1、4.1 4.1 项目提出项目提出 u随着社会经济的发展和公司业务的不断开展，随着社会经济的发展和公司业务的不断开展，刘备的公司从刘备的公司从1010多人很快发展到了几百人，多人很快发展到了几百人，公司的业务部门不断扩大，计算机也增加到公司的业务部门不断扩大，计算机也增加到了了100100多台。多台。u所有这些计算机均要连接到公司的局域网，所有这些计算机均要连接到公司的局域网，以便实现办公自动化和资源共享，原先的单以便实现办公自动化和资源共享，原先的单交换机局域网由于端口数的限制已不能满足交换机局域网由于端口数的限制已不能满足需求。需求。u为此，刘备请诸葛亮着手扩建公司局域网。为此，刘备请诸葛亮
2、着手扩建公司局域网。4.2 4.2 项目分析项目分析 u由于公司中计算机的增加，必然需要添加更多的交换由于公司中计算机的增加，必然需要添加更多的交换机，这些交换机可以用级联或堆叠的方法进行连接。机，这些交换机可以用级联或堆叠的方法进行连接。u对于主干交换机可采用千兆或万兆交换机，主干线路对于主干交换机可采用千兆或万兆交换机，主干线路可采用双绞线或光纤，站点与交换机之间的连接仍采可采用双绞线或光纤，站点与交换机之间的连接仍采用双绞线，实现百兆到桌面，以满足公司不断发展的用双绞线，实现百兆到桌面，以满足公司不断发展的需要。需要。u当交换机分布在不同办公室或不同楼层，且交换机之当交换机分布在不同办公
3、室或不同楼层，且交换机之间的距离不超过间的距离不超过100m100m时，可以采用双绞线级联；当两时，可以采用双绞线级联；当两者之间的距离超过者之间的距离超过100m100m时，可采用光纤级联；当计算时，可采用光纤级联；当计算机位置比较集中时，还可采用交换机堆叠。机位置比较集中时，还可采用交换机堆叠。4.3 4.3 相关知识点相关知识点 4.3.1 4.3.1 交换机的工作原理交换机的工作原理 交换机中交换机中MACMAC地址表的建立和维护：地址表的建立和维护：n当交换机从某个端口接收到一个数据帧时，它先读取帧头中的当交换机从某个端口接收到一个数据帧时，它先读取帧头中的源源MACMAC地址，这样
4、它就知道源地址，这样它就知道源MACMAC地址的机器是连接在哪个端口地址的机器是连接在哪个端口上的。上的。n再去读取帧头中的目的再去读取帧头中的目的MACMAC地址，并在地址，并在MACMAC地址表中查找相应的地址表中查找相应的端口。端口。n如果在如果在MACMAC地址表中找不到相应的端口，则把数据帧广播到除地址表中找不到相应的端口，则把数据帧广播到除了源端口之外的所有其他端口上。当目的机器对源机器回应时，了源端口之外的所有其他端口上。当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习到该目的交换机又可以学习到该目的MACMAC地址与哪个端口对应，在下次地址与哪个端口对应，在下次转发数据时就不再需要对
5、所有端口进行广播了。转发数据时就不再需要对所有端口进行广播了。n如果在如果在MACMAC地址表中有与这目的地址表中有与这目的MACMAC地址相对应的端口，则把数地址相对应的端口，则把数据包直接转发到这个端口上，而不会向其他端口广播。据包直接转发到这个端口上，而不会向其他端口广播。u交换机的工作原理交换机的工作原理u交换机的工作原理交换机的工作原理4.3.2 4.3.2 交换机的帧转发方式交换机的帧转发方式 直接交换方式直接交换方式(直通方式直通方式)。提供线速处理能力，交。提供线速处理能力，交换机只读出帧的前换机只读出帧的前1414个字节，便将帧传送到相应的端个字节，便将帧传送到相应的端口上，
6、不用判断是否出错，帧出错检测由目的结点完口上，不用判断是否出错，帧出错检测由目的结点完成。直接交换方式的优点：交换延迟短；缺点：缺乏成。直接交换方式的优点：交换延迟短；缺点：缺乏错误检查，不支持不同速率端口之间的帧转发。错误检查，不支持不同速率端口之间的帧转发。存储转发交换方式。交换机需要完整接收帧并进行存储转发交换方式。交换机需要完整接收帧并进行差错检测。存储转发交换方式的优点：具有差错检测差错检测。存储转发交换方式的优点：具有差错检测能力，并支持不同速率端口间的帧转发；缺点：交换能力，并支持不同速率端口间的帧转发；缺点：交换延迟将会延长。延迟将会延长。改进的直接交换方式改进的直接交换方式(
