計本項目需要先為計算機配置IP地址，并記錄各PC的MAC地址，然后驗證PC間能否相互通信。計算機通常通過IP相互通信，交換機作為計算機的互聯(lián)設備，使用的是MAC地址通信，它依賴于端口與MAC地址映射表工作，因此本項目可以通過兩個任務完成：（1）在計算機上配置IP地址，并驗證IP和MAC地址已配置。（2）在交換機上查看MAC地址映射表，驗證PC間是否通信正確。項目規(guī)劃設計本項目的端口規(guī)劃、IP地址規(guī)劃見表1-3~表1-4。本端設備端口號對端設備SW1G0/1PC1SW1G0/2PC2SW1G0/3PC3表1-3項目1端口規(guī)劃計算機IP地址MAC地址PC1192.168.10.1/2400-50-79-66-68-02PC2192.168.10.2/2400-50-79-66-68-03PC3192.168.10.3/2400-50-79-66-68-04表1-4項目1IP地址規(guī)劃項目實施任務1-1在計算機上配置IP地址任務描述根據(jù)項目規(guī)劃中的IP地址規(guī)劃表，為PC1、PC2以及PC3配置好相應的IP地址后，在計算機命令行下使用【ipconfig/all】命令，查看IP和MAC地址是否正確配置。任務1-1在計算機上配置IP地址任務實施在PC1上配置網(wǎng)卡的IP地址配置結果如圖1-12所示。同理完成其他PC的IP地址配置。圖1-12PC1IP地址配置任務1-1在計算機上配置IP地址任務驗證（1）在PC1上使用【ipconfig/all】命令查看MAC地址配置，配置命令如下。PC1>ipconfig/all//顯示本機TCP/IP配置的詳細信息本地連接:連接特定的DNS后綴.......:描述...............:RealtekUSBGbEFamilyController物理地址.............:00-50-79-66-68-02DHCP已啟用...........:否自動配置已啟用..........:是IPv4地址............:192.168.10.1(首選)子網(wǎng)掩碼............:255.255.255.0默認網(wǎng)關.............:TCPIP上的NetBIOS.......:已啟用任務1-1在計算機上配置IP地址（2）在PC2上使用【ipconfig/all】命令查看MAC地址配置，配置命令如下。PC2>ipconfig/all本地連接:連接特定的DNS后綴.......:描述...............:RealtekUSBGbEFamilyController物理地址.............:00-50-79-66-68-03DHCP已啟用...........:否自動配置已啟用..........:是IPv4地址............:192.168.10.2(首選)子網(wǎng)掩碼............:255.255.255.0默認網(wǎng)關.............:TCPIP上的NetBIOS.......:已啟用任務1-1在計算機上配置IP地址（3）在PC3上使用【ipconfig/all】命令查看MAC地址配置，配置命令如下。PC3>ipconfig/all本地連接:連接特定的DNS后綴.......:描述...............:RealtekUSBGbEFamilyController物理地址.............:00-50-79-66-68-04DHCP已啟用...........:否自動配置已啟用..........:是IPv4地址............:192.168.10.3(首選)子網(wǎng)掩碼............:255.255.255.0默認網(wǎng)關.............:TCPIP上的NetBIOS.......:已啟用任務1-2在交換機上查看MAC地址映射表任務描述在交換機端口使用show命令查看MAC地址，驗證交換機端口對應PC的MAC地址是否匹配。任務1-2在交換機上查看MAC地址映射表任務實施（1）在交換機上使用【showmac-address-table】命令，查看交換機與計算機之間連接的端口對應MAC地址信息，配置命令如下。PC沒有進行ping測試之前，交換機沒有收到任何數(shù)據(jù)包，因此沒有學習到端口的MAC地址。Ruijie>enable//進入特權模式Ruijie#configureterminal//進入全局模式Enterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.Ruijie(config)#showmac-address-table//顯示交換機端口mac地址信息VlanMACAddressTypeInterfaceLiveTime--------------------------------------------------------------------任務1-2在交換機上查看MAC地址映射表（2）使用PC1計算機PingPC2計算機，配置命令如下，結果顯示PC1和PC2通信正常。C:\Users\Administrator>ping192.168.10.2正在Ping192.168.10.2具有32字節(jié)的數(shù)據(jù):來自192.168.10.2的回復:字節(jié)=32時間=1msTTL=128來自192.168.10.2的回復:字節(jié)=32時間=5msTTL=128來自192.168.10.2的回復:字節(jié)=32時間=1msTTL=128來自192.168.10.2的回復:字節(jié)=32時間=1msTTL=128192.168.10.2的Ping統(tǒng)計信息:數(shù)據(jù)包:已發(fā)送=4，已接收=4，丟失=0(0%丟失)，往返行程的估計時間(以毫秒為單位):最短=1ms，最長=5ms，平均=2ms任務1-2在交換機上查看MAC地址映射表任務驗證在交換機上使用【showmac-address-table】命令，查看交換機的MAC地址映射表，可以看到交換機已經(jīng)學習到PC1和PC2的MAC地址信息。Ruijie(config)#showmac-address-tableVlanMACAddressTypeInterfaceLiveTime--------------------------------------------------------------------10050.7966.6802DYNAMICGigabitEthernet0/10d00:00:0310050.7966.6803DYNAMICGigabitEthernet0/20d00:00:03項目驗證項目驗證（1）使用PC1計算機PingPC3計算機，配置命令如下，結果顯示PC1和PC3通信正常。C:\Users\Administrator>ping192.168.10.3正在Ping192.168.10.3具有32字節(jié)的數(shù)據(jù):來自192.168.10.3的回復:字節(jié)=32時間=1msTTL=128來自192.168.10.3的回復:字節(jié)=32時間=5msTTL=128來自192.168.10.3的回復:字節(jié)=32時間=1msTTL=128來自192.168.10.3的回復:字節(jié)=32時間=1msTTL=128192.168.10.3的Ping統(tǒng)計信息:數(shù)據(jù)包:已發(fā)送=4，已接收=4，丟失=0(0%丟失)，往返行程的估計時間(以毫秒為單位):最短=1ms，最長=5ms，平均=2ms項目驗證（2）在交換機上使用【showmac-address-table】命令，查查看交換機的MAC地址映射表，可以看到交換機已經(jīng)學習到PC1、PC2和PC3的MAC地址信息。，配置命令如下。Ruijie(config)#showmac-address-tableVlanMACAddressTypeInterfaceLiveTime----------------------------------------------