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1、局域网技术,第2章 组建交换式局域网,张蒲生 主编 2007年8月,学习任务 掌握交换技术的概念，了解多层交换技术。 理解交换机数据转发的作用和功能。 能够进行交换机的连接、使用、配置等操作。,第2章 组建交换式局域网,2.1 交换技术基础 2.1.1 交换机概述 2.1.2 数据的交换方式 2.1.3 多层交换技术 2.2 交换机的连接与使用 2.2.1 交换机的内部组成和启动过程 2.2.2 交换机连接的实训 2.3 交换机的基本配置 2.3.1 配置交换机的途径 2.3.2 使用命令行模式配置交换机 2.3.3 交换机的基本配置 2.3.4 交换机基本配置的实训,目录,2.1 交换技术
2、基础,2.1.1 交换机概述 2.1.2 数据的交换方式 2.1.3 多层交换技术,2.1.1 交换机概述,1. 交换机基础 交换机是在电话交换技术上发展而来。 交换是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。 集线器与共享式局域网 由集线器作为中心设备的LAN称为共享式局域网。 交换机与交换式局域网 由交换机作为中心设备的LAN称为交换式局域网。,2.1.1 交换机概述,2. 交换机的结构与工作过程,2.1.1 交换机概述,2.1.1 交换机概述,3. 交换机的学习过程,工作
3、站向目标主机（工作站3）发送查询（目标MAC）地址信息，此时，该信息会首先发送到本地交换机。 交换机在收到查询信息后，会先将信息帧内的源MAC地址记录在自己的MAC地址表中。然后，交换机再向其他所有端口发送查询信息。 目标主机接收到该信息后，会通过交换机直接对源地址主机进行响应。此时，交换机就将工作站3的MAC地址也记录在其MAC地址表里。 两台主机（工作站1和工作站3）进行点对点的连接通信。 如果两台主机在一定时间内未进行通信，交换机将会定时刷新数据库里的地址记录。,2.1.1 交换机概述,2.1.1 交换机概述,2.1.2 数据的交换方式,以太网交换机的数据帧转发方式可分为以下三类： 直接
4、转发 边接收边检测，只要接收并检测到目的地址字段，就立即将数据帧转发出去。 存储转发交换 先完整地接收数据帧，并先进行差错检测。如果所接收的数据帧是正确的，则根据数据帧目的地址确定输出端口号，然后再转发出去。 自由分段交换 自由分段在转发数据之前，过滤有帧错误的冲突分段（长度为64B）。,2.1.2 数据的交换方式,2.1.3 多层交换技术,1. OSI参考模型与数据通信设备,2第二层交换 识别数据帧的MAC地址，根据地址进行转发，并将地址与对应的端口记录在内部地址表中。 当第二层交换机从某一端口收到一个数据帧后，将立即在其内存中的地址表中进行查找，以确认该目的MAC的网卡连接在哪一个端口上，
5、然后将该帧转发至该端口。如果在地址表中没有找到该MAC地址，交换机就将数据帧广播到所有端口。拥有该MAC地址的网卡在接收到该广播帧后，将立即做出应答，从而使交换机将其端口的“MAC地址”添加到地址表中。,2.1.3 多层交换技术,3第三层交换 （1）路由技术 决定最优路由和转发数据帧。 （2）第三层交换的工作过程 第三层路由+第二层交换机，“一次路由多次转发”。 （3）第三层交换机种类 第三层交换机可以根据其处理数据的不同而分为纯硬件和纯软件两大类。 纯硬件的第三层技术相对来说技术复杂、成本高，但是速度快、性能好、带负载能力强。 基于软件的第三层交换机技术较简单，但速度较慢，不适合作为主干。,