7、免碎片转发方式免碎片转发方式)。结。结合上述两种方式，接收到前合上述两种方式，接收到前6464个字节后，判个字节后，判断帧头是否正确，如果正确则转发。对短帧断帧头是否正确，如果正确则转发。对短帧而言，交换延迟同直接交换延迟；对长帧而而言，交换延迟同直接交换延迟；对长帧而言，因为只对帧头言，因为只对帧头(地址和控制字段地址和控制字段)检测，检测，交换延迟将会减少。交换延迟将会减少。冲突域和广播域冲突域和广播域4.3.3 4.3.3 冲突域和广播域冲突域和广播域u所有使用同一共享总线进行数据收发的站点所有使用同一共享总线进行数据收发的站点就构成了一个冲突域。因此，集线器的所有就构成了一个冲突域。因
8、此，集线器的所有端口处于同一个冲突域中。端口处于同一个冲突域中。u广播域是能够接收同一个广播消息的集合。广播域是能够接收同一个广播消息的集合。在该集合中，任一站点发送的一个广播消息，在该集合中，任一站点发送的一个广播消息，处于该广播域的所有站点都能接收到该广播处于该广播域的所有站点都能接收到该广播消息。所有工作在消息。所有工作在OSIOSI第一层和第二层的站点第一层和第二层的站点处于同一个广播域中。处于同一个广播域中。冲突域和广播域冲突域和广播域u 在集线器中，所有的端口处于同一个冲突域中，也处于同一个在集线器中，所有的端口处于同一个冲突域中，也处于同一个广播域中。广播域中。u 在交换机中，所
9、有的端口处于同一个广播域中，交换机每个端在交换机中，所有的端口处于同一个广播域中，交换机每个端口均是不同的冲突域。口均是不同的冲突域。u 由于路由器的每个端口并不转发广播消息，因此路由器的每个由于路由器的每个端口并不转发广播消息，因此路由器的每个端口均是不同的广播域。端口均是不同的广播域。交换机的互连方式交换机的互连方式4.3.4 4.3.4 交换机的互连方式交换机的互连方式1 1交换机级联交换机级联常见的三层网络是交换机级联的典型例子。常见的三层网络是交换机级联的典型例子。(1)(1)使用级联端口使用级联端口(Uplink)(Uplink)级联级联(2)(2)使用普通端口级联使用普通端口级联
10、(3)(3)使用光纤端口级联使用光纤端口级联2 2交换机堆叠交换机堆叠堆叠与级联的不同之处主要有：堆叠与级联的不同之处主要有：使用堆叠技术互连的交换机之间距离必须非常近，使用堆叠技术互连的交换机之间距离必须非常近，一般在几米范围内，相对于级联一般在几米范围内，相对于级联(一般是一般是100m100m，采用，采用光纤级联时距离可更远光纤级联时距离可更远)来说要小得多。来说要小得多。堆叠只能使用专用的模块和线缆，不是所有的交换堆叠只能使用专用的模块和线缆，不是所有的交换机都可以进行堆叠，只有相同品牌的交换机才能使用机都可以进行堆叠，只有相同品牌的交换机才能使用堆叠技术进行互联。而级联可使用普通端口
11、和堆叠技术进行互联。而级联可使用普通端口和UplinkUplink端口，交换机级联没有品牌和类型的限制。端口，交换机级联没有品牌和类型的限制。使用堆叠技术互联的交换机形成一个堆叠单元，这使用堆叠技术互联的交换机形成一个堆叠单元，这不仅增加了交换端口，还将提供比级联更好的数据转不仅增加了交换端口，还将提供比级联更好的数据转发性能，这是因为堆叠单元将堆叠交换机背板带宽聚发性能，这是因为堆叠单元将堆叠交换机背板带宽聚集在一起，而级联只能共享级联端口的带宽。集在一起，而级联只能共享级联端口的带宽。u交换机通常有二个堆叠端口，分别命名为交换机通常有二个堆叠端口，分别命名为“UPUP”和和“DOWNDOW
12、N”，表示对应于向上和向下堆叠连接。，表示对应于向上和向下堆叠连接。u堆叠技术是一种集中管理的端口扩充技术，不能提供堆叠技术是一种集中管理的端口扩充技术，不能提供拓扑管理，没有国际标准，且兼容性较差。但在需要拓扑管理，没有国际标准，且兼容性较差。但在需要大量端口的局域网中，堆叠可以提供比较优良的转发大量端口的局域网中，堆叠可以提供比较优良的转发性能和方便管理的特性。性能和方便管理的特性。4.4 4.4 项目实现项目实现 4.4.1 4.4.1 任务任务1:1:多交换机间级联网络的组建多交换机间级联网络的组建 n1 1任务目标任务目标n掌握用交换机组建交换式局域网的方法。掌握用交换机组建交换式局
