《企业网搭建与应用》教学课件 项目2-交换机的配置与管理

背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强， 包（最小包）的个数作为计算基准的。对于千
但同时设计成本也会越高。背板带宽 兆以太网来说，包转发率的计算方法是
（Gb/s）：32表示交换机是G Byte型，交 1000000000b/s/8b/（64+8+12）。
换32G的数据只需要32/8=4s。
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2.3 交换机的主要参数
交换机的主要参数
2.4
交换机的管理方式
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预备知识
2.5
交换机的配置模式与基本配置命令
2.6
交换机级联技术
2.7
交换机堆叠技术
2.8
交换机集群技术
7
预备知识
2.9
交换机链路聚合技术
2.10
交换机连接生成树技术
2.11
交换机端口链路类型
2.12
VLAN虚拟局域网
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2.1 IP地址与MAC地址
1 IP地址
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2.1 IP地址与MAC地址
目前全球的IPv4地址非常紧张，企业已经不可能从ISP （Internet服务提供商）那里获得足够多的IP地址来为企 业服务，最多也就是获得几个IP作为企业网出口服务地址。 企业内部网络设备使用IP只能使用私有IP地址，如A类地 址中的～，B类地址中的～，C类地址中的～。具体选择 时要选以上地址中的哪类，要根据企业的规模来决定。如 果企业规模较大可选择B类地址，规模较小可选择C类地 址。然后将ISP提供的公网地址用于需要外部访问的服务 器和内部地址访问外部地址的转换地址，如WWW服务器、 E-mail服务器等。
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2.1 IP地址与MAC地址
2 MAC地址
MAC（Medium/Media Access Control）地址，实际上就是网卡的物 理地址，它好比我们身份证上的身份证号码，具有全球唯一性。MAC地址 采用十六进制数表示，共六个字节（48位）。其中，前三个字节是由IEEE 的注册管理机构RA负责给不同厂家分配的代码（高位24位），也称为“编 制上唯一的标识符”（Organizationally Unique Identifier），后三个字 节（低位24位）由各厂家自行指派给生产的适配器接口，称为扩展标识符 （唯一性）。
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2.1 IP地址与MAC地址
企业网IP地址规划应坚持以下基本原则。
➢ 唯一性。一个IP网络中不能有两个主机采用相同的IP地址。 ➢ 连续性。连续地址在层次结构网络中易于进行路径叠合，大大缩减路由表，
提高路由算法的效率。 ➢ 扩展性。地址分配在每一层次上都要留有余量，方便以后企业随着生产经
营规模扩展后，网络终端的数量增加而还有可利用的IP地址。 ➢ 实意性。“望址生义”，好的IP地址规划使每个地址具有实际含义，看到
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2.2 交换机的分类
3 按外型分类
从外型划分，交换机可分为机架式交换机和桌面式交换机两类，如图2-2所示。
图2-2 交换机按外型分类
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2.2 交换机的分类
➢ 机架式交换机有标准的外形尺寸，它的宽度为19 英寸，高度为1U（英寸厘米）的倍数，可以安装 在标准机柜中。这类交换机通常都有大于8的端口 数量，性能比桌面式交换机强，常用于中大型企 业。
由于直通交换方式只检查数据帧的包头（通常只检查14个字符），不需要存储， 所以切入方式具有延迟小，交换速度快的优点。它的缺点主要有三个方面：一是因为 数据帧内容并没有被以太网交换机保存下来，所以无法检查所传的数据帧是否有误， 不能提供错误检测能力；第二，由于没有缓存，不能将具有不同速率的输入/输出端 口直接接通，而且容易丢帧。第三，当以太网交换机的端口增加时，交换矩阵变得越 来越复杂，实现起来就越困难。
IP地址用来识别网络中不同的计算机，如，网络上每台电脑的IP地址必须 是唯一的。
现有的互联网是在IPv4协议的基础上运行的。IPv6是下一版本的互联网 协议，也可以说是下一代互联网的协议，它的提出最初是因为随着互联网的 迅速发展，IPv4定义的有限地址空间将被耗尽，而地址空间的不足必将妨碍 互联网的进一步发展。为了扩大地址空间，拟通过IPv6以重新定义地址空间。 IPv4采用32位地址长度，只有大约43亿个地址，而IPv6采用128位地址长 度，几乎可以不受限制地提供地址。
