交換機原理交換機原理
一、基本以太網(wǎng)
1、以太網(wǎng)標準:
以太網(wǎng)是Ethernet的意思,過去使用的是十兆標準,現(xiàn)在是百兆到桌面,千兆做干線。
常見的標準有:
10BASE-2細纜以太網(wǎng)
10BASE-5粗纜以太網(wǎng)
10BASE-T星型以太網(wǎng)
100BASE-T快速以太網(wǎng)
1000BASE-T千兆以太網(wǎng)
2、接線標準
星型以太網(wǎng)采用雙絞線連接,雙絞線是8芯,分四組,兩芯一組絞在一起,故稱雙絞線。
8芯雙絞線只用其中4芯:1、2、3、6。
常見接線方式有兩種:
568B接線規(guī)范:白橙橙白綠藍白藍綠白棕棕
12345678
568A接線規(guī)范:白綠綠白橙藍白藍橙白棕棕
12345678
將568B的1和3對調(diào),2和6對調(diào),就得到568A。
3、接線方法
兩邊采用相同的接線方式叫做平接,兩邊采用不同的接線方式叫扭接。
不同的設備之間連接,使用平接線;相同的設備連接使用扭接線。
電腦、路由器與集線器、交換機連接時使用平接線。
這是因為網(wǎng)線中的4條線,一對是輸入,一對是輸出,輸入應該與輸出對應。
如果將1和3連接,2和4連接,相當于自己的輸出送給自己的輸入。
這樣可以使網(wǎng)卡進入工作狀態(tài),阻止空接口關閉,而影響有些程序的運行。
二、交換機原理與應用
1、沖突域和廣播域
交換機是根據(jù)網(wǎng)橋的原理發(fā)展起來的,學習交換機先認識兩個概念:
(1)沖突域:
沖突域是數(shù)據(jù)必然發(fā)送到的區(qū)域。
HUB是無智能的信號驅動器,有入必出,整個由HUB組成的網(wǎng)絡是一個沖突域。
交換機的一個接口下的網(wǎng)絡是一個沖突域,所以交換機可以隔離沖突域。
(2)廣播域:
廣播數(shù)據(jù)時可以發(fā)送到的區(qū)域是一個廣播域。
交換機和集線器對廣播幀是透明的,所以用交換機和HUB組成的網(wǎng)絡是一個廣播域。路由器的一個接口下的網(wǎng)絡是一個廣播域。所以路由器可以隔離廣播域。
2、交換機原理
(1)端口地址表
端口地址表記錄了端口下包含主機的MAC地址。端口地址表是交換機上電后自動建立的,
保存在RAM中,并且自動維護。
交換機隔離廣播域的原理是根據(jù)其端口地址表和轉發(fā)決策決定的。
(2)轉發(fā)決策
交換機的轉發(fā)決策有三種操作:丟棄、轉發(fā)和擴散。
丟棄:當本端口下的主機訪問已知本端口下的主機時丟棄。
轉發(fā):當某端口下的主機訪問已知某端口下的主機時轉發(fā)。
擴散:當某端口下的主機訪問未知端口下的主機時要擴散。
每個操作都要記錄下發(fā)包端的MAC地址,以備其它主機的訪問。
(3)成存期:
生成期是端口地址列表中表項的壽命。每個表項在建立后開始進行倒記時,每次發(fā)送
數(shù)據(jù)都要刷新記時。對于長期不發(fā)送數(shù)據(jù)主機,其MAC地址的表項在生成其結束時刪除。
所以端口地地表記錄的總是最活動的主機的MAC地址。
3、交換網(wǎng)絡中的環(huán)
以太網(wǎng)是總線或星型結構,不能構成環(huán)路,否則會產(chǎn)兩個嚴重后果:
(1)產(chǎn)生廣播風暴,造成網(wǎng)絡堵塞。
(2)克隆幀會在各個口出現(xiàn),造成地址學習(記錄幀源地址)混亂。
解決環(huán)路問題方案:
(1)網(wǎng)絡在設計時,人為的避免產(chǎn)生環(huán)路。
(2)使用生成樹STP(SpanningTreeProtocol)功能,將有環(huán)的網(wǎng)絡剪成無環(huán)網(wǎng)絡。
STP被IEEE802規(guī)范為802.1d標準。
生成樹協(xié)議術語
(1)網(wǎng)橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元:BPDU(BridgeProtocolDataUnit)
BPDU是生成樹協(xié)議交換機間通訊的數(shù)據(jù)單元,用于確定角色。
(2)網(wǎng)橋號:BridgeID