13、域网的方法。n掌握交换机之间的级联方法。掌握交换机之间的级联方法。2 2项目所需设备准备项目所需设备准备n装有装有Windows XPWindows XP操作系统的操作系统的PCPC机机4 4台。台。n交换机交换机2 2台。台。n直通线直通线5 5根。根。n交叉线交叉线1 1根。根。3 3网络拓扑结构网络拓扑结构4 4项目实施步骤项目实施步骤(1)(1)使用使用UplinkUplink端口级联端口级联u步骤步骤1 1：如图：如图4-144-14所示，用所示，用2 2根直通双绞线将根直通双绞线将PC1PC1、PC2PC2计算机连接到计算机连接到SW1SW1交换机的普通端口，用交换机的普通端口，用
14、2 2根直通双绞根直通双绞线将线将PC3PC3、PC4PC4计算机连接到计算机连接到SW2SW2交换机的普通端口，再交换机的普通端口，再用用1 1根直通双绞线将根直通双绞线将SW1SW1交换机的交换机的UplinkUplink端口连接到端口连接到SW2SW2交换机的普通端口。交换机的普通端口。u检查网卡和交换机的相应指示灯是否亮起，判断网络检查网卡和交换机的相应指示灯是否亮起，判断网络是否正常连通。是否正常连通。步骤步骤2 2：u配置配置PC1PC1计算机的计算机的IPIP地址为地址为192.168.1.10192.168.1.10，子，子网掩码为网掩码为255.255.255.0255.25
15、5.255.0；u配置配置PC2PC2计算机的计算机的IPIP地址为地址为192.168.1.20192.168.1.20，子，子网掩码为网掩码为255.255.255.0255.255.255.0；u配置配置PC3PC3计算机的计算机的IPIP地址为地址为192.168.1.30192.168.1.30，子，子网掩码为网掩码为255.255.255.0255.255.255.0；u配置配置PC4PC4计算机的计算机的IPIP地址为地址为192.168.1.40192.168.1.40，子，子网掩码为网掩码为255.255.255.0255.255.255.0。步骤步骤3 3：在：在PC1PC
16、1计算机上执行计算机上执行“ping 192.168.1.20ping 192.168.1.20”命令，命令，测试与测试与PC2PC2计算机的连通性。计算机的连通性。步骤步骤4 4：在：在PC1PC1计算机上依次执行计算机上依次执行“ping 192.168.1.30ping 192.168.1.30”和和“ping 192.168.1.40ping 192.168.1.40”命令，测试与命令，测试与PC3PC3、PC4PC4计算计算机的连通性。机的连通性。u如果如果PC1PC1计算机与计算机与PC3PC3或或PC4PC4计算机能够连通，说明两计算机能够连通，说明两台交换机之间的台交换机之间的
17、UplinkUplink级联没有问题；如果与级联没有问题；如果与PC3PC3和和PC4PC4计算机都不能连通，说明两台交换机之间的计算机都不能连通，说明两台交换机之间的UplinkUplink级联可能有问题。级联可能有问题。步骤步骤5 5：同理，在：同理，在PC2PC2计算机上用计算机上用pingping命令测试命令测试与与PC1PC1、PC3PC3、PC4PC4之间的连通性。之间的连通性。步骤步骤6 6：同理，在：同理，在PC3PC3计算机上用计算机上用pingping命令测试命令测试与与PC1PC1、PC2PC2、PC4PC4之间的连通性。之间的连通性。步骤步骤7 7：同理，在：同理，在P
