基础培训 以太网交换机基础及配置V1.1
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Page 18
冲突域与广播域
共享式HUB
没有划分VLAN的第2层交换机
...
PC
PC
PC
NO VLANS
在共享式HUB中所有的工作站 共享同一个冲突域和广播域
划分了VLAN的第2层交换机
...
PC
PC
PC
VLAN1
VLAN2
划分了VLAN后，交换机的每一个端口 拥有自己的冲突域，在这个交换机中， 每个VLAN是一个广播域
大小（字节）
12 8 6 6 2 46（min）/1500(max) 4 84/1538
实际性能
在CSMA/CD（十兆半双工）状态下网络负载超过1/e(37%)时，网络性能会显著降低－－D.R. Boggs, J. C. Mogul, C. A. Kent, Measured Capacity of an Ethernet - Myths and Reality
设置交换机的名称
[Quidway]sysname Quidway-S3526 [Quidway-S3526]
配置用户登录
[Quidway]user-interface vty 0 4 [Quidway-ui-vty0]authentication-mode scheme
创建本地用户
[Quidway]local-user huawei [Quidway-luser-huawei]password simple huawei [Quidway-luser-huawei] service-type telnet level 3
工程概念：以太网的利用率超过40%将认为网络过载。
Page 9
半双工通信
发送
以太 网控 制器
冲
突回 检路 测
接收
Ethernet NIC
•任一时刻只能接收或发送 •采用CSMA/CD访问机制 •物理上传输有距离限制
冲 回突 路检
测
以太 网控 制器
Ethernet NIC
Page 10
全双工通信
发送
配置本地用户参数
配置用户界面参数
[Quidway-Vlaninterface1]
在系统视图下键入：interface vlan-interface 1
[Quidway-luser-user1] 在系统视图下键入：local-user user1
[Quidway-ui0]
在系统视图下键入user-interface
表（源地址自学习），使用地址老化机制进行地 址表维护（Quidway交换机，缺省老化时间5分钟） 在MAC地址表中查找数据帧中的目的MAC地址， 如果找到就将该数据帧发送到相应的端口；如果 找不到，就向除源端口外其他所有的端口发送 （基于目的地址转发） 向除源端口外其他所有端口转发广播帧和多播帧
总的网络带宽限制于Hub的速率。如不管Hub有多少端口，10Bast-T Hub 理论提供最大带宽为10Mb。
总的网络带宽由交换机的端口数目确定。如8端口100Mb交换机能支持高达800Mb/s带 宽。
仅能支持端口半双工通信。 主机的互联受限于Hub的级联限制。
支持半双工和全双工通信。全双工通信允许设备同时发送和接收数据，因而支持两倍 的通信能力和避免分组冲突。
Page 15
基于源地址学习
分段1
分段2
A PORT1
C PORT2
交换机
D
B
交换机典型应用
Page 16
MAC地址 MACA MACB MACC MACD
所在端口 1 1 2 2
基于目的地址转发
MACD MACA
......
端口1
MAC地址 MACA MACB MACC MACD
所在端口 1 1 2 2
◦ 直连网线
◦ 交叉网线
Page 13
内容
以太网技术基础 以太网交换机基础 Quidway以太网交换机配置 Quidway交换机的基本维护
Page 14
以太网交换机的工作模型
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层
交换机
链路层 物理层
链路层 物理层
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层
TCP层的性能=812.74 x((1500-20IP首部-20TCP首部) x 8)/107=94.9% UDP层的性能=812.74 x((1500-20IP首部-8UDP首部) x 8)/107=95.7%
MAC 目标地址 MAC 源地址 帧类型（或长度） 载荷 (网络 PDU) CRC 总长度
在用户视图下键入system-view
配置以太网端口参数 [Quidway-Ethernet0/1] 在系统视图下键入：interface ethernet 0/1
VLAN视图 配置VLAN参数
[Quidway-Vlan1]
在系统视图下键入vlan 1
VLAN接口 视图
本地用户 视图
用户界面 视图
配置VLAN和VLAN 汇聚对应的IP接口参 数
MACD MACA
......
二层交换机的操作：
端口2
◦ 查MAC转发表处理转发
◦ 对于表中不包含的地址，通过广播的方式转发
◦ 使用地址自动学习和老化机制进行地址表维护
◦ 一般不对帧格式进行修改，除非划分了VLAN Page 17
二层交换机原理
接收网段上的所有数据帧 利用接收数据帧中的源MAC地址来建立MAC地址
...
