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1、网络基础培训 路由与交换，常见网络设备及常用网络协议 1.路由与交换 2.常见网络设备 3.常用网络协议 路由与交换 -交换原理 地址学习地址学习 交换机的功能 帧的转发帧的转发 目标/源MAC帧类型 帧封装数据帧校验序列 DATYPELOADFCSSA 各6Bytes 2Bytes4Bytes46-1500Bytes 802.3 帧结构 1.1 地址学习 DATYPELOADFCSSA 交换机基于帧源地址交换机基于帧源地址 进行学习建立进行学习建立MACMAC表表 交换机转发功能交换机转发功能 是基于帧那一部分进行的？是基于帧那一部分进行的？ 交换机的地址学习 最初开机时交换机的动态MAC地
2、址表是空的 MAC地址表 0260.8c01.1111 0260.8c01.2222 0260.8c01.3333 0260.8c01.4444 E0E1 E2E3 AB CD E0: 0260.8c01.1111 E2: 0260.8c01.2222 端口端口 MACMAC地址地址 1 1 8 8 1616 2424 11-11-11-11-11-1111-11-11-11-11-11 22-22-22-22-22-2222-22-22-22-22-22 33-33-33-33-33-3333-33-33-33-33-33 44-44-44-44-44-4444-44-44-44-44-44
3、 交换机的二维MAC地址表 1.2 帧的转发 交换机对已知单播报文的转发交换机对已知单播报文的转发 对于已知单播报文，交换机直接按对于已知单播报文，交换机直接按MACMAC表所得结果表所得结果 端口转发。端口转发。 交换机对未知单播报文的转发交换机对未知单播报文的转发 对未知单播报文，交换机直接泛洪处理。对未知单播报文，交换机直接泛洪处理。 泛洪处理即将报文发送到除源端口之外的所有端口。泛洪处理即将报文发送到除源端口之外的所有端口。 交换机对广播报文的转发交换机对广播报文的转发 对于广播报文，交换机复制报文，然后在除对于广播报文，交换机复制报文，然后在除 进入端口以外的所有接口转发。进入端口以
4、外的所有接口转发。 主机主机D D发送数据帧给主机发送数据帧给主机A A。 交换机检索交换机检索MACMAC表，找到匹配的表项。表，找到匹配的表项。 报文转发到目的地报文转发到目的地 0260.8c01.1111 0260.8c01.2222 0260.8c01.3333 0260.8c01.4444 E0: 0260.8c01.1111 E3: 0260.8c01.4444 E0E1 E2E3 DC AB MAC地址表 转发例1 主机主机D D发送数据帧给主机发送数据帧给主机C C。 交换机检索交换机检索MACMAC表，没有找到匹配的表项。表，没有找到匹配的表项。 交换机将数据帧转发到除端口
5、交换机将数据帧转发到除端口E3E3外的其它所有端口外的其它所有端口 未知单播帧以泛洪方式处理未知单播帧以泛洪方式处理 0260.8c01.1111 0260.8c01.2222 0260.8c01.3333 0260.8c01.4444 E0: 0260.8c01.1111 E3: 0260.8c01.4444 E0E1 E2E3 DC AB MAC地址表 转发例2 路由与交换 -vlan技术 *13 虚拟局域网（VLAN） VLAN是一种网络构造和用户的组织形式： 通过交换机（或路由器）划分； 由网段和站点构成的逻辑工作组。 用交换机划分的若干个VLAN在逻辑上完全独立（可看成 是分离的物理
6、网络），广播帧不会跨越逻辑网络边界。 VLAN能够限制广播域的范围抑制广播帧的泛滥。 VLAN可跨越交换机。 同一VLAN中的成员不受物理位置的限制，可以像处于同 一个局域网中那样互相访问。 *14 VLAN示意图 *15 VLAN能够隔离（限制）广播域 VLAN划分前，整个网络都在一个广播域中 *16 VLAN划分后，网络被分割成几个较小的广播域 *17 VLAN的优点 提高管理效率 站点的物理位置改变无需重新布线和配置 用户性质改变后很容易通过软件将其从一个VLAN划分 到另一个VLAN 控制广播数据 增强了网络的安全性 实现虚拟工作组 用户的工作地点不必在同一个物理地点 可在企业内建立灵
7、活的、动态化的组织结构 *18 VLAN划分的方法 基于端口（静态划分） 根据端口号划分VLAN 基于MAC地址（动态划分） 根据用户计算机的MAC地址划分VLAN 基于网络地址或网络协议类型（动态） 根据用户计算机的IP地址划分VLAN *19 主干(Trunk) 主干用于实现跨交换机的VLAN，它是指交换机之间 用于传输多个VLAN信息的链路 主干上传输的数据包加上特殊标签（通常是802.1q 和Cisco的ISL等）称为贴标签（Tagging） *20 VLAN的Tagging操作 *21 VLAN间通信 不同VLAN间的计算机即使连在同一台交换机 上也不能互相通信 VLAN间通信只能通
8、过第三层设备实现 路由器 三层交换机 路由与交换 -路由原理 概述 路由过程是将数据报文从一个逻辑网段转发 到其它网段的过程 路由器可以完成这种逻辑网段间流量转发工 作 路由器主要完成以下两种功能 路由：学习和维护路由表 交换：完成从路由器入端口到出端口的数据报 文的转发 5.1 执行路由的条件 在路由设备上激活被路由协议栈 该路由设备需要知道如何到达目标网络 路由表中存在该路由条目 该路由条目处于激活的状态 选择出接口最佳路径的原则 优先先最详细的路由 优先选取度量值最低的路由条目 若度量值最低的路由条目不止一条，将进行 负载均衡 路由表项 路由器中包含着必要的路由选择信息 I 172.16
