1+X证书网络系统建设与运维(中级)第2章 网络交换技术v3.0
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2.1.2 交换机简介
交换机数据帧的转发方式
广播：由于交换机的MAC地址表中没有记录这个数据帧的目的MAC地址，因此，它无法处理该
数据帧，于是，交换机只能将该数据帧从所有其他端口发送出去。
MAC地址映射表
端口号
MAC地址
E0
00-9A-CD-02-00-00
PC0 MAC:00-9A-CD-02-00-00
第15页
2.1.4 交换机的基本设置
交换机的分类
不可网管交换机：按照交换机是否可以配置与管理，可以将交换机分为网管交换机和不可网管 交换机。不可网管交换机不具有网络管理功能，没有配置接口。
可网管交换机：可网管交换机具有网络管理、网络监控、端口监控、VLAN划分等功能，它具有 专门的配置接口—Console接口。
①侦听信道上是否有信号在传输。如果有的话，表明信道处于忙状态，就继续侦听，直到信道空 闲为止； ②若没有侦听到任何信号，就传输数据； ③传输时继续侦听，如发现冲突则执行退避算法，随机等待一段时间后，重新执行步骤①； ④若未发现冲突则发送成功，计算机会返回到侦听信道状态。
第4页
2.1.1 共享型以太网与冲突域
第2章 网络交换技术
第0页
学习目标
理解传统以太网的工作方式和冲突域的概念。 掌握交换机的工作原理。 掌握虚拟局域网VLAN技术，包括VLAN的基本原理和VLAN的基本配置。 掌握生成树（STP）和快速生成树（RSTP）的工作原理和配置命令。
第1页
目录
2.1 交换网络基础
2.1.1 共享型以太网与冲突域 2.1.2 交换机简介 2.1.3 企业园区网设计示例 2.1.4 交换机基本设置 2.1.5 MAC地址泛洪攻击概述
交换机数据帧的转发方式
转发：在MAC地址表中找到了该目标MAC地址，且该数据帧的源MAC和目的MAC对应的端口号 不同。交换机会将该数据帧从目标MAC对应的端口号转发出去，如交换机将会把PC0发给PC2的 数据帧从E2端口转发出去。
第10页
2.1.2 交换机简介
交换机数据帧的转发方式
丢弃：在MAC地址表中找到了该目标MAC地址，且该数据帧的源MAC地址和目的MAC地址对应 的端口号相同。交换机E0所在端口为一个冲突域，PC0和PC1在一个冲突域中，因此，交换机和 PC1都会收到PC0发给PC1的数据包，由此，交换机并不需要处理该数据帧，因此丢弃。
设置速率为 100Mbit/s
设置端口为半双工 模式
第19页
2.1.4 交换机的基本设置
速率与双工模式
案例2-3：验证交换机端口的速率和双工模式
速率为 100Mbit/s
Fra Baidu bibliotek半双工模式
第20页
[Huawei]display interface GigabitEthernet 0/0/1 GigabitEthernet0/0/1 current state : UP Line protocol current state : UP Description: Switch Port, Link-type : access(negotiated), PVID : 1, TPID : 8100(Hex), The Maximum Frame Length is 1600 IP Sending Frames' Format is PKTFMT_ETHNT_2, Hardware address is c81f-be462bd0 Current system time: 2060-01-14 15:32:53 Port Mode: COMMON COPPER Speed : 100, Loopback: NONE Duplex: HALF, Negotiation: ENABLE ---省略部分显示内容 ---
MAC Address VLAN/
PEVLAN CEVLAN Port
Type
LSP/LSR-ID
VSI/SI
MAC-Tunnel
-------------------------------------------------------------------------------
0011-2233-4422 1
第16页
2.1.4 交换机的基本设置
速率与双工模式
速率：交换机接口的速率是指这个接口每秒能够转发的比特数； 双工模式：双工模式是指接口传输数据的方向性，常见的有半双工和全双工。
半双工：只有一个信道，在同一时刻，只能是单向传输。 全双工：双信道，同时可以有双向数据传输。
第17页
2.1.4 交换机的基本设置
E2
00-9A-CD-02-00-22
PC2 MAC:00-9A-CD-02-00-22
E0
E2
第12页
PC1 MAC:00-9A-CD-02-00-11
E1
E3
PC3
MAC:00-9A-CD-02-00-33
2.1.2 交换机简介
交换机系统的启动过程
①交换机上电 ②运行基本BootROM软件进行硬件自检 ③再引导运行BootLoad软件 ④等待硬件初始化后显示交换机的硬件参数 ⑤引导加载系统软件和交换机的配置文件 ⑥正常加载后进入到系统的CLI界面