PC
PC
PC
VLAN1
在没有划分VLAN的交换机中 每一个端口拥有自己的冲突域， 但所有的PC仍处于同一个广播域中
Page 19
Hub和交换机的区别
HUB
交换机Switch
OSI物理层设备
OSI数据链路层设备
信号放大和信号再生，提供更长的传输距离
子网内以太网帧的智能转发，具备MAC地址学习能力
以太网交换机基础及配置
ISSUE1.0
学习目标
学习完本课程，您应该能够：
理解以太网的工作原理 掌握Quidway以太网交换机的常见配置 了解Quidway交换机的基本维护
Page 2
内容
以太网技术基础 以太网交换机基础 Quidway以太网交换机配置 Quidway交换机的基本维护
全双 工以 太网 控制
器
冲
突回 检路 测
接收
冲 回突 路检
测
全双 工以 太网 控制
器源自文库
Ethernet NIC
Ethernet NIC
•同一时刻可以发送和接收，没有冲突 •最大吞吐量达到双倍速率 •从根本上消除了半双工的物理距离限制
Page 11
链路速率双工自协商
自协商用于在共享一条UTP（Unshielded Twisted Paired）链路之间的两块网络接口卡间 协商一致的速率和双工状态
内容
以太网技术基础 以太网交换机基础 Quidway以太网交换机配置
◦ 交换机系统基本配置 ◦ 交换机VLAN配置 ◦ 交换机端口配置（Trunk、端口汇聚、端口镜像） ◦ 交换机STP配置
Quidway交换机的基本维护
Page 21
华为Quidway系列以太网交换机介绍 —以Quidway S3526为例
Page 25
VLAN原理及配置
帧 帧空隙 (9.6µs) 帧同步
举例：最大帧速率＝以太网速率(bps) / 帧的实际总长度(比特) = 10 000 000 / (1538 x 8 ) = 812.74帧/秒 在最大帧的条件下，数据链路层的性能＝帧速率x 帧载荷（比特） = 812.74 x (1500 x 8) = 9 752 880 bps 以太网理论数据链路层的性能可以达97.5 %. 同理，
IEEE 802.3 参考模型
上层协议
LLC MAC PHY
IEEE 802.2 IEEE 802.3
Page 5
802.3 MAC帧
字节 7
PRE
16 62
SFD
DA SA TYPE
64到1518字节
DATA
4
PAD FCS
PRE: 先导字节, 7个10101010
LLC 帧
SFD: 帧开始标志, 10101011
常见MAC地址供应商编码：
◦ 华为
00-E0-FC
◦ 华为三康 00-0F-E2
地址供应商编码查询：
http://standards.ieee.org/regauth/oui/index.shtml
24 bits 24 bits
Vender Code
Serial Number
00e0.fc01.2345
以太网接口速率双工设置通常默认运行在自 协商状态下
◦ 建议以太网接口运行在自协商模式 ◦ 除非出现以太网速率双工存在不匹配的情况才禁
用自协商特性并手工指定相应速率和双工配置 ◦ 当禁用自协商功能时，以太网口的两端工作模式
必须设置一致
Page 12
以太网双绞网线
双绞线连接器：RJ-45水晶头 以太网线的线序
冲突
载波侦听： 发送之前的检测 冲突检测： 发送过程中的检测 回退： 检测到冲突后的处理
分别等待随机时间后重新开始
Page 8
CSMA/CD以太网性能
理论性能
举例：最小帧速率＝以太网速率(bps) / 帧的实际总长度(比特) = 10 000 000 / (84 x 8 ) = 14 880 帧/秒 注：在最小帧条件下，路由器/交换机转发速率可能达不到线速
Page 22
进入交换机配置界面 RS-232 串口
Console口 配置电缆
建立本地配置环境，将主机的串口通过配置电缆与以太网交换机的Console口连接。 在主机上运行终端仿真程序（如Windows的超级终端等），设置终端通信参数为：波特率为9600bit/s、8位数据
位、1位停止位、无校验和无流控，并选择终端类型为VT100。 以太网交换机上电，终端上显示以太网交换机自检信息，自检结束后提示用户键入回车，之后将出现命令行提
交换容量 12.8G， 最大转发率达6.55Mpps,支持所有端口间全线速交换 支持24×FE，2×GE/FE Slot 支持16K个MAC地址和16K IP地址 MAC地址表老化时间缺省为5分钟 支持4K个IEEE 802.1Q标准的基于端口的VLAN 支持STP、RSTP、MSTP生成树协议 所有FE电口支持MDI/MDI-X自适应
Rom
Ram
Page 7
CSMA/CD
带冲突检测的载波侦听多路访问
(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection,CSMA/CD)
共享带宽
同一时刻只能有一台主机在发送
发送端
接收端
CSMA机制：侦听->空闲->发送 两台主机同时发送帧怎么办？ 答案：CD－冲突检测
DA: 目的 MAC地址 SA: 源MAC地址
TYPE: 以太网类型，2个字节。0x0800代表数据字段为IP协议
DATA: 数据字段，字段长度在46-1500之间
PAD: 填充字段
FCS: 帧校验序列字段
MAC/物理地址
MAC地址有48位，M A C地址全球唯一。前24位 是供应商代码，由IEEE进行管理和分配。后24 位由厂商自行分配