18、C4PC4计算机上用计算机上用pingping命令测试命令测试与与PC1PC1、PC2PC2、PC3PC3之间的连通性。之间的连通性。(2)(2)使用普通端口级联使用普通端口级联步骤步骤1 1：在图：在图4-144-14中，拔掉两台交换机之间的级中，拔掉两台交换机之间的级联直通双绞线，改用交叉双绞线通过普通端联直通双绞线，改用交叉双绞线通过普通端口将两台交换机级联起来，四台计算机的连口将两台交换机级联起来，四台计算机的连线保持不变。线保持不变。u检查交换机的相应指示灯是否亮起，判断网检查交换机的相应指示灯是否亮起，判断网络是否正常连通。络是否正常连通。步骤步骤2 2：四台计算机的：四台计算机的
19、IPIP地址和子网掩码的配置地址和子网掩码的配置保持不变。保持不变。步骤步骤3 3：在：在PC1PC1计算机上依次执行计算机上依次执行“ping ping 192.168.1.30192.168.1.30”和和“ping 192.168.1.40ping 192.168.1.40”命令，命令，测试与测试与PC3PC3、PC4PC4计算机的连通性。计算机的连通性。u如果如果PC1PC1计算机与计算机与PC3PC3或或PC4PC4计算机能够连通，计算机能够连通，说明两台交换机之间的普通端口级联没有问说明两台交换机之间的普通端口级联没有问题；如果与题；如果与PC3PC3和和PC4PC4计算机都不能连
20、通，说计算机都不能连通，说明两台交换机之间的普通端口级联可能有问明两台交换机之间的普通端口级联可能有问题。题。步骤步骤4 4：同理，在：同理，在PC2PC2计算机上用计算机上用pingping命令测试命令测试与与PC3PC3、PC4PC4之间的连通性。之间的连通性。步骤步骤5 5：同理，在：同理，在PC3PC3计算机上用计算机上用pingping命令测试命令测试与与PC1PC1、PC2PC2之间的连通性。之间的连通性。步骤步骤6 6：同理，在：同理，在PC4PC4计算机上用计算机上用pingping命令测试命令测试与与PC1PC1、PC2PC2之间的连通性。之间的连通性。4.4.2 4.4.2
21、 任务任务2:2:多交换机间堆叠网络的组建多交换机间堆叠网络的组建 n1 1任务目标任务目标n掌握用交换机组建交换式局域网的方法。掌握用交换机组建交换式局域网的方法。n掌握交换机之间的堆叠方法。掌握交换机之间的堆叠方法。2 2项目所需设备准备项目所需设备准备n装有装有Windows XPWindows XP操作系统的操作系统的PCPC机机4 4台。台。n同品牌同型号的交换机同品牌同型号的交换机2 2台。台。n直通线直通线4 4根。根。n交换机专用堆叠线缆交换机专用堆叠线缆1 1根。根。3 3项目实施步骤项目实施步骤步骤步骤1 1：在图：在图4-144-14中，拔掉两台交换机之间的级联双绞线，中
22、，拔掉两台交换机之间的级联双绞线，改用交换机专用堆叠线缆将改用交换机专用堆叠线缆将SW1SW1交换机的交换机的UPUP堆叠端口与堆叠端口与SW2SW2交换机的交换机的DOWNDOWN堆叠端口连接起来，如图堆叠端口连接起来，如图4-154-15所示。所示。步骤步骤2 2：四台计算机的：四台计算机的IPIP地址和子网掩码的配置地址和子网掩码的配置保持不变。保持不变。步骤步骤3 3：在：在PC1PC1计算机上依次执行计算机上依次执行“ping ping 192.168.1.30192.168.1.30”和和“ping 192.168.1.40ping 192.168.1.40”命令，命令，测试与测试
23、与PC3PC3、PC4PC4计算机的连通性。计算机的连通性。u如果如果PC1PC1计算机与计算机与PC3PC3或或PC4PC4计算机能够连通，计算机能够连通，说明两台交换机之间的堆叠没有问题；如果说明两台交换机之间的堆叠没有问题；如果与与PC3PC3和和PC4PC4计算机都不能连通，说明两台交计算机都不能连通，说明两台交换机之间的堆叠可能有问题。换机之间的堆叠可能有问题。步骤步骤4 4：同理，在：同理，在PC2PC2计算机上用计算机上用pingping命令测试命令测试与与PC3PC3、PC4PC4之间的连通性。之间的连通性。步骤步骤5 5：同理，在：同理，在PC3PC3计算机上用计算机上用pi