项目二 交换机的配置与管理
交换机是企业网络建设中必不可少的设备， 其主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、 错误校验、帧序列以及流控等。另外，目前 主流交换机还具备了对虚拟局域网、链路汇 聚的支持，并具有防火墙的功能。本项目以 神州数码交换机为例，介绍了企业网络中交 换机的配置与管理。
学习目标
了解交换机的主要参数及管理方式 了解交换机的配置模式与基本配置命令 了解交换机级联和堆叠技术 了解交换机链路汇聚和连接生成树技术 了解VLAN虚拟局域网 掌握交换机的端口配置及VLAN划分 掌握三层交换机的配置 掌握交换机间的静态路由和动态路由配置 实现多实例生成树技术
➢ 桌面式交换机外形尺寸没有固定的规范，通常体 形都较小，价格便宜，直接放置在桌面上使用。 它提供的端口数量也较少，常为5口或8口，主要 用于在扩大了规模的工作区子系统，连接一个办 公室的几台计算机。
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2.2 交换机的分类
4 按协议层划分
➢ 二层交换机是对应于OSI的第二协议层来定义的，因为它只能工作在OSI模型的数据
链路层。第二层交换机依赖于链路层中的信息（如MAC地址）完成不同端口数据间
的线速交换，主要功能包括物理编址、错误校验、帧序列以及数据流控制。在中小
企业网络中楼层交接间通常选择普通二层交换机。
➢ 三层交换机可以工作在网络层，它比第二层交换机更加高档，功能更强，具有路由
功能。它可以实现不同网段间数据的线速交换。通过三层交换机可以设置访问控制
10M/100Mb/s自适应交换机适合工作组级 别使用，1000Mb/s交换机一般应用在部门级 以上的应用当中。10000Mb/s的交换机主要 用在电信等骨干网络上。
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2.3 交换机的主要参数
4 背板带宽
5 包转发率
交换机的背板带宽又称交换带宽，是交换
包转发率也称吞吐量 ，单位是 p/s（ 包 每
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项ห้องสมุดไป่ตู้分析
交换机英文名称是“Switch”，它是 集线器的升级换代产品。理论上讲，交 换机就是按照通信两端传输信息的需求， 将需要的信息发送到目标设备上的网络 组件。本项目通过配置信科公司企业网 络中的交换机，学习交换机的配置和管 理方法。
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预备知识
2.1
IP地址与MAC地址
2.2
交换机的分类
2.3
➢ 部门级交换机是面向部门级网络使用的交换机。这类交换机可以是固定配置， 也可以是模块配置，一般除了常用的RJ45双绞线接口外，还带有光纤接口。 部门级交换机一般支持基于端口的VLAN，可实现端口管理，可任意采用全 双工或半双工传输模式，可对流量进行控制，有网络管理的功能，可通过计 算机的串口或网络对交换机进行配置、监控和测试。部门级交换机通常支持 300个信息点以下的中型企业应用。
机的价格较高，可用在高数据流量的特定应用环境，小型企业不建议使用。
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2.3 交换机的主要参数
目前交换机的品牌较多， 应用技术不同，不同的交 换机所能提供的性能也不 一样，交换机的主要参数 包括以下几项。
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2.3 交换机的主要参数
1 MAC地址表
交换机可以识别网络中结点的网卡MAC地址，并把它们保存到MAC地址表中。 这个MAC地址表存放于交换机的缓存中，当需要向目的地址发送数据时，交换机会 从MAC地址表中查找这个MAC地址的结点位置，然后直接向这个位置的结点发送。 所谓MAC地址数量是指交换机的MAC地址表中最多可存储的MAC地址数，存储的 MAC地址数越多，那么数据转发的速度就越高。
在交换机的每个端口，都需要足够的缓存来记忆这些MAC地址，缓存容量的大 小决定了交换机所能记忆的MAC地址数量的多少。越是高档的交换机能记住的 MAC地址数量就越多。通常交换机只要能够记忆1024个MAC地址就可以满足大部 分需求了，而一般的交换机都能做到这一点，除非此交换机要连接大规模的网络。
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机接口处理器或接口卡和数据总线之间所能 秒），也就是交换机每秒可以转发多少个数据
吞吐的最大数据量，它决定着交换机的数据 包 。 交 换 机 的 转 发 速 率 = 千 兆 端 口 数 量