交换机级联数目不受限制（在不启用生成树的情况下）。
A
H
B
A
H
B
Hub
G
C
F->C
F
E
D
交换机
G
C
F->C
F
E
D
*本处指二层以太网交换机，不划分VLAN **Repeater和Hub的区别，Hub支持更多端口(>2) ***交换机和透明网桥的区别，交换机支持更多端口(>2)并通过硬件实现交换
Page 20
示符（如<Quidway>）。 键入命令，配置以太网交换机或查看以太网交换机运行状态。需要帮助可以随时键入"?"
Page 23
命令行视图
视图
功能
提示符
进入命令
用户视图
查看交换机的简单运 行状态和统计信息
<Quidway>
与交换机建立连接即进入
系统视图
以太网端 口视图
配置系统参数
[Quidway]
退出命令 quit断开与交换机连接 quit或return返回用户视图 quit返回系统视图 quit返回系统视图 quit返回系统视图 quit返回系统视图 quit返回系统视图
Page 24
交换机系统基本配置
设置系统时间和时区
<Quidway>clock time Beijing add 8 <Quidway>clock datetime 12:00:00 2005/01/23 <Quidway>display clock
Page 3
以太网简介
—— 第一个以太网系统示意图（Bob Metcalfe绘，以太网发明者）
以太网（Ethernet）由Xerox公司PARC研究中心于1973年提出
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IEEE 802.3与OSI参考模型的关系
OSI参考模型 Application Presentation Session Transport Network Data link Physical
冲突域与广播域
共享式HUB
没有划分VLAN的第2层交换机
...
PC
PC
PC
NO VLANS
在共享式HUB中所有的工作站 共享同一个冲突域和广播域
划分了VLAN的第2层交换机
...
PC
PC
PC
VLAN1
VLAN2
划分了VLAN后，交换机的每一个端口 拥有自己的冲突域，在这个交换机中， 每个VLAN是一个广播域
大小（字节）
12 8 6 6 2 46（min）/1500(max) 4 84/1538
实际性能
在CSMA/CD（十兆半双工）状态下网络负载超过1/e(37%)时，网络性能会显著降低－－D.R. Boggs, J. C. Mogul, C. A. Kent, Measured Capacity of an Ethernet - Myths and Reality
设置交换机的名称
[Quidway]sysname Quidway-S3526 [Quidway-S3526]
配置用户登录
[Quidway]user-interface vty 0 4 [Quidway-ui-vty0]authentication-mode scheme
创建本地用户
[Quidway]local-user huawei [Quidway-luser-huawei]password simple huawei [Quidway-luser-huawei] service-type telnet level 3
工程概念：以太网的利用率超过40%将认为网络过载。
Page 9
半双工通信
发送
以太 网控 制器
冲
突回 检路 测
接收
Ethernet NIC
•任一时刻只能接收或发送 •采用CSMA/CD访问机制 •物理上传输有距离限制
冲 回突 路检
测
以太 网控 制器
Ethernet NIC
Page 10
全双工通信
发送
配置本地用户参数
配置用户界面参数
[Quidway-Vlaninterface1]
在系统视图下键入：interface vlan-interface 1
[Quidway-luser-user1] 在系统视图下键入：local-user user1
[Quidway-ui0]
在系统视图下键入user-interface
表（源地址自学习），使用地址老化机制进行地 址表维护（Quidway交换机，缺省老化时间5分钟） 在MAC地址表中查找数据帧中的目的MAC地址， 如果找到就将该数据帧发送到相应的端口；如果 找不到，就向除源端口外其他所有的端口发送 （基于目的地址转发） 向除源端口外其他所有端口转发广播帧和多播帧
总的网络带宽限制于Hub的速率。如不管Hub有多少端口，10Bast-T Hub 理论提供最大带宽为10Mb。
总的网络带宽由交换机的端口数目确定。如8端口100Mb交换机能支持高达800Mb/s带 宽。
仅能支持端口半双工通信。 主机的互联受限于Hub的级联限制。
支持半双工和全双工通信。全双工通信允许设备同时发送和接收数据，因而支持两倍 的通信能力和避免分组冲突。
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基于源地址学习
分段1
分段2
A PORT1
C PORT2
交换机
D
B
交换机典型应用
Page 16
MAC地址 MACA MACB MACC MACD
所在端口 1 1 2 2
基于目的地址转发
MACD MACA
......