24、ngping命令测试命令测试与与PC1PC1、PC2PC2之间的连通性。之间的连通性。步骤步骤6 6：同理，在：同理，在PC4PC4计算机上用计算机上用pingping命令测试命令测试与与PC1PC1、PC2PC2之间的连通性。之间的连通性。4.5 4.5 拓展知识：生成树协议拓展知识：生成树协议u 生成树协议生成树协议(Spanning Tree Protocol(Spanning Tree Protocol，STP)STP)是一种二层管理协是一种二层管理协议，它通过有选择性地阻塞网络冗余链路来达到消除网络二层议，它通过有选择性地阻塞网络冗余链路来达到消除网络二层环路的目的环路的目的(避免广
25、播风暴避免广播风暴)，同时具备链路的备份功能。，同时具备链路的备份功能。u 生成树协议定义了根桥、根端口、指定端口、路径开销等概念，生成树协议定义了根桥、根端口、指定端口、路径开销等概念，目的就在于通过构造一棵自然树的方法，达到裁剪冗余环路的目的就在于通过构造一棵自然树的方法，达到裁剪冗余环路的目的，同时实现链路备份和路径最优化。目的，同时实现链路备份和路径最优化。u 要实现这些功能，网桥要实现这些功能，网桥(或交换机或交换机)之间必须要进行一些信息的之间必须要进行一些信息的交流，这些信息交流单元就称为配置消息交流，这些信息交流单元就称为配置消息BPDUBPDU。STP BPDUSTP BPD
26、U是一是一种二层报文，目的种二层报文，目的MACMAC地址是多播地址地址是多播地址01-80-C2-00-00-0001-80-C2-00-00-00，所，所有支持有支持STPSTP协议的网桥协议的网桥(或交换机或交换机)都会接收并处理收到的报文。都会接收并处理收到的报文。在数据区里携带了用于生成树计算的所有有用信息。在数据区里携带了用于生成树计算的所有有用信息。生成树协议的工作过程如下。生成树协议的工作过程如下。首先进行根桥的选举。选举的依据是网桥优先级和网桥首先进行根桥的选举。选举的依据是网桥优先级和网桥MACMAC地址地址组合成的桥组合成的桥IDID。桥。桥IDID最小的网桥将成为网络中
27、的根桥。网络中最小的网桥将成为网络中的根桥。网络中各网桥都以默认值启动，在网桥优先级都一样各网桥都以默认值启动，在网桥优先级都一样(默认优先级是默认优先级是32768)32768)的情况下，的情况下，MACMAC地址最小的网桥成为根桥。地址最小的网桥成为根桥。接下来其他网桥将各选择一条路径开销最小的链路作为到根桥接下来其他网桥将各选择一条路径开销最小的链路作为到根桥的路径，相应端口成为根端口。的路径，相应端口成为根端口。经过一段时间经过一段时间(默认值是默认值是3030秒左右秒左右)后，生成树趋于稳定，所有后，生成树趋于稳定，所有端口要么进入转发状态，要么进入阻塞状态。端口要么进入转发状态，要
28、么进入阻塞状态。STP BPDUSTP BPDU仍然会仍然会定时从各个网桥定时从各个网桥(或交换机或交换机)的指定端口发出，以维护链路的状的指定端口发出，以维护链路的状态。如果网络拓扑发生变化，生成树就会重新计算，端口状态态。如果网络拓扑发生变化，生成树就会重新计算，端口状态也会随之改变。也会随之改变。2 2组播技术基础组播技术基础(1)IP(1)IP组播地址组播地址uIPIP地址中，地址中，A A、B B、C C类地址为单播地址，类地址为单播地址，D D类类地址为组播地址，地址为组播地址，E E类地址为保留地址。类地址为保留地址。u组播地址最高组播地址最高4 4位为位为11101110，范围为，范围为224.0.0.0224.0.0.0239.255.255.255239.255.255.255。每一个组播。每一个组播地址标识一个组播组。地址标识一个组播组。(2)(2)组播相关协议组播相关协议u组播协议分为主机和路由器之间的协议组播协议分为主机和路由器之间的协议(组播组播组管理协议组管理协议)、路由器和路由器之间的协议、路由器和路由器之间的协议(组播路由协议组播路由协议)。u组管理协议包括组管理协议包括InternetInternet组管理协议组管理协议(IGMP)(IGMP)、CiscoCisco专用的组管理协议专用的组管理协议(CGMP)(CGMP)。