处理能力，单位为Gb/s。一般交换机的背板 ×1.488Mp/s+百兆端口数量。因为包转发线
带宽从几Gb/s到上百Gb/s不等。交换机的 速的衡量标准是以单位时间内发送64B的数据
6 交换方式
目前交换机在传送源和目的 端口的数据包时通常采用直通 式交换、存储转发式和碎片隔 离方式三种数据包交换方式。 存储转发式是目前交换机的主 流交换方式。
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2.3 交换机的主要参数
（1）直通交换方式（Cut-throungh）。采用直通交换方式的以太网交换机在输 入端口检测到一个数据帧时，检查该帧的包类，获取帧的目的地址，启动内部的动态 查找表转换成相应的输出端口，在输入与输出交叉处接通，把数据帧直通到相应的端 口，实现交换功能。
一个地址就可以大致判断出该地址所属的设备。
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2.1 IP地址与MAC地址
企业网络中IP地址规划存在一定的技巧，利用好这些技 巧，分配出来的IP地址便于用户使用和记忆。可以根据业 务层次对IP分段，也可以根据地域对IP分段。例如，每栋 楼属于不同的B类网段，每层楼属于不同的C类网段，同 一房间或部门的IP地址同属于一个C类网段。所有网关的 IP统一使用相同的末位数字.1或.254。例如，一个部门的 IP网关为，另一部门的网关为，这样便于路由配置和用户 记忆。服务器及网络设备IP不要和用户IP在同一个网段， 且服务器区域的基础网络服务和管理信息服务系统分属于 不同的C类网段。
2.3 交换机的主要参数
2 详细设计
3 传输速率
交换机的端口数量是交换机最直观的 衡量因素，通常此参数是针对固定端口 交换机而言，常见的标准的固定端口交 换 机 端 口 数 有 8 、 16 、 24 、 48 等 。 而 非标准的端口数主要有：4、5、10、 12、20、22、32等。
交换机的传输速率是指交换机端口的数据交 换速度。目前常见的有100Mb/s、1000Mb/s、 10000Mb/s等几类。
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2.1 IP地址与MAC地址
3 IP地址与MAC地址的关系
在OSI模型中，第三层网络层负责IP地址，第二层数据链路层则负责MAC 地址。因此一个主机会有一个MAC地址，而每个网络位置会有一个专属于 它的IP地址。两者之间分工明确，默契合作，完成通信过程。
在一个稳定的网络中，IP地址和MAC地址是成对出现的。在数据通信时， IP地址负责表示计算机的网络层地址，网络层设备（如路由器）根据IP地址 来进行操作；MAC地址负责表示计算机的数据链路层地址，数据链路层设 备（如交换机）根据MAC地址来进行操作。IP和MAC地址这种映射关系由 ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）协议完成。
列表，限制VLAN网段之间的访问，保障数据安全。通常在企业的部门与部门之间
进行互连时使用三层交换机。
➢ 四层交换机是采用第四层交换技术的交换机产品，它工作于OSI模型的传输层，直
接面对具体应用。四层交换机支持多种协议，如HTTP、FTP、Telnet、SSL等。四
层交换机相对原来的第二层、第三层交换技术具有明显的优点，不过目前四层交换
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2.2 交换机的分类
交换机的分类标准有多种，常见的有以下几种：
1 按性能分类
根据交换机性能不同， 常将交换机分为企业级 交换机、部门级交换机 和工作组交换机，如图 2-1所示。
图2-1 交换机按性能分类
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2.2 交换机的分类
➢ 企业级交换机属于高端交换机，一般采用模块化的结构，可作为企业网络骨 干构建高速局域网，通常用于企业网络的顶层。此类交换机不仅能传送海量 数据和控制信息，更具有硬件冗余和软件可伸缩性等特点，保证网络的可靠 运行。企业级交换机通常支持500个信息点以上的大型企业应用。
➢ 工作组级交换机一般为固定配置。此类交换机一般没有网络管理的功能，通 常应用在100个信息点以下的小型企业。
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2.2 交换机的分类
2 按结构分类
按结构划分，交换机可以分为固定端口交换机和 模块化交换机两类。固定端口的交换机提供有限数 量和类型的网络接口，用户不能改变其结构。而模 块化交换机提供一些标准化插槽，具有较高的灵活 性和可扩充性。模块化交换机价格较贵，一般用在 企业的信息中心，有利于企业网络以后的扩容和升 级；在楼层的设备间一般选择固定端口的交换机， 这样可以节省成本，即使以后要进行扩容，只需增 加一定数量的设备即可。