端口1
MAC地址 MACA MACB MACC MACD
所在端口 1 1 2 2
◦ 直连网线
◦ 交叉网线
Page 13
内容
以太网技术基础 以太网交换机基础 Quidway以太网交换机配置 Quidway交换机的基本维护
Page 14
以太网交换机的工作模型
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层
交换机
链路层 物理层
链路层 物理层
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层
TCP层的性能=812.74 x((1500-20IP首部-20TCP首部) x 8)/107=94.9% UDP层的性能=812.74 x((1500-20IP首部-8UDP首部) x 8)/107=95.7%
MAC 目标地址 MAC 源地址 帧类型（或长度） 载荷 (网络 PDU) CRC 总长度
在用户视图下键入system-view
配置以太网端口参数 [Quidway-Ethernet0/1] 在系统视图下键入：interface ethernet 0/1
VLAN视图 配置VLAN参数
[Quidway-Vlan1]
在系统视图下键入vlan 1
VLAN接口 视图
本地用户 视图
用户界面 视图
配置VLAN和VLAN 汇聚对应的IP接口参 数
MACD MACA
......
二层交换机的操作：
端口2
◦ 查MAC转发表处理转发
◦ 对于表中不包含的地址，通过广播的方式转发
◦ 使用地址自动学习和老化机制进行地址表维护
◦ 一般不对帧格式进行修改，除非划分了VLAN Page 17
二层交换机原理
接收网段上的所有数据帧 利用接收数据帧中的源MAC地址来建立MAC地址
...
PC
PC
PC
VLAN1
在没有划分VLAN的交换机中 每一个端口拥有自己的冲突域， 但所有的PC仍处于同一个广播域中
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Hub和交换机的区别
HUB
交换机Switch
OSI物理层设备
OSI数据链路层设备
信号放大和信号再生，提供更长的传输距离
子网内以太网帧的智能转发，具备MAC地址学习能力
以太网交换机基础及配置
ISSUE1.0
学习目标
学习完本课程，您应该能够：
理解以太网的工作原理 掌握Quidway以太网交换机的常见配置 了解Quidway交换机的基本维护
Page 2
内容
以太网技术基础 以太网交换机基础 Quidway以太网交换机配置 Quidway交换机的基本维护
全双 工以 太网 控制
器
冲
突回 检路 测
接收
冲 回突 路检
测
全双 工以 太网 控制
器源自文库
Ethernet NIC
Ethernet NIC
•同一时刻可以发送和接收，没有冲突 •最大吞吐量达到双倍速率 •从根本上消除了半双工的物理距离限制
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链路速率双工自协商
自协商用于在共享一条UTP（Unshielded Twisted Paired）链路之间的两块网络接口卡间 协商一致的速率和双工状态
内容
以太网技术基础 以太网交换机基础 Quidway以太网交换机配置
◦ 交换机系统基本配置 ◦ 交换机VLAN配置 ◦ 交换机端口配置（Trunk、端口汇聚、端口镜像） ◦ 交换机STP配置
Quidway交换机的基本维护
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华为Quidway系列以太网交换机介绍 —以Quidway S3526为例
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VLAN原理及配置
帧 帧空隙 (9.6µs) 帧同步
举例：最大帧速率＝以太网速率(bps) / 帧的实际总长度(比特) = 10 000 000 / (1538 x 8 ) = 812.74帧/秒 在最大帧的条件下，数据链路层的性能＝帧速率x 帧载荷（比特） = 812.74 x (1500 x 8) = 9 752 880 bps 以太网理论数据链路层的性能可以达97.5 %. 同理，
IEEE 802.3 参考模型
上层协议
LLC MAC PHY
IEEE 802.2 IEEE 802.3
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802.3 MAC帧
字节 7
PRE
16 62
SFD
DA SA TYPE
64到1518字节
DATA
4
PAD FCS
PRE: 先导字节, 7个10101010
LLC 帧
SFD: 帧开始标志, 10101011
常见MAC地址供应商编码：
◦ 华为
00-E0-FC
◦ 华为三康 00-0F-E2
地址供应商编码查询：
http://standards.ieee.org/regauth/oui/index.shtml
24 bits 24 bits
Vender Code
Serial Number
