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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6Bytes2Bytes4Bytes46-1500Bytes802.3 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地址表是空的MAC地址表0260.8
2、c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3ABCDE0: 0260.8c01.1111E2: 0260.8c01.2222端口端口MACMAC地址地址1 18 81616242411-11-11-11-11-1111-11-11-11-11-1122-22-22-22-22-2222-22-22-22-22-2233-33-33-33-33-3333-33-33-33-33-3344-44-44-44-44-4444-44-44-44-44-44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
3、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
4、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0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0: 0260.8c01.1111 E3: 0260.8c01.4444E0E1E2E3DCABMAC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
5、方式处理0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0: 0260.8c01.1111 E3: 0260.8c01.4444E0E1E2E3DCABMAC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
6、位置的限制，可以像处于同 一个局域网中那样互相访问。*14VLAN示意图*15VLAN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*17VLAN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 可在企业内建立灵活的、动态化的组织结构*18VLAN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
7、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）*20VLAN的Tagging操作*21VLAN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
8、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 172.16.8.0100/118654 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
9、- 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 增加缺省路由 ip route 0.0.0.0/0 5.5.5.1/81.1.1.1/82.2.2.2/8LAN2.2.2.1/83.3.3.2/83.3.3.1/8LAN4.4.4.1/84.
10、4.4.2/8RTARTBRTCRTDLANLANS0S0S0S0e0e0e0e0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 IS-IS数据包的转发实例10.0.0.5/2410.0.0.6/2410.0.0.1/2411.0.0.1/2411.0.0.2/24172.16.0.1/30172.16.0.2/30Fa0/0Fa0/1Fa
11、0/1Fa0/0Fa0/24Fa0/24Pc1Pc2Pc3例举pc1 ping pc3的通信过程sw1sw2R1R2第一步 应用程序生成数据10.0.0.5/24Pc1ApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysicalData第二步 调用传输层服务ApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysicalPc110.0.0.5/24DATADATATCP/UDPTCP/UDP HeadHead第三步 调用网络层服务ApplicationPresenta
12、tionSessionTransportNetworkData LinkPhysicalPc110.0.0.5/24DATADATATCP/UDPTCP/UDP HeadHeadDATADATATCP/UDPTCP/UDP HeadHeadIPIP HeadHeadIP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ApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysicalPc11
13、0.0.0.5/24DATADATATCP/UDPTCP/UDP HeadHeadDATADATATCP/UDPTCP/UDP HeadHeadIPIP 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ApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysicalPc110.0.0.5/24DATADATATCP/UDPTCP/UDP HeadHeadDATADATATCP/U
14、DPTCP/UDP HeadHeadIPIP 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 发送arp请求ApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysicalPc110.0.0.5/24DATADATATCP/UDPTCP/UDP HeadHeadDATADATATCP/UDPTCP/UDP HeadHeadIPIP 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 req
15、uest第四步 收到arp响应报文ApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysicalPc110.0.0.5/24DATADATATCP/UDPTCP/UDP HeadHeadDATADATATCP/UDPTCP/UDP HeadHeadIPIP 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 responsesFrameFrame HeadHead第五步 封装数据链路层包头并发送出接口ApplicationPresentationSessionTransportNetworkDat
16、a LinkPhysicalPc110.0.0.5/24封装好第二层包头后，交由接口卡，发送数据包到交换机DATADATATCP/UDPTCP/UDP HeadHeadDATADATATCP/UDPTCP/UDP HeadHeadIPIP HeadHeadFrameFrame HeadHead第六步 交换机1接收到数据包ApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysicalPc110.0.0.5/24检查链路层包头目的字段，查看是否为自己接口的mac址，或广播（0xffffffffffff）,若是其中之一则去掉链路层包头，
