网络设备配置与管理(清大)04交换机及其基本配置课件

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1、第4章 交换机及其基本配置,4.1 概述,4.1.1 交换技术 （1）端口交换 模块交换：将模块进行网段迁移。 端口组交换：通常将模块的端口划分为若干个组，每组端口允许进行网段迁移。 端口级交换：支持每个端口在不同网段之间进行迁移。 （2）帧交换 帧交换是目前应用最广的局域网交换技术，它通过对传统传输介质进行微分段，提供并行传送的机制，以减小冲突域，获得高的带宽。 （3）信元交换 信元交换是ATM网络的核心技术，ATM采用固定长度为53个字节的信元交换，便于硬件实现，有利于实现网络的实时性应用。,4.1.2 交换机的工作原理,1.交换机工作过程 以太网交换机逻辑结构及工作过程可用图4-1表示。

2、图示中交换机有4个端口，其中端口1、2、3分别连接节点A、B、C，端口4连接共享的集线器，节点D、E共享端口4。,当节点A要向节点D发送信息时，节点A首先将目的MAC地址指向节点D的帧发往端口1，交换机收到该帧，并在检测到其目的MAC地址后，在交换机端口地址映射表中查到节点D所在的端口号4，交换机端口1与端口4建立一条连接，将端口1接收到的信息转发到端口4。 当节点C要向节点B发送信息时，节点C首先将目的MAC地址指向节点B的帧发往端口3，交换机收到该帧，并在检测到其目的MAC地址后，在交换机端口地址映射表中查到节点B的端口号2，在端口3与端口2之间建立连接，并将信息转发到端口2。由此，在端口

3、1与4及端口3与2之间建立了两条并发连接，实现数据的并发转发和交换。,2.交换机地址学习 交换机利用“地址学习”动态建立和维护端口/MAC地址映射表，即通过读取帧的源地址并记录帧进入交换机的端口，建立端口/MAC地址映射表。当得到MAC地址与端口的对应关系后，交换机检查地址映射表中是否已经存在该对应关系。若不存在，则将其加入到地址映射表；若已经存在，则更新该表项。 3.交换机通信过滤 交换机端口接收数据帧后，通过端口/MAC地址映射表查找目的端口。若目的端口与源端口不同，则将在源端口和目的端口之间建立连接，并将数据帧转发出去；若目的端口与源端口相同，则不建立连接，不转发数据帧，而是将该数据帧抛

4、弃。这就是以太网交换机的通信过滤功能。 4.生成树协议 集线器可以按照水平或树型结构进行级联，但级联不能形成环路。交换机除转发数据信息外，还执行生成树协议。通过实现生成树协议，可以相互交换信息，并利用这些信息将网络中的某些环路断开，从而使网络在逻辑上形成一种树型结构，避免网络上发送信息形成环路。,4.1.3 交换机的性能指标,1端口 2传输速率 3传输介质 4传输模式 5网络标准 6交换方式 7背板带宽 8管理功能 9MAC地址容量,4.1.4 交换机的选购,1.端口密度 2.二层和三层交换机 3.交换速率 4.管理性能 5.看伸缩性 6.交换机的相关性能参数 7.厂商品牌和售后服务,4.1.

5、5 交换机与集线器的区别,（1）在OSIRM中的工作层次不同 交换机和集线器在OSIRM开放体系模型中对应的层次就不一样，集线器是同时工作在第一层（物理层）和第二层（数据链路层），而交换机至少是工作在第二层，更高级的交换机可以工作在第三层（网络层）和第四层（传输层）。 （2）交换机的数据传输方式不同 集线器的数据传输方式是广播（broadcast）方式，而交换机的数据传输是有目的的，数据只对目的节点发送，只是在自己的MAC地址表中找不到的情况下第一次使用广播方式发送，然后因为交换机具有MAC地址学习功能，第二次以后就不再是广播发送了，又是有目的的发送。这样的好处是数据传输效率提高，不会出现广播