6、2.1.3 多层交换技术,3第三层交换 （4）第三层交换的特点 有机的硬件结合使得数据交换加速。 优化的路由软件使得路由过程效率提高。 除了必要的路由决定过程外，大部分数据转发过程由第三层交换处理。 包含各种LAN接口：10/100Mbps、100/1000Mbps等。 （5）第三层交换机与路由器的选择 第二层交换机用于小型的局域网； 路由器的优点在于接口类型丰富，支持的三层功能强大，路由能力强大，适合用于大型的网络间的路由； 第三层交换机加快大型局域网内部的数据的快速转发。,2.1.3 多层交换技术,4. 第四层交换 （1）第四层交换的原理 TCP和UDP帧含端口号，它们可以唯一区分每个数据
7、帧包含哪些应用协议。系统利用这种信息来区分帧中的数据，使一个接收端计算机系统能够确定它所收到的IP帧类型，并把它交给合适的高层软件。端口号和设备IP地址的组合通常称作“插口（socket）”。 TCP/UDP端口号提供的信息可为交换机所利用，这是第四层交换的基础。1和255之间的端口号被保留，它们称为“熟知”端口。例如，FTP的数据端口号为20，控制端口号为21；Telnet的端口号为23；SMTP的端口号为25；HTTP的端口号为80。除了“熟知”端口外，标准服务分配在2561024范围，定制应用一般在1024以上分配端口号。,2.1.3 多层交换技术,4. 第四层交换 （2）如何选用合适的
8、第四层交换 速度，第四层交换在所有端口以全介质速度操作，即使在多个吉比特以太网连接上亦如此。 服务器容量平衡算法，依据所希望的容量平衡间隔尺寸，第四层交换机将应用分配给服务器的算法有很多种，有简单的检测环路最近的连接、检测环路时延或检测服务器本身的闭环反馈。 表容量，许多第二/三层交换机倾向发送表的大小与网络设备的数量成正比。对第四层交换机，这个数量必须乘以网络中使用的不同应用协议和会话的数量。因而发送表的大小随端口设备和应用类型数量的增长而迅速增长。 冗余，第四层交换机内部有支持冗余拓扑结构的功能。在具有双链路的网卡容错连接时，就可能建立一个从服务器到网卡、链路和服务器交换器的完全冗余系统。
9、,2.1.3 多层交换技术,2.2.1 交换机的内部组成和启动过程 2.2.2 交换机连接的实训,2.2 交换机的连接与使用,2.2.1 交换机内部组成和启动过程,以太网中，交换机起的是信息中转站的作用，它把从某个端口接收到的数据从其他端口转发出去。 1交换机的外观 交换机的外观是一个盒子形状的，在交换机上也会带有不同数量的端口，用于连接不同数量的网络设备。如图为24口带光纤端口的交换机。,2交换机的内部组成 CPU，交换机的中央处理器。 RAM/DRAM，即交换机的主存储器，用来存储和运行配置。 NVRAM，即非易失性RAM，用来存储备份配置文件等。 Flash ROM，即快闪存储器，用来存
10、储系统软件映像，启动配置文件等。 ROM，只读存储器，用来存储开机诊断程序、引导程序和操作系统软件。 接口电路，交换机各端口的内部电路。,2.2.1 交换机内部组成和启动过程,4交换机的连接方式 （1）交换机的接口,2.2.1 交换机内部组成和启动过程,4交换机的连接方式 （2）计算机与交换机的连接 下表列出了一般情形下计算机和交换机在网络中连接的方法。,2.2.1 交换机内部组成和启动过程,4交换机的连接方式 （3）交换机与交换机的连接,2.2.1 交换机内部组成和启动过程,4交换机的连接方式 （3）交换机与交换机的连接 为使交换机满足中大规模局域网对端口的数量要求，一般都采用交换机的堆叠方
11、式来解决。要注意的是只有可堆叠交换机才具备这种端口，所谓可堆叠交换机，就是指一个交换机中一般同时具有“UP”和“DOWN”堆叠端口。,2.2.1 交换机内部组成和启动过程,1实训目标 （1）认识交换机的物理端口；完成交换机与计算机间的连接和测试。 （2）掌握交换机级连的连接方法。 （3）掌握交换机堆叠的连接方法，理解堆叠与级连的区别。 2实训设备和条件 已经安装有Windows操作系统的计算机2台；交换机2台；堆叠套件1套；压线钳1把；测线器l把；5类非屏蔽双绞线若干米；水晶头若干个。 3实训内容和步骤 具体实训内容和步骤参见教材P44页介绍。,2.2.2 交换机连接的实训,2.3.1 配置交
