常见设备维护操作课件.ppt
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- 常见 设备 维护 操作 课件
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1、课程介绍IP路由协议交换机原理及配置路由器原理及配置防火墙原理及配置01.课程介绍 通过本课程的学习,你将熟悉交换机、路由器、防火墙等常见设备工作原理、基本功能、端口属性及常见配置方法,IP路由协议原理及配置。课程介绍IP路由协议交换机原理及配置路由器原理及配置防火墙原理及配置v交换机的数据转发基本过程交换机的数据转发基本过程二层交换机和网桥的基本功能二层交换机和网桥的基本功能冗余交换拓扑中的问题冗余交换拓扑中的问题生成树协议生成树协议交换机端口、冲突、交换方式交换机端口、冲突、交换方式虚拟局域网虚拟局域网VLANVLANv 交换机的配置交换机的配置如何配置交换机如何配置交换机基本命令基本命令
2、 通过本章的学习,您应该能够掌握以下内容:02.交换机原理与配置-课程目标课程内容交换机数据转发原理交换机配置以太网交换机 交换机是用来连接局域网的主要设备 交换机能够根据以太网帧中目标地址智能的转发数据,因此交换机工作在数据链路层 交换机分割冲突域,实现全双工通信 交换机的基本逻辑操作 接收一个帧 如果目的地址是广播地址或组播地址,在全部端口转发 如果目的地址是单播地址,地址表里没有,在全部段口转发 如果目的地址是单播地址,地址表里有,在相应端口转发,除非地址对应该帧进入的端口。学习:学习:以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址,并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地
3、址表中。转发转发/过滤:过滤:当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时,它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口(如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口)。消除回路:消除回路:(回路就是我们常说的环路回路就是我们常说的环路)当交换机包括一个冗余回路时,以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生,同时允许存在后备路径。交换机的三个功能 交换机如何学习主机的位置MAC地址表0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3ABCD最初开机时MAC地址表是空的 交换机如何学习主机的位置 主机A发送数据帧给主机C 交
4、换机通过学习数据帧的源MAC地址,记录下主机A的MAC地址 对应端口E0 该数据帧转发到除端口E0以外的其它所有端口(不清楚目标主机的单点传送用泛洪方式)0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0:0260.8c01.1111E0E1E2E3DCBAMAC地址表交换机如何学习主机的位置 主机D发送数据帧给主机C 交换机通过学习数据帧的源MAC地址,记录下主机D的MAC地址对应端口E03 该数据帧转发到除端口E3以外的其它所有端口(不清楚目标主机的单点传送用泛洪方式)0260.8c01.11110260.8c01.2222
5、0260.8c01.33330260.8c01.4444E0:0260.8c01.1111E3:0260.8c01.4444E0E1E2E3DCABMAC地址表交换机如何过滤帧 交换机A发送数据帧给主机C 在地址表中有目标主机,数据帧不会泛洪而直接转发E0:0260.8c01.1111E2:0260.8c01.2222E1:0260.8c01.3333E3:0260.8c01.44440260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3XXDCABMAC地址表 主机D发送广播帧或多点帧 广播帧或多点帧泛洪到除源端口外的
6、所有端口 0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3DCABE0:0260.8c01.1111E2:0260.8c01.2222E1:0260.8c01.3333E3:0260.8c01.4444广播帧和多点传送帧MAC地址表 转发交换机根据MAC地址表单播转发数据帧 1 学习MAC地址表是交换机通过学习接收的数据帧的源MAC地址来形成的 2 更新交换机MAC地址表的老化时间是300秒交换机如果发现一个帧的入端口和MAC地址表中源MAC地址的所在端口不同,交换机将MAC 地址重新学习到新的端口 4交换机数据转