6、风暴，在安全性方面也不会出现其它节点侦听的现象。,（3）带宽占用方式不同 在带宽占用方面，集线器所有端口是共享集线器的总带宽，而交换机的每个端口都具有自己的带宽，这样就交换机实际上每个端口的带宽比集线器端口可用带宽要高许多，也就决定了交换机的传输速度比集线器要快许多。 （4）传输模式不同 集线器只能采用半双工方式进行传输的，因为集线器是共享传输介质的，这样在上行通道上集线器一次只能传输一个任务，要么是接收数据，要么是发送数据。而交换机则不一样，它是采用全双工方式来传输数据的，因此在同一时刻可以同时进行数据的接收和发送，这不但令数据的传输速度大大加快，而且在整个系统的吞吐量方面交换机比集线器至少

7、要快一倍以上，因为它可以接收和发送同时进行，实际上还远不止一倍，因为端口带宽一般来说交换机比集线器也要宽许多倍。,4.2 交换机的分类,4.2.1 按网络覆盖范围分类 广域网交换机 广域网交换机主要应用于电信城域网互联、互联网接入等领域的广域网中，提供通信应用的基础平台。 局域网交换机 局域网交换机应用于局域网络，用于连接终端设备，如服务器、工作站、集线器、路由器和网络打印机等网络设备，提供高速独立的通信通道。,4.2.2 按传输介质和传输速度分类,以太网交换机 “以太网交换机”是指带宽在100Mbps以下的以太网所用交换机，以太网交换机是最普遍和便宜的，它的档次比较齐全，应用领域也非常广泛。

8、如图4-2所示的是一款带有RJ45和AUI接口的以太网交换机产品示意图。 快速以太网交换机 这种交换机用于100Mbps快速以太网，快速以太网是一种在普通双绞线或者光纤上实现100Mbps传输带宽的网络技术。快速以太网并非全是纯正100Mps带宽的端口，目前主要是以10100Mbps自适应型的为主。,千兆以太网交换机 千兆以太网交换机用于目前较新的千兆以太网中，也有人把这种网络称之为“吉位(GB)以太网”，那是因为它的带宽可以达到1000Mbps。它一般用于一个大型网络的骨干网段，所采用的传输介质有光纤、双绞线两种，对应的接口为“SC”和“RJ-45”接口两种。如图是一款千兆以太网交换机。 1

9、0千兆以太网交换机 10千兆以太网交换机主要是为了适应10千兆以太网络的接入，它一般应用于骨干网段上，采用的传输介质为光纤，其接口方式也相应为光纤接口。这种交换机也称之为“10G以太网交换机”。如图是一款10千兆以太网交换机。 ATM交换机 FDDI交换机,4.2.3 按应用规模分类,企业级交换机 企业级交换机属于高端交换机，一般采用模块化的结构，它通常用于企业网络的最顶层。 部门级交换机 部门级交换机是面向部门级网络使用的交换机，这类交换机可以是固定配置，也可以是模块配置，一般除了常用的RJ-45端口外，还带有光纤端口。部门级交换机一般具有较为突出的智能型特点，支持基于端口的VLAN（虚拟局

10、域网），可实现端口管理，可任意采用全双工或半双工传输模式，可对流量进行控制，有网络管理的功能，可通过PC机的串口或经过网络对交换机进行配置、监控和测试。,工作组交换机 工作组交换机是传统集线器的理想替代产品，一般为固定配置，配有一定数目的10Mbps或100Mbps以太网端口。交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发，这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。 桌面型交换机 桌面型交换机，这是最常见的一种最低档交换机，它区别于其他交换机的一个特点是支持的每端口MAC地址很少，通常端口数也较少（一般在12口以内），只具备最基本的交换机特性。,4.2.4 按端口结构分类,固定端口

11、交换机 固定端口顾名思义就是它所带有的端口是固定的，硬件不可升级。目前这种固定端口的交换机比较常见，端口数量没有明确的规定，一般的端口标准是8端口、16端口、24端口和48端口。非标准的端口数主要有：4端口，5端口、10端口、12端口、20端口、22端口和32端口等。 模块化交换机 模块化交换机又称为机箱式交换机，这种交换机可以根据不同的需要配置不同的模块，模块可以插拔。交换机上有相应的插槽，使用时将模块插入插槽中，具有很强的可扩展性。这些扩展模块有：千兆以太网模块、快速以太网模块、令牌环模块、FDDI模块、ATM模块等。一般的骨干交换机，都使用模块化结构。,4.2.5 按工作的协议层次分类,