12、换机的途径 2.3.2 使用命令行模式配置交换机 2.3.3 交换机的基本配置 2.3.4 交换机基本配置的实训,2.3 交换机的基本配置,1通过配置口 交换机的配置口是一串行口，将其与计算机的串口通过专用的配置电缆连接起来，实现对交换机的配置，具体步骤如下。 （1）建立配置环境 如图所示，把安装Windows操作系统的计算机用配置电缆与交换机的Console口连接起来。,2.3.1 配置交换机的途径,1通过配置口 （2）在Windows 中运行并设置超级终端 单击“开始”“程序”“附件”“通讯”，然后单击“超级终端”，弹出“HyperTerminal”对话框，双击“Hypertrm”图标，弹
13、出如图所示的对话框。 给连接选取图标、取名后单击“确定”按钮，出现如图所示的对话框，根据实际所用的计算机串口号选择“连接时使用”的端口。,2.3.1 配置交换机的途径,1通过配置口 设置端口参数为比特率9600bps、8位数据位、1位停止位、无校验和无流控，如图所示。 （3）给交换机上电 开启交换机电源开关给交换机上电，之后就可以通过超级终端界面对交换机进行一些简单的配置和管理，如图所示。输入正确的口令并回车，即可登录到交换机，就可以以命令行方式对交换机进行配置和管理了。,2.3.1 配置交换机的途径,2通过Telnet （1）配置环境的建立 把计算机与交换机的Ethernet端口（通常是10
14、0Mbps端口或1000Mbps端口，该端口称为管理端口）用RJ-45连接线连接起来。在使用Telnet连接至交换机前，应当确认已经做好以下准备工作。 在用于管理的计算机中安装有TCP/IP，并配置好了IP地址信息。 被管理的交换机已经配置IP地址。如果尚未配置IP地址，则必须通过Console端口进行设置。 被管理的交换机建立具有管理权限的用户账号。如果没有建立用户账号，则Cisco交换机默认的管理员账号为“Admin”。,2.3.1 配置交换机的途径,2通过Telnet （2）运行终端仿真程序Telnet 在网络上任何一台与之相连的计算机上执行“telnet ip-address” 或“t
15、elnet hostname” ，登录至交换机并对其进行管理和配置。例如交换机的管理端口的IP地址为61.159.62.182，键入telnet 61.159.62.182登录到该交换机，如下图所示，单击“确定”按钮，建立与远程交换机的连接，如下图所示。,2.3.1 配置交换机的途径,3通过Web或网管软件 （1）配置环境的建立 通过Web在网络中对交换机进行远程管理之前，应当确认已经做好以下准备工作。 用于管理的计算机中安装TCP/IP协议，且在计算机和被管理的交换机上都已经配置IP地址，并且交换机和管理计算机在同一IP网段。 被管理的交换机上建立了拥有管理权限的用户账号和密码。通常是通过C
16、onsole端口进行用户账号和密码的设置。 被管理交换机的Cisco IOS支持HTTP服务，并且已经启用了该服务。否则，应通过Console端口升级Cisco IOS或启用HTTP服务。,2.3.1 配置交换机的途径,3通过Web或网管软件 （2）运行Web浏览器进入交换机管理界面 把计算机连接在交换机的一个普通端口上，在计算机上运行IE浏览器。在浏览器的“地址” 栏中键入被管理交换机的IP地址（如61.159.62.182）或为其指定的名称。按“回车”，弹出对话框，键入拥有管理权限的用户名和密码， 单击“确定”，即可建立与被管理交换机的连接，在Web浏览器中显示交换机的管理界面。首先看到的是要求输入用户账号和密码，这时就输入在上面已设置好的交换机配置超级用户账号和密码进入系统。,2.3.1 配置交换机的途径,4使用TFTP服务器 在进行交换机管理前，先安装一台Cisco TFTP服务器。TFTP服务器