7、发原理总结 广播如果目标地址在MAC地址表中没有,交换机就向除接收到该数据帧的端口外的其他所有端口广播该数据帧 3冗余网络拓扑冗余拓扑消除了由于单点故障所引致的网络不通问题冗余拓扑消除了由于单点故障所引致的网络不通问题冗余拓扑却带来了广播风暴、重复帧和冗余拓扑却带来了广播风暴、重复帧和MAC地址表不稳定的问地址表不稳定的问题题 网段 1网段 2服务器/主机 X路由器 Y 广播交换机 A交换机 B主机 X 发送一广播信息广播风暴网段 1网段 2服务器/主机 X路由器 Y广播广播风暴交换机 A交换机 B主机 X 发送一广播信息网段 1网段 2服务器/主机 X路由器 Y 广播交换机不停地发出广播信息
8、广播风暴交换机 A交换机 B网段 1网段 2服务器/主机 X路由器 Y 主机X发送一单点帧给路由器Y 路由器Y的MAC地址还没有被交换机A和B学习到 交换机 A交换机 B网段 1网段 2服务器/主机 X路由器 Y 单点帧重复帧 单点帧 主机X发送一单点帧给路由器Y 路由器Y的MAC地址还没有被交换机A和B学习到 路由器Y会收到同一帧的两个拷贝 单点帧 单点帧重复帧交换机 A交换机 B网段 1网段 2服务器/主机 X路由器 Y单点帧 单点帧 主机X发送一单点帧给路由器Y 路由器Y的MAC地址还没有被交换机A和B学习到 交换机A和B都学习到主机X的MAC地址对应端口0 端口 0端口1端口0端口1M
9、AC地址表不稳定交换机 A交换机 B网段 1网段 2服务器/主机 X路由器 Y Unicast 主机X发送一单点帧给路由器Y 路由器Y的MAC地址还没有被交换机A和B学习到 交换机A和B都学习到主机X的MAC地址对应端口0 到路由器Y的数据帧在交换机A和B上会泛洪处理 交换机A和B都错误学习到主机X的MAC地址对应端口 1MAC地址表不稳定 单点帧端口 0端口1端口0端口1交换机 A交换机 B网段 1网段 2服务器/主机 X路由器 Y冗余冗余网络拓扑确保网络持续工作,避免单点故障简单的冗余交换拓扑1.冗余拓扑消除了单点故障2.交换机对不知道地址的帧进行泛洪3.交换机对广播和组播也进行泛洪4.冗
10、余交换拓扑或许会带来广播风暴、多帧拷贝以及MAC地址表不稳定的问题 创建逻辑无环路拓扑v1.冗余增加了可靠性,但是同时将物理环路带进网络。v2.解决办法就是创建逻辑无环路拓扑,同时保留物理环存在v3.无环路拓扑称为树,并且是可扩展的树v4.创建无环路拓扑的算法称为生成树算法STP术语(STP Terms)v1.桥ID(Bridge ID)v2.开销(Cost)v3.桥协议数据单元(BPDU)桥ID(Bridge ID)1.BID用来识别每一个交换机/网桥。2.BID用来确定网络的中心,在STP中称为根桥。根桥=有最低桥识别码的桥。桥识别码=桥优先级+桥MAC地址3.优先级默认为32768v最短
11、路径是cost累加,而cost是基于链路的速率的。桥协议数据单元(BPDU)新IEEE标准的COST值旧IEEE标准的COST值桥协议数据单元(BPDU)v1.交换机发送的创建逻辑无环路的数据包称为BPDUvBridge Protocol Data Unit(BPDU).v 2.BPDU在阻塞的接口上也可以接收,这确保如果链路或设备出现问题,新的生成树会被计算v3.默认,BPDU 2秒发送一次生成树协议 提供一个有环的树形拓扑,冗余网络技术将阻塞环路端口生成树操作v1.选举根桥,BID最小即是v2.计算自己到根桥距离v3.选择根端口,距离根桥最近的接口v4.选指定端口和非指定端口,非指定端口被
12、阻塞。生成树操作规则 1.每个网络只有一个根桥 2.每个非根桥只有一个根端口 3.每个段只有一个指定端口 4.非指定端口不被使用STP实例端口 0 100baseT100baseT指派端口(F)根端口(F)非指派端口(阻塞)指派端口(F)根端口(F)请指出:根桥 指派端口、非指派端口和根端口?各端口分别是转发还是阻塞状态?生成树示例1 交换机YMAC 0c0022222222缺省的优先级 32768交换机XMAC 0c0011111111缺省的优先级 32768 端口0端口1端口 0端口1交换机 ZMac 0c0011110000缺省的优先级 32768 所有的交换机为缺省所有的交换机为缺省S