交換機的標識號,它由優(yōu)先級和MAC地址組成,優(yōu)先級16位,MAC地址48位。
(3)根網(wǎng)橋:Rootbridge
根網(wǎng)橋定義為網(wǎng)橋號最小的交換機,根網(wǎng)橋所有的端口都不會阻塞。
(4)根端口:Rootport
非根網(wǎng)橋到根網(wǎng)橋累計路徑花費最小的端口,負責本網(wǎng)橋與根網(wǎng)橋通訊的接口。
(5)指定網(wǎng)橋:Designatedbridge
網(wǎng)絡中到根網(wǎng)橋累計路徑花費最小交換機,負責收發(fā)本網(wǎng)段數(shù)據(jù)。
(6)指定端口:Designatedport
網(wǎng)絡中到根網(wǎng)橋累計路徑花費最小的交換機端口,根網(wǎng)橋每個端口都是指定端口。
(7)非指定端口:NonDesignatedport
余下的端口是非指定端口,它們不參與數(shù)據(jù)的轉發(fā),也就是被阻塞的端口。
(根端口是從非根網(wǎng)橋選出,指定端口是網(wǎng)段中選出)。
生成樹協(xié)議的狀態(tài):
生成樹協(xié)議工作時,所有端口都要經(jīng)過一個端口狀態(tài)的建立過程。
生成樹協(xié)議通過BPDU廣播,確定各交換機及其端口的工作狀態(tài)和角色,
交換機上的端口狀態(tài)分別為:關閉、阻塞、偵聽、學習和轉發(fā)狀態(tài)。
(1)關閉狀態(tài):Disabled不收發(fā)任何報文,當接口空連接或人為關閉時處于關閉狀態(tài)。
(2)阻塞狀態(tài):Blocking在機器剛啟動時,端口是阻塞狀態(tài)(20秒),但接收BPDU信息。
(3)偵聽狀態(tài):listening不接收用戶數(shù)據(jù)(15秒),收發(fā)BPDU,確定網(wǎng)橋及接口角色。
(4)學習狀態(tài):learning不接收用戶數(shù)據(jù)(15秒),收發(fā)BPDU,進行地址學習。
(5)轉發(fā)狀態(tài):Forwarding開始收發(fā)用戶數(shù)據(jù),繼續(xù)收發(fā)BPDU和地址學習,維護STP。
4、關于VLANVLAN(VirtualLan)是虛擬邏輯網(wǎng)絡,交換機通過VLAN設置,可以劃分為多個邏輯網(wǎng)絡,
從而隔離廣播域。具有三層模塊的交換機可以實現(xiàn)VLAN間的路由。
(1)端口模式
交換機端口有兩種模式,access和trunk。access口用于與計算機相連,而交換機之間
的連接,應該是trunk。
交換機端口默認VLAN是VLAN1,工作在access模式。
Access口收發(fā)數(shù)據(jù)時,不含VLAN標識。具有相同VLAN號的端口在同一個廣播域中。
Trunk口收發(fā)數(shù)據(jù)時,包含VLAN標識。Trunk又稱為干線,可以設置允許多個VLAN通過。
(2)VLAN中繼協(xié)議:
VLAN中繼協(xié)議有兩種:
ISL(Inter-SwitchLink):ISL是Cisco專用的VLAN中繼協(xié)議。
802.1q(DOT1Q):802.1q是標準化的,應用較為普遍。
(3)VTP
VTP(VlanTrunkingProtocol)是VLAN傳輸協(xié)議,在含有多個交換機的網(wǎng)絡中,可以
將中心交換機的VLAN信息發(fā)送到下級的交換機中。
中心交換機設置為VTPServer,下級交換機設置為VTPClient。
VTPClient要能學習到VTPServer的VLAN信息,要求在同一個VTP域,并要口令相同。
(4)VLAN共享
如果要求某個VLAN與其他VLAN訪問,可以設置VLAN共享或主附VLAN。
共享模式的VLAN端口,可以成為多個VLAN的成員或同時屬于多個VLAN。
在主附VLAN結構中,子VLAN與主VLAN可以相互訪問,子VLAN間的端口不能互相訪問。
一般的VLAN間使用不同網(wǎng)絡地址;主附VLAN中主VLAN和子VLAN使用同一個網(wǎng)絡地址。
5、交換機和路由器的口令恢復:
(1)交換機的口令恢復:
交換機的口令恢復的操作是先啟動超級終端,在交換機上電時按住的mode鍵.