第18页
2.1.4 交换机的基本设置
速率与双工模式
案例2-2：设置交换机端口的双工模式和速率
[Huawei]interface GigabitEthernet 0/0/1
关闭自动协商模式
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]undo negotiation auto
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]speed 100 [Huawei-GigabitEthernet0/0/1]duplex half
第22页
2.1.4 交换机的基本设置
③通信后，再次查看交换机的MAC地址表
[Huawei]display mac-address
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
速率与双工模式
案例2-1：查看交换机端口当前的速率和双工模式
速率为 1000Mbit/s
全双工模式
[Huawei]display interface GigabitEthernet 0/0/1 GigabitEthernet0/0/1 current state : UP Line protocol current state : UP Description: Switch Port, Link-type : access(negotiated), PVID : 1, TPID : 8100(Hex), The Maximum Frame Length is 1600 IP Sending Frames' Format is PKTFMT_ETHNT_2, Hardware address is c81f-be462bd0 Current system time: 2060-01-14 15:29:53 Port Mode: COMMON COPPER Speed : 1000, Loopback: NONE Duplex: FULL, Negotiation: ENABLE ---省略部分显示内容 ---
广播域
2.1.2 交换机简介
交换机数据帧的转发方式
学习：通过查看收到的每个数据帧的源MAC地址来学习每个接口连接设备的MAC地址。 转发：在MAC地址表中找到了该目标MAC地址，且该数据帧的源MAC和目的MAC对应的端口号
不同。 广播：在MAC地址表中没有找到该目标MAC地址。 丢弃：在MAC地址表中找到了该目标MAC地址，且该数据帧的源MAC地址和目的MAC地址对应
[Huawei]
第23页
2.1.4 交换机的基本设置
④通过【mac-address static】命令在交换机中添加静态条目，并显示MAC地址表信息。
[Huawei]mac-address static 0011-2233-4455 Ethernet 0/0/3 vlan 1
[Huawei]display mac-address
冲突与冲突域
冲突（Collision）：在以太网中，当两个数据帧同时被发到物理传输介质上，并完全或部分重 叠时，就发生了数据冲突。当冲突发生时，将导致数据损坏。
冲突域：连接到同一个共享介质的设备共同组成了一个冲突域。
A
B
C
……
第5页
冲突域
2.1.2 交换机简介
以太网交换机的特点
交换机工作在数据链路层 交换机的每一个端口都是一个独立的冲突域 交换机以端口隔离冲突域形成交换型以太网
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address VLAN/
PEVLAN CEVLAN Port
Type
LSP/LSR-ID
②通过PC1 ping PC2，手动发起PC1和PC2与交换机之间的通信。 PC1>ping 192.168.1.2 Ping 192.168.1.2: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break From 192.168.1.2: bytes=32 seq=1 ttl=128 time=62 ms From 192.168.1.2: bytes=32 seq=1 ttl=128 time=62 ms From 192.168.1.2: bytes=32 seq=1 ttl=128 time=62 ms ---省略部分显示内容 ---
2.1.4 交换机的基本设置
MAC地址表
作用：交换机的MAC地址表用于存储交换机端口和终端MAC地址的映射关系。 案例2-4：管理交换机的MAC地址表
第21页
2.1.4 交换机的基本设置
MAC地址表
①刚启动时，查看交换机的MAC地址表；
[Huawei]display mac-address [Huawei]
-
-
Eth0/0/2
dynamic 0/-
0011-2233-4411 1
-
-
Eth0/0/1
dynamic 0/-