13、TP配置,所有的链路都是快速配置,所有的链路都是快速以太网。哪个交换机的哪个端口将被以太网。哪个交换机的哪个端口将被STP协议阻塞以维持协议阻塞以维持不成环路?不成环路?生成树示例2 阻 塞侦 听学 习转 发生成树会将每个端口的状态作以下变换:生成树端口状态生成树端口状态v1.在阻塞状态,端口仅能接收BPDU,需要20秒改变这种状态v2.在侦听状态,交换机确定是否有到根桥的其它路径。该状态持续15秒。在该状态,用户的数据不能转发,也不能学习MAC地址。v3.在学习状态,用户的数据不能转发,但是可以学习MAC地址,该状态持续15秒。v4.在转发状态,用户数据被转发,MAC地址继续学习,BPDU仍
14、然工作。STP的收敛(Convergence)l 当所有交换机和网桥端口进入转发或阻塞状态后,交换网络完成收敛;在收敛完成之前,交换机不能转发任何数据;l 当网络拓扑发生变化后,交换机和网桥必须重新计算STP,这将会中断用户的流量;l 在交换机端口上,生成树拓扑从阻塞到转发的典型收敛时间为50秒l STP协议通过将某个端口阻塞实现可以避免环路的冗余链路网络拓扑;l 当网络拓扑发生变化时,运行STP协议的交换机(网桥)会自动重新配置端口l 采用IEEE 802.1D标准。思考题 1.环路的存在,会导致广播风暴、多帧拷贝和MAC地址表不稳定的问题。2.交换机的ID由 桥优先级和桥MAC地址组成。3
15、.选举根桥时,具有较 低 值的桥ID的交换机会成为根桥。4.100M链路的新STP Cost为 19 。5.STP收敛后根端口和指派端口是处于转发状态的。6.缺省时,转发延时为 50 秒,Hello时间为 15 秒,BPDU的存活时间为 20秒。8.STP中,交换机的端口有 阻塞、侦听、学习和转发 状态。v单工只有一个信道,传输方向只能是单向的v半双工只有一个信道,在同一时刻,只能是单向传输v全双工双信道,同时可以有双向数据传输ABABAB例如:寻呼机例如:对讲机例如:电话单工、半双工与全双工 半双工和全双工以太网操作全双工接口卡 全双工接口卡收 发 收 发 100Base-T全双工操作 不会
16、发生冲突;所以,时间不会浪费在重传帧上不必等其他机器发送每个方向都有100M带宽,增加了可用的带宽。100BASE-TX全双工连接双向最大理论带宽可达200M,比半双工方式极大地提高了数据传输性能。双工配置中应该注意的问题:相连接的两个端口人工设置不同的双工参数可能导致故障交换机端口为自动协商模式,连接到端口的另一端设为不自动协商的全双工模式,会导致交换机的端口置于半双工模式。两端都为自协商模式会协商成100M全双工。如果冲突过多,则传输效率就会降低.主机A主机B主机C冲突域冲突与冲突域 为了提高传输效率,分割冲突域.冲突域1冲突域2冲突域3分割冲突域 交换机的每个端口访问另一个端口时,都有一
17、条专有的线路,不会产生冲突。交换机 冲突域1冲突域 2Hub冲突域分割冲突域 冲突域网桥 路由器交换机 广播域广播域冲突域冲突域.广播域广播冲突域与广播域 广播域指接收同样广播消息的节点的集合,如:在该集合中的任何一个节点传输一个广播帧,则所有其他能收到这个帧的节点都被认为是该广播帧的一部分 交换机分割冲突域,但是不分割广播域,即交换机的所有端口属于同一个广播域 广播域网桥 交换机 路由器FCS校验 缓存 交换机内部交换方式3-1 存贮转发 完整地收到帧并检查无错后才转发帧 交换机内部交换方式3-2 直通/快速转发 交换机检测到目标地址后即转发帧冲突检测 交换机内部交换方式3-3 片断转发(或
18、称分段过滤(Fragment Free)交换机检测到帧的前64字节后即转发 局域网交换机输入输出接口 上行接口局域网交换机 10 Base-T 链路100Base-Fx 全双工链路接入接口局域网交换机 三层交换机 三层交换技术就是二层交换技术三层转发技术。传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层数据链路层进行操作的,而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。应用第三层交换技术即可实现网络路由的功能,又可以根据不同的网络状况做到最优的网络性能。三层交换机根据以太网帧的目的MAC地址来判断是进行二层转发还是三层转发,如果数据包的目的MAC地址为某个VLAN指定的路由接口的M
19、AC地址,则进行三层转发,否则在VLAN内部进行二层转发。三层交换机是为IP设计的,接口类型基本,拥有很强二层包处理能力,所以适用于大型局域网,为了减小广播风暴的危害,必须把大型局域网按功能或地域等因素划他成一个一个的小局域网,也就是一个一个的小网段,这样必然导致不同网段这间存在大量的互访,单纯运用二层交换机没方法实现网间的互访而单纯运用路由器,则由于端口数量有限,路由速度较慢,而限定了网络的规模和访问速度,所以这种环境下,由二层交换技能和路由技能有机结合而成的三层交换机就最为适合。LAN(Local Area Network)的中文名为局域网。而VLAN(Virtual Local Area