9、.8.0100/118654 via 172.16.7.9, 00:00:23, Serial0 I- 路由条目的来源 (IGRP) 172.16.8.0- 目标网段或子网 100- 管理距离 (可信度) /118654- 度量值 (可达性) via 172.16.7.9- 下一跳的地址 00:00:23- 路由条目的存在时间 Serial0- 学得本路由条目的接口和数据报文离开的接口 5.2 路由表建立 直连路由 直接连接的可达网段 静态路由 手工配置的可达网段 动态路由 路由协议生成的可达网段 静态路由 增加一条静态路由 ip route 删除一条静态路由 no ip route 增加缺省
10、路由 ip route 0.0.0.0/0 5.5.5.1/81.1.1.1/82.2.2.2/8 LAN 2.2.2.1/8 3.3.3.2/83.3.3.1/8 LAN 4.4.4.1/84.4.4.2/8 RTARTBRTCRTD LAN LAN S0S0S0S0 e0e0e0e0 动态路由 动态路由 可路由协议 路由协议 路由协议 路由器之间路由信息共享的一种机制 相互传递路由信息 计算出最好的路径添加到路由表 常见路由算法和路由协议 距离矢量算法，D-V （Distance Vector） RIP IGRP EIGRP BGP 链路状态算法，L-S （Link State） OSPF
11、 IS-IS 数据包的转发实例 10.0.0.5/24 10.0.0.6/24 10.0.0.1/24 11.0.0.1/24 11.0.0.2/24 172.16.0.1/30 172.16.0.2/30 Fa0/0 Fa0/1 Fa0/1 Fa0/0 Fa0/24 Fa0/24 Pc1 Pc2 Pc3 例举pc1 ping pc3的通信过程 sw1 sw2 R1R2 第一步 应用程序生成数据 10.0.0.5/24Pc1 Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical Data 第二步 调用传输层服
12、务 Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical Pc1 10.0.0.5/24 DATADATA TCP/UDPTCP/UDP HeadHead 第三步 调用网络层服务 Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical Pc1 10.0.0.5/24 DATADATA TCP/UDPTCP/UDP HeadHead DATADATA TCP/UDPTCP/UDP HeadHead IPIP HeadHead I
13、P包头中的源地址由主机网卡中直接得到，目的ip则由我们在使用应用程序时输入得到， 如果是 基于域名，调用别一个通信过程DNS来获得目的ip,然后放入到ip包头中，则ip包头封装完成 第三步 查主机路由表 Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical Pc1 10.0.0.5/24 DATADATA TCP/UDPTCP/UDP HeadHead DATADATA TCP/UDPTCP/UDP HeadHead IPIP HeadHead 使用目的IP与PC机路由表进行比较，得下一跳ip地址和出接口。两
14、种况:一是匹配 真正的下一跳地址（主机上一般是默认网关）;二是下一跳指向本机网卡地址。 第四步 通过arp表查找下一跳mac地址 Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical Pc1 10.0.0.5/24 DATADATA TCP/UDPTCP/UDP HeadHead DATADATA TCP/UDPTCP/UDP HeadHead IPIP HeadHead 当为第一种情况时，则查找下一跳mac地址，若为第二种情况则查找目的ip对应的 mac地址。如果查找成功则封装第二层链路层地址。 第四步 发
15、送arp请求 Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical Pc1 10.0.0.5/24 DATADATA TCP/UDPTCP/UDP HeadHead DATADATA TCP/UDPTCP/UDP HeadHead IPIP HeadHead 若查找没有成功，则发送arp请求报文，去获得下一跳或目标ip的mac地址。 Arp request 第四步 收到arp响应报文 Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical Pc1 10.0.0.5/24 DATADATA TCP/UDPTCP/UDP HeadHead DATADATA TCP/UDPTCP/UDP HeadHead IPIP HeadHead 加入arp表项中，同时使用得到的mac地址，进行数据链路层封装 Arp responses FrameFrame HeadHead