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 2
的端口号相同。 更新：交换机MAC地址表的默认老化时间是300秒。
第8页
2.1.2 交换机简介
交换机数据帧的转发方式
学习：当交换机通过自己的某个接口接收到一个数据帧时，它就会将这个数据帧的源MAC地址 和接收到这个数据帧的接口编号作为一个条目保存在自己的MAC地址表中。
第9页
2.1.2 交换机简介
VSI/SI
MAC-Tunnel
-------------------------------------------------------------------------------
第13页
2.1.3 企业园区网设计示例
规模较小的园区网设计
在设计企业网络时，对于网络规模较小的公司，大多会采用扁平化树形结构来设计。
第14页
2.1.3 企业园区网设计示例
规模较大的园区网设计
采用分层设计，划分为以下3个层级，每个层级的交换机均采用星形方式与下一层级的交换机建 立连接。 核心层 汇聚层 接入层
冲突域1
E1
E3
E2
冲突域2
PC1
PC2
第6页
冲突域3 PC3
2.1.2 交换机简介
广播域
广播：一台设备向同一个网络中的所有其他设备发送消息的数据发送方式； 广播域：广播帧可达的区域，即：接收同样广播消息的节点的集合； 广播域的分类：二层广播域和三层广播域。
PC1 广播
PC2
PC3
……
第7页
2.2 虚拟局域网（VLAN）技术 2.3 生成树协议 2.4 快速生成树协议
第2页
2.1.1 共享型以太网与冲突域
共享型以太网
采用了总线型拓扑 共享通信链路的带宽 数据信号就会在信道内碰撞产生冲突
信号
发送
发送
冲突
数据
数据
！
发送 数据
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2.1.1 共享型以太网与冲突域
CSMA/CD协议的工作过程
2.1.2 交换机简介
交换机数据帧的转发方式
广播：由于交换机的MAC地址表中没有记录这个数据帧的目的MAC地址，因此，它无法处理该
数据帧，于是，交换机只能将该数据帧从所有其他端口发送出去。
MAC地址映射表
端口号
MAC地址
E0
00-9A-CD-02-00-00
PC0 MAC:00-9A-CD-02-00-00
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2.1.4 交换机的基本设置
交换机的分类
不可网管交换机：按照交换机是否可以配置与管理，可以将交换机分为网管交换机和不可网管 交换机。不可网管交换机不具有网络管理功能，没有配置接口。
可网管交换机：可网管交换机具有网络管理、网络监控、端口监控、VLAN划分等功能，它具有 专门的配置接口—Console接口。
①侦听信道上是否有信号在传输。如果有的话，表明信道处于忙状态，就继续侦听，直到信道空 闲为止； ②若没有侦听到任何信号，就传输数据； ③传输时继续侦听，如发现冲突则执行退避算法，随机等待一段时间后，重新执行步骤①； ④若未发现冲突则发送成功，计算机会返回到侦听信道状态。
第4页
2.1.1 共享型以太网与冲突域
第2章 网络交换技术
第0页
学习目标
理解传统以太网的工作方式和冲突域的概念。 掌握交换机的工作原理。 掌握虚拟局域网VLAN技术，包括VLAN的基本原理和VLAN的基本配置。 掌握生成树（STP）和快速生成树（RSTP）的工作原理和配置命令。
第1页
目录
2.1 交换网络基础
2.1.1 共享型以太网与冲突域 2.1.2 交换机简介 2.1.3 企业园区网设计示例 2.1.4 交换机基本设置 2.1.5 MAC地址泛洪攻击概述
交换机数据帧的转发方式
转发：在MAC地址表中找到了该目标MAC地址，且该数据帧的源MAC和目的MAC对应的端口号 不同。交换机会将该数据帧从目标MAC对应的端口号转发出去，如交换机将会把PC0发给PC2的 数据帧从E2端口转发出去。
第10页
2.1.2 交换机简介
交换机数据帧的转发方式
丢弃：在MAC地址表中找到了该目标MAC地址，且该数据帧的源MAC地址和目的MAC地址对应 的端口号相同。交换机E0所在端口为一个冲突域，PC0和PC1在一个冲突域中，因此，交换机和 PC1都会收到PC0发给PC1的数据包，由此，交换机并不需要处理该数据帧，因此丢弃。
设置速率为 100Mbit/s
设置端口为半双工 模式
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2.1.4 交换机的基本设置
速率与双工模式
案例2-3：验证交换机端口的速率和双工模式
速率为 100Mbit/s
Fra Baidu bibliotek半双工模式