20、 Network)的中文名为“虚拟局域网”。VLAN是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段,从而实现虚拟工作组的新兴数据交换技术。虚拟局域网一个虚拟局域网是由一个或多个交换机创建的广播域。虚拟局域网可以通过交换机的配置实现,也可以是通过外部的服务器同交换机通讯配置。通常可以分为几种VLAN:基于端口 基于MAC地址 基于协议 基于网络层 基于IP组播 基于策略等 分段 灵活性 安全性第三层第二层第一层销售部人力资源部工程部一个VLAN=一个广播域=逻辑网段(子网)VLAN概述 虚拟局域网带来的好处 使用虚拟局域网,增加了网络的灵活性。方便增加,移动设备。强迫虚拟局域网间进行第三层路由,加强
21、了系统管理。划分了网段。分成多个广播域,降低了广播占用的带宽,增加了安全性。组播控制。VLAN特点1:一个VLAN中所有设备都是在同一广播域内;广播不能跨越VLAN传播。通常,一个vlan可以看做是一个广播域;而在一台以太网交换机上,属于不同VLAN中的端口则处于不同冲突域,不同广播域。2:一个VLAN为一个逻辑子网;由被配置为此VLAN成员的设备组成;不同VLAN之间数据不能互访,只能通过路由器实现相互通信。3:VLAN中成员多基于交换机端口号码,划分VLAN就是对交换机接口划分。4:VLAN工作于OSI参考模型的第二层。VLAN的产生原因广播风暴 二层对所接收到的数据帧根据MAC地址进行二
22、层转发,冲突域被限制到了一个端口上。但是交换机无法限制广播域的大小。VLAN的起源基于端口分组解决广播泛滥问题的主导思想:将没有互访需求的主机隔离开 VLAN的帧格式 这个4字节的标头包含了2个字节的标签协议标识(TPID)和2个字节的标签控制信息(TCI)TPID(Tag Protocol Identifier)是IEEE定义的新的类型,表明这是一个加了802.1q标签的帧。TPID包含了一个固定的值0 x8100。TCI包含的是帧的控制信息。priority:指明优先级。一共有8种优先级,0-7 canonical format idicator(CFI):CFI值为0说明是规范格式,1为
23、非规范格式。它被用在令牌环/源路由FDDI介质访问方法中来指示封装帧中所带地址的比特次序信息。vlan identified(VLAN ID):这是一个12位的域,指明VLAN的ID,一共4096个,每个支持802.1q协议的交换机发送出来的数据包都会包含这个域,以指明自己属于哪一个VLAN。帧在网络通信中的变化广播包在二层网络中的传播VLAN配置指南l 支持的VLAN数量取决于交换机型号l CDP和VTP通告在VLAN 1上传输l 交换机的IP地址设置在管理VLAN上(默认为VLAN 1)l 只有处于服务器和透明模式的交换机可以添加、删除VLAN交换机 A绿色VLAN黑色VLAN 红色VLA
24、N 每个逻辑的VLAN就象一个独立的物理桥VLAN操作交换机A交换机B 每个逻辑的VLAN就象一个独立的物理桥 同一个VLAN可以跨越多个交换机VLAN操作绿色VLAN黑色VLAN 红色VLAN绿色VLAN黑色VLAN 红色VLAN交换机A交换机B 主干连接 每个逻辑的VLAN就象一个独立的物理桥 同一个VLAN可以跨越多个交换机 主干功能支持多个VLAN的数据 快速以太网VLAN操作绿色VLAN黑色VLAN 红色VLAN绿色VLAN黑色VLAN 红色VLANl每个VLAN向物理网桥一样独立工作;通信只能在同一VLAN中进行(限制单播、组播和广播);lVLAN能够跨越多个交换机;l中继链路(T
25、runk)能够携带多个VLAN的流量;lTrunk使用特定的封装去区分不同的VLAN;l交换机为每一个不同的VLAN维护一张不同的MAC地址表l当交换机收到一个帧无法在MAC地址表中寻址的时候,交换机将把帧Flood(洪泛)到所有与源MAC地址所在同一VLAN端口和Trunk端口,除源端口。VLAN操作VLAN成员模式静态VLAN:基于端口手工配置动态VLAN:使用VLAN管理策略服务器(VMPS)VLAN链路访问链路(Access Link):VLAN内部的链路,它只假定是广播域的一部分,帧在发到一个访问链路之前要删除所有的VLAN信息。中继链路(Trunk Link):可以是单个端口也可以
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