第17讲局域网技术.ppt
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1、第17讲 局域网技术,本章内容,掌握交换机的原理 掌握三种交换模式、多层交换的原理和应用 掌握Catalyst 交换机的基本配置命令 能熟练配置Catalyst 交换机及管理。,交换机基础,交换机概述 1993年,局域网交换设备出现 1994年,国内掀起了交换网络技术的热潮 1999年, 交换机的销售量已经大于集线器。作为一种高效率的网连设备,交换机已经取代了传统的网络设备:集线器,交换机与集线器的区别,交换机与集线器的相同点 交换器和集线器都遵循IEEE8023或IEEE8023u 其介质存取方式均为CSMACD 区别 集线器为共享方式,即同一网段的计算机共享固有的带宽,传输通过碰撞检测进行
2、,同一网段计算机越多,传输碰撞也越多,传输速率会变慢。 交换机采用交换方式进行数据转发,每一节点独点交换机的带宽,交换模式,直通转发模式 在接收完整帧之前,帧就被转发。 最快的是只要读到目的地址就转发 这种模式降低了延迟,但是不进行检错 存储转发模式 在转发之前整个帧被接收 由于交换开始之前要接收完整帧,较大的数据帧延迟较大 准直通转发模式 智能交换模式,交换机的三个功能,地址学习 帧的转发/过滤 回路防止,交换机如何学习主机的位置,最初开机时MAC地址表是空的,交换机如何学习主机的位置,主机A发送数据帧给主机C 交换机通过学习数据帧的源MAC地址,记录下主机A的MAC地址 对应端口E0 该数
3、据帧转发到除端口E0以外的其它所有端口 (不清楚目标主机的单点传送用泛洪方式),0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,E0: 0260.8c01.1111,E0,E1,E2,E3,D,C,B,A,MAC地址表,交换机如何学习主机的位置,主机D发送数据帧给主机C 交换机通过学习数据帧的源MAC地址,记录下主机D的MAC地址对应端口E3 该数据帧转发到除端口E3以外的其它所有端口 (不清楚目标主机的单点传送用泛洪方式),0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260
4、.8c01.4444,E0: 0260.8c01.1111,E3: 0260.8c01.4444,E0,E1,E2,E3,D,C,A,B,MAC地址表,交换机如何过滤帧,交换机A发送数据帧给主机C 在地址表中有目标主机,数据帧不会泛洪而直接转发,E0: 0260.8c01.1111,E2: 0260.8c01.2222,E1: 0260.8c01.3333,E3: 0260.8c01.4444,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,E0,E1,E2,E3,X,X,D,C,A,B,MAC地址表,主机D发送广播帧或多
5、点帧 广播帧或多点帧泛洪到除源端口外的所有端口,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,E0,E1,E2,E3,D,C,A,B,E0: 0260.8c01.1111,E2: 0260.8c01.2222,E1: 0260.8c01.3333,E3: 0260.8c01.4444,广播帧和多点传送帧,MAC地址表,冗余网络拓扑,冗余拓扑消除了由于单点故障所引致的网络不通问题 所有的网络需要冗余来提高可靠性 冗余拓扑却带来了广播风暴、重复帧和MAC地址表不稳定的问题,网段 1,网段 2,服务器/主机 X,路由器 Y,冗
6、余拓扑的特点,冗余拓扑消除了单点故障 交换机对不知道地址的帧进行泛洪 交换机对广播和组播也进行泛洪。 冗余交换拓扑或许会带来广播风暴、多帧拷贝以及MAC地址表不稳定的问题,广播,广播风暴,交换机 A,交换机 B,主机 X 发送一广播信息,网段 1,网段 2,服务器/主机 X,路由器 Y,广播,交换机不停地发出广播信息,广播风暴,交换机 A,交换机 B,网段 1,网段 2,服务器/主机 X,路由器 Y,更复杂的拓扑结构可能导致多重回路 在第2层没有能够防止这种回路的机制,服务器/主机,工作站,回路,回路,回路,多重回路问题,回路的解决办法:生成树协议 Spanning-Tree Protocol
7、,生成树协议的目的:维护一个无回路的网络 将某些端口置于阻塞状态就能防止冗余结构的网络拓扑中产生回路 无环路拓扑称为树,并且是可扩展的树 创建无环路拓扑的算法称为生成树算法。,阻塞,x,STP术语,桥ID (Bridge ID)(优先级+端口MAC地址) BID用来识别每一个交换机/网桥。 BID用来确定网络的中心,在STP中称为根桥。 优先级默认为32768 开销(Cost) 最短路径是cost累加,而cost是基于链路的速率的。 桥协议数据单元(BPDU) 交换机发送的创建逻辑无环路的数据包称为BPDU BPDU在阻塞的接口上也可以接收,这确保如果链路或设备出现问题,新的生成树会被计算 默
8、认,BPDU 2秒发送一次,开销(Cost)值,每个网络只能有一个根桥 所有端口都处于转发状态,可以发送、接收通信量 称为标志端口 每个非根桥只能有一个根端口 一个根端口,转发状态并连接到根端口 从一个非根桥到根桥,根部端口是成本最低的路径 每段只能有一个指派端口 非指派端口一般处于阻塞状态,以打破回路 非指定端口不被使用,生成树要求,生成树操作,生成树操作步骤,选举根桥,BID最小即是 计算自己到根桥距离 选择根端口,距离根桥最近的接口 选指定端口和非指定端口,非指定端口被阻塞,交换机 Y 缺省的优先级 32768 (8000 十六进制) MAC 0c0022222222,交接机 X 缺省的
9、优先级 32768 (8000 十六进制) MAC 0c0011111111,BPDU,BPDU = Bridge protocol data unit (缺省地每2秒发送BPDU数据) 根桥 = 有最低桥识别码的桥 桥识别码(ID) = 桥优先级 + 桥MAC地址 例中, 哪个交换机的桥识别码最低?,Root Bridge的选择,交接机 Y 缺省的优先级 32768 MAC 0c0022222222,交换机 X 缺省的优先级 32768 MAC 0c0011111111,Root bridge,x,端口 0,端口1,端口0,端口1,100baseT,10baseT,指派端口(F),根端口 (
10、F),非指派端口(B),指派端口(F),端口状态,连接速率 开销(修订的 IEEE 规范) 开销(旧IEEE 规范) - 10 Gbps 2 1 1 Gbps 4 1 100 Mbps 19 10 10 Mbps 100 100,路径代价,生成树路径开销是以路径中所有链路带宽为基础计算的整个路径开销的总和,交换机Y MAC 0c0022222222 缺省的优先级 32768,交换机X MAC 0c0011111111 缺省的优先级 32768,端口0,端口1,端口 0,端口1,交换机 Z Mac 0c0011110000 缺省的优先级 32768,端口 0,请指出: 根桥 指派端口、非指派端口
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- 17 局域网 技术
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