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[Huawei]display interface GigabitEthernet 0/0/1 GigabitEthernet0/0/1 current state : UP Line protocol current state : UP Description: Switch Port, Link-type : access(negotiated), PVID : 1, TPID : 8100(Hex), The Maximum Frame Length is 1600 IP Sending Frames' Format is PKTFMT_ETHNT_2, Hardware address is c81f-be462bd0 Current system time: 2060-01-14 15:32:53 Port Mode: COMMON COPPER Speed : 100, Loopback: NONE Duplex: HALF, Negotiation: ENABLE ---省略部分显示内容 ---
MAC Address VLAN/
PEVLAN CEVLAN Port
Type
LSP/LSR-ID
VSI/SI
MAC-Tunnel
-------------------------------------------------------------------------------
0011-2233-4422 1
第16页
2.1.4 交换机的基本设置
速率与双工模式
速率：交换机接口的速率是指这个接口每秒能够转发的比特数； 双工模式：双工模式是指接口传输数据的方向性，常见的有半双工和全双工。
半双工：只有一个信道，在同一时刻，只能是单向传输。 全双工：双信道，同时可以有双向数据传输。
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2.1.4 交换机的基本设置
E2
00-9A-CD-02-00-22
PC2 MAC:00-9A-CD-02-00-22
E0
E2
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PC1 MAC:00-9A-CD-02-00-11
E1
E3
PC3
MAC:00-9A-CD-02-00-33
2.1.2 交换机简介
交换机系统的启动过程
①交换机上电 ②运行基本BootROM软件进行硬件自检 ③再引导运行BootLoad软件 ④等待硬件初始化后显示交换机的硬件参数 ⑤引导加载系统软件和交换机的配置文件 ⑥正常加载后进入到系统的CLI界面
第18页
2.1.4 交换机的基本设置
速率与双工模式
案例2-2：设置交换机端口的双工模式和速率
[Huawei]interface GigabitEthernet 0/0/1
关闭自动协商模式
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]undo negotiation auto
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]speed 100 [Huawei-GigabitEthernet0/0/1]duplex half
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2.1.4 交换机的基本设置
③通信后，再次查看交换机的MAC地址表
[Huawei]display mac-address
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
速率与双工模式
案例2-1：查看交换机端口当前的速率和双工模式
速率为 1000Mbit/s
全双工模式
[Huawei]display interface GigabitEthernet 0/0/1 GigabitEthernet0/0/1 current state : UP Line protocol current state : UP Description: Switch Port, Link-type : access(negotiated), PVID : 1, TPID : 8100(Hex), The Maximum Frame Length is 1600 IP Sending Frames' Format is PKTFMT_ETHNT_2, Hardware address is c81f-be462bd0 Current system time: 2060-01-14 15:29:53 Port Mode: COMMON COPPER Speed : 1000, Loopback: NONE Duplex: FULL, Negotiation: ENABLE ---省略部分显示内容 ---
广播域
2.1.2 交换机简介
交换机数据帧的转发方式
学习：通过查看收到的每个数据帧的源MAC地址来学习每个接口连接设备的MAC地址。 转发：在MAC地址表中找到了该目标MAC地址，且该数据帧的源MAC和目的MAC对应的端口号
不同。 广播：在MAC地址表中没有找到该目标MAC地址。 丢弃：在MAC地址表中找到了该目标MAC地址，且该数据帧的源MAC地址和目的MAC地址对应