幾秒后松手,進入ROM狀態(tài),將nvram中的配置文件config.txt改名或刪除,再重啟。
參考命令為:
switch:renameflash:config.textflash:config.bak
switch:eraseflash:config.text
(2)路由器的口令恢復:
路由器的口令恢復操作先啟動超級終端,在路由器上電時按計算機的Ctrl+Break鍵,
進入ROM監(jiān)控狀態(tài)rommon>,用配置寄存器命令confreg設置參數(shù)值0x2142,跳過配置文件
設置口令后再還原為0x2102。
參考命令為:
rommon>confreg0x2142
router(config)#config-register0x2102沒有特權口令無法進入特權狀態(tài),只能進入ROM監(jiān)控狀態(tài),使用confreg0x2142命令。當口令修改完后,可以在特權模式下恢復為使用配置文件狀態(tài)。

三層交換的概念
1、交換機是鏈路層設備,使用MAC地址,完成對幀的操作。
交換機的IP地址做管理用,交換機的IP地址實際是VALN的IP。
一個VLAN一個廣播域,不同VLAN的主機間訪問,相當于網(wǎng)絡間的訪問,要通過路由實現(xiàn)。
不同VLAN間主機的訪問有以下幾種情況:
(1)兩個VLAN分別接入路由器的兩個物理接口。這是路由器的基本應用。
(2)兩個VLAN通過trunk接入路由器的一個物理接口,這是應用于子接口的單臂路由。
(3)使用具有三層交換模塊的交換機。Cisco的3550和華為的3526都是基本的三層交換機。
1)通過VLAN的IP地址做網(wǎng)關,實現(xiàn)三層交換,要求設置VLAN的IP地址。
2)將端口設置在三層工作,要求端口設置noswitchport,再設置端口的IP地址。
2、交換機的通道技術
交換機通道技術是將交換機的幾個端口捆綁使用,即端口的聚合。
使用通道技術一個方面提高了帶寬,同時提高了線路的可靠性。
但是如果設置不當,有可能產(chǎn)生環(huán)路,造成廣播風暴堵塞網(wǎng)絡。
要聚合的端口要劃分到指定的VLAN或trunk。
配置三層通道時,先要進入通道,再用noswitchport命令關閉二層,設置通道IP地址。
一個通道一般小于8個接口,接口參數(shù)應該一致,如工作模式、封裝的協(xié)議、端口類型。
3、端口協(xié)商方式
端口的聚合有兩種方式,一種是手動的方式,一個是自動協(xié)商的方式。
手動的方式很簡單,設置端口成員鏈路兩端的模式為“on”。命令格式channel-groupmodeon
自動方式有兩種類型:
pagp(PortAggregationProtocol)和LACP(LinkaggregationControlProtocol)。
PAgP:Cisco設備的端口聚合協(xié)議,有auto和desirable兩種模式。
auto模式在協(xié)商中只收不發(fā),desirable模式的端口收發(fā)協(xié)商的數(shù)據(jù)包。
LACP:標準的端口聚合協(xié)議802.3ad,有active和passive兩種模式。
active相當于PAgP的auto,而passive相當于PAgP的desirable。
4、通道端口間的負載平衡
通道端口間的負載平衡有兩種方式,基于源MAC的轉發(fā)和基于目的MAC的轉發(fā)。
scr-mac:源MAC地址相同的數(shù)據(jù)幀使用同一個端口轉發(fā)。
dst-mac:目的MAC地址相同的數(shù)據(jù)幀使用同一個端口轉發(fā)。
愛華網(wǎng)本文地址 » http://www.klfzs.com/a/8103310103/53791.html
愛華網(wǎng)