12、二层交换机 二层交换机能够识别数据包中的MAC地址信息，然后根据MAC地址进行数据包的转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在内部的地址列表中。 三层交换机 三层交换技术又称为多层交换技术、IP交换技术等，相对于二层交换技术根据数据链路层地址信息进行交换的特点，三层交换技术在网络层实现了数据包的高速转发。它检查数据包信息，并根据网络层目标地址（IP地址）转发数据包。 四层交换机 四层交换机工作于OSI参考模型的第四层，即传输层。四层交换机在决定传输时不仅仅依据MAC地址（数据链路层信息）或源/目标IP地址（网络层信息），它可以直接面对网络中的具体应用，通过分析数据包中的TCP/UDP（传输层

13、信息）应用端口号，四层交换机可以做出向何处转发数据流的智能决定。,4.2.6 按是否支持网管分类,网管型交换机 网管型交换机的任务就是使所有的网络资源处于良好的状态。网管交换机支持网络管理，具有端口监控、划分VLAN等普通交换机不具备的特性。 网管型交换机产品提供了基于终端控制口（Console）、基于Web页面以及支持Telnet远程登录网络等多种网络管理方式。因此网络管理人员可以对该交换机的工作状态、网络运行状况进行本地或远程的实时监控，全面地管理所有交换端口的工作状态和工作模式。 非网管型交换机 非网管型交换机是不支持网络管理，这里的管理是指通过管理端口执行监控交换机端口、划分VLAN、

14、设置Trunk端口等功能。,4.3 交换机的构成,4.3.1 交换机的硬件系统 （1）CPU：交换机的中央处理器。 （2）ROM （3）FLASH （4）NVRAM （5）DRAM （6）接口(interface)：,4.3.2 交换机的软件系统,交换机的软件系统主要是IOS（Internet Operation System，网际操作系统）操作系统。IOS是一种特殊的软件，可用它配置Cisco相关交换和路由设备。 Cisco IOS操作系统具有以下特点： （1）支持通过命令行（Command-Line Interface，CLI）或Web界面，来对交换机进行配置和管理。 （2）支持通过交换机

15、的控制端口（Console）或Telnet会话来登录、连接并访问交换机。 （3）提供用户模式（User Level）和特权模式（Privileged Level）两种命令执行级别，并提供全局配置、接口配置、子接口配置和vlan数据库配置等多种级别的配置模式，以允许用户对交换机的资源进行配置。在用户模式中，仅能运行少数的命令，允许查看当前配置信息，但不能对交换机进行配置。特权模式允许运行交换机提供的所有命令。 （4）IOS命令不区分大小写。 （5）在不引起混淆的情况下，支持命令简写，例如enable通常可缩写为en。 （6）可随时使用“？”来获得命令行帮助，支持命令行编辑功能，并可将执行过的命令

16、保存下来，以进行历史命令查询。,4.4 交换机的配置方法,4.4.1 基于Console的配置（略） 4.4.2 基于Telnet的配置（略） 4.4.3 基于Web浏览器的配置（略）,4.5 交换机的基本配置,4.5.1 交换机的配置模式 用户模式（User EXEC ） 特权模式（Privileged EXEC） VLAN数据库模式（VLAN dataBase） 全局配置模式（Global Configuration） 接口配置模式(Interface Configuration) 终端线路配置模式(Line Configuration,4.5.2 基于会话方式的基本配置,在用户模式下输入enable命令进入特权模式，然后输入setup命令，出现对话配置，显示如图所示。 这时提示用户是否继续实现配置，输入y（y表示确认操作，N表示否认操作），表示选择继续配置过程，按照系统提示，顺序输入可进行远程管理的计算机的IP地址和子网掩码。系统提示是否设置默认网关，输入y，设置对应的网关地址，继续设置对应的交换机的名称，对应的特权用户密码。操作过程见图4-24。 其他配置过程略！,