[Huawei]
第23页
2.1.4 交换机的基本设置
④通过【mac-address static】命令在交换机中添加静态条目，并显示MAC地址表信息。
[Huawei]mac-address static 0011-2233-4455 Ethernet 0/0/3 vlan 1
[Huawei]display mac-address
冲突与冲突域
冲突（Collision）：在以太网中，当两个数据帧同时被发到物理传输介质上，并完全或部分重 叠时，就发生了数据冲突。当冲突发生时，将导致数据损坏。
冲突域：连接到同一个共享介质的设备共同组成了一个冲突域。
A
B
C
……
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冲突域
2.1.2 交换机简介
以太网交换机的特点
交换机工作在数据链路层 交换机的每一个端口都是一个独立的冲突域 交换机以端口隔离冲突域形成交换型以太网
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address VLAN/
PEVLAN CEVLAN Port
Type
LSP/LSR-ID
②通过PC1 ping PC2，手动发起PC1和PC2与交换机之间的通信。 PC1>ping 192.168.1.2 Ping 192.168.1.2: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break From 192.168.1.2: bytes=32 seq=1 ttl=128 time=62 ms From 192.168.1.2: bytes=32 seq=1 ttl=128 time=62 ms From 192.168.1.2: bytes=32 seq=1 ttl=128 time=62 ms ---省略部分显示内容 ---
2.1.4 交换机的基本设置
MAC地址表
作用：交换机的MAC地址表用于存储交换机端口和终端MAC地址的映射关系。 案例2-4：管理交换机的MAC地址表
第21页
2.1.4 交换机的基本设置
MAC地址表
①刚启动时，查看交换机的MAC地址表；
[Huawei]display mac-address [Huawei]
-
-
Eth0/0/2
dynamic 0/-
0011-2233-4411 1
-
-
Eth0/0/1
dynamic 0/-
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 2
的端口号相同。 更新：交换机MAC地址表的默认老化时间是300秒。
第8页
2.1.2 交换机简介
交换机数据帧的转发方式
学习：当交换机通过自己的某个接口接收到一个数据帧时，它就会将这个数据帧的源MAC地址 和接收到这个数据帧的接口编号作为一个条目保存在自己的MAC地址表中。
第9页
2.1.2 交换机简介
VSI/SI
MAC-Tunnel
-------------------------------------------------------------------------------
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2.1.3 企业园区网设计示例
规模较小的园区网设计
在设计企业网络时，对于网络规模较小的公司，大多会采用扁平化树形结构来设计。
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2.1.3 企业园区网设计示例
规模较大的园区网设计
采用分层设计，划分为以下3个层级，每个层级的交换机均采用星形方式与下一层级的交换机建 立连接。 核心层 汇聚层 接入层
冲突域1
E1
E3
E2
冲突域2
PC1
PC2
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冲突域3 PC3
2.1.2 交换机简介
广播域
广播：一台设备向同一个网络中的所有其他设备发送消息的数据发送方式； 广播域：广播帧可达的区域，即：接收同样广播消息的节点的集合； 广播域的分类：二层广播域和三层广播域。
PC1 广播
PC2
PC3
……
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2.2 虚拟局域网（VLAN）技术 2.3 生成树协议 2.4 快速生成树协议
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2.1.1 共享型以太网与冲突域
共享型以太网
采用了总线型拓扑 共享通信链路的带宽 数据信号就会在信道内碰撞产生冲突
信号
发送
发送
冲突
数据
数据
！
发送 数据
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2.1.1 共享型以太网与冲突域
CSMA/CD协议的工作过程