00e0.fc01.2345
以太网接口速率双工设置通常默认运行在自 协商状态下
◦ 建议以太网接口运行在自协商模式 ◦ 除非出现以太网速率双工存在不匹配的情况才禁
用自协商特性并手工指定相应速率和双工配置 ◦ 当禁用自协商功能时，以太网口的两端工作模式
必须设置一致
Page 12
以太网双绞网线
双绞线连接器：RJ-45水晶头 以太网线的线序
冲突
载波侦听： 发送之前的检测 冲突检测： 发送过程中的检测 回退： 检测到冲突后的处理
分别等待随机时间后重新开始
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CSMA/CD以太网性能
理论性能
举例：最小帧速率＝以太网速率(bps) / 帧的实际总长度(比特) = 10 000 000 / (84 x 8 ) = 14 880 帧/秒 注：在最小帧条件下，路由器/交换机转发速率可能达不到线速
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进入交换机配置界面 RS-232 串口
Console口 配置电缆
建立本地配置环境，将主机的串口通过配置电缆与以太网交换机的Console口连接。 在主机上运行终端仿真程序（如Windows的超级终端等），设置终端通信参数为：波特率为9600bit/s、8位数据
位、1位停止位、无校验和无流控，并选择终端类型为VT100。 以太网交换机上电，终端上显示以太网交换机自检信息，自检结束后提示用户键入回车，之后将出现命令行提
交换容量 12.8G， 最大转发率达6.55Mpps,支持所有端口间全线速交换 支持24×FE，2×GE/FE Slot 支持16K个MAC地址和16K IP地址 MAC地址表老化时间缺省为5分钟 支持4K个IEEE 802.1Q标准的基于端口的VLAN 支持STP、RSTP、MSTP生成树协议 所有FE电口支持MDI/MDI-X自适应
Rom
Ram
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CSMA/CD
带冲突检测的载波侦听多路访问
(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection,CSMA/CD)
共享带宽
同一时刻只能有一台主机在发送
发送端
接收端
CSMA机制：侦听->空闲->发送 两台主机同时发送帧怎么办？ 答案：CD－冲突检测
DA: 目的 MAC地址 SA: 源MAC地址
TYPE: 以太网类型，2个字节。0x0800代表数据字段为IP协议
DATA: 数据字段，字段长度在46-1500之间
PAD: 填充字段
FCS: 帧校验序列字段
MAC/物理地址
MAC地址有48位，M A C地址全球唯一。前24位 是供应商代码，由IEEE进行管理和分配。后24 位由厂商自行分配
交换机级联数目不受限制（在不启用生成树的情况下）。
A
H
B
A
H
B
Hub
G
C
F->C
F
E
D
交换机
G
C
F->C
F
E
D
*本处指二层以太网交换机，不划分VLAN **Repeater和Hub的区别，Hub支持更多端口(>2) ***交换机和透明网桥的区别，交换机支持更多端口(>2)并通过硬件实现交换
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示符（如<Quidway>）。 键入命令，配置以太网交换机或查看以太网交换机运行状态。需要帮助可以随时键入"?"
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命令行视图
视图
功能
提示符
进入命令
用户视图
查看交换机的简单运 行状态和统计信息
<Quidway>
与交换机建立连接即进入
系统视图
以太网端 口视图
配置系统参数
[Quidway]
退出命令 quit断开与交换机连接 quit或return返回用户视图 quit返回系统视图 quit返回系统视图 quit返回系统视图 quit返回系统视图 quit返回系统视图
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交换机系统基本配置
设置系统时间和时区
<Quidway>clock time Beijing add 8 <Quidway>clock datetime 12:00:00 2005/01/23 <Quidway>display clock
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以太网简介
—— 第一个以太网系统示意图（Bob Metcalfe绘，以太网发明者）
以太网（Ethernet）由Xerox公司PARC研究中心于1973年提出
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IEEE 802.3与OSI参考模型的关系
OSI参考模型 Application Presentation Session Transport Network Data link Physical