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1、http:/第6章 局域网交换技术 http:/第6章 局域网交换技术 学习目的与要求：随着交换机逐步取代集线器，以及诸如快速以太网和千兆以太网等新兴以太网络标准的相继问世，网络技术领域发生了巨大变化。局域网经历了从单工到双工、从共享到交换、从低速到高速的发展历程。本章主要介绍了交换机的基本功能、工作原理、性能参数、登录方式,并以Cisco Catalyst系列交换机为例介绍了交换机的基本配置方法。 学完本章，你将能够：描述交换机的基本功能、分类及其工作原理了解交换机的配置方式和配置模式会对Cisco交换机的基本参数进行配置http:/第6章 局域网交换技术n6.1交换机基础 n6.2交换机配
2、置 n本章小结n本章实训n本章习题http:/6.1交换机基础本节主要介绍了交换机的基本工作原理、交换机的基本功能、交换机的分类、交换机的转发方式以及交换机的主要技术参数。http:/6.1.1 交换机的工作原理n交换机也叫交换式集线器，是一种工作在数据链路层的网络互联设备。它通过对信息进行重新生成，并经过内部处理后转发至指定端口，具备自动寻址能力和交换作用，由于交换机根据所传递数据包的目的地址，将每一数据包独立地从源端口送至目的端口，从而避免了和其他端口发生碰撞。 http:/n交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，源端口收到数据包以后，先
3、查找内存中的MAC地址对照表以确定目的MAC地址(网卡的硬件地址)的网卡挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，如果地址对照表中暂没有目的MAC与交换机端口的映射关系,则广播到除本端口以外的所有其余端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部MAC地址表中。http:/n交换机和网桥一样缩小了网络的冲突域,它的一个端口就是一个单独的冲突域。在以太网中，当交换机的一个端口连接一台计算机时，虽然还是采用CSMA/CD介质访问控制方式，但在一个端口是一个冲突域的情况下，实际上只有一台计算机竞争线路，在数据传输时，只有源端口与目的端口间通信，不会影响其他端口，减
4、少了冲突的发生。只要网络上的用户不同时访问同一个端口，而且是全双工交换的话，就不会发生冲突了。http:/6.1.2 交换机的基本功能 n1地址学习(Address learning)：以太网交换机能够学习到所有连接到其端口的设备的MAC地址。地址学习的过程是通过监听所有流入的数据帧，对其源MAC地址进行检验，形成一个MAC地址到其相应端口的映射，并将此映射存放在交换机缓存中的MAC地址表中。http:/6.1.2 交换机的基本功能 n2帧的转发和过滤(Forword/filter decision)：当一个数据帧到达交换机后，交换机首先通过查找MAC地址表来决定如何转发该数据帧。如果目的地址
5、在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口，否则将数据帧向除源端口以外的所有端口转发。http:/6.1.2 交换机的基本功能 n3环路避免(Loop avoidance)：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(Spanning Tree Protocol)避免回路的产生，防止数据帧在网络中不断兜圈子的现象发生，同时允许存在后备路径。http:/6.1.3 交换机的分类 n一、根据传输协议标准划分 1、以太网交换机 2、快速以太网交换机 3、千兆以太网和万兆以太网交换机 4、ATM交换机 5、FDDI交换机 http:/6.1.3 交换机的分类 n二、根据交换机的
6、端口结构划分 1、固定端口交换机 2、模块化交换机 n三、根据交换机工作的协议层划分 1、第二层交换机 2、第三层交换机 3、第四层交换机 http:/6.1.3 交换机的分类 n四、根据是否支持网管功能划分 1、网管型交换机 2、非网管型交换机 n五、根据交换机的应用层次划分 1、企业级交换机 2、部门级交换机 3、工作组交换机 http:/6.1.4 交换机的转发方式 n1. 直通转发直通转发(Cut-Through) 交换机在输入端口检测到一个数据帧时，检查该帧的帧头，只要获取了帧的目的地址，就开始转发帧。它的优点是：开始转发前不需要读取整个完整的帧，延迟非常小，交换非常快。它的缺点是：
7、因为数据帧的内容没有被交换机保存下来，所以无法检查所传送的数据帧是否有误，不能提供错误检测能力。直通转发技术适用于网络链路质量较好、错误数据包较少的网络环境。 http:/6.1.4 交换机的转发方式 n2. 存储转发存储转发(Store-and-Forward)存储转发技术要求交换机在接收到全部数据包后再决定如何转发。这样一来，交换机可以在转发之前检查数据包完整性和正确性，把错误帧丢失(如果它太短，小于64B；或者太长，大于1518B；或者数据传输过程中出现了错误，都将被丢弃)，最后才取出数据帧的源地址和目的地址，查找地址表后进行过滤和转发。其优点是：没有残缺数据包转发，减少了潜在的不必要数
8、据转发。其缺点是：转发速率比直通转发技术慢。所以，存储转发技术比较适应于普通链路质量的网络环境。 http:/6.1.4 交换机的转发方式 n3. 无碎片无碎片(Fragment-Free) 这是改进后的直通转发，是介于前两者之间的一种解决方法。由于在正常运行的网络中，冲突大多发生在64B之前，所以无碎片方法在读取数据帧的前64B后，就开始转发该帧。这种方式也不提供数据校验，它的数据处理速度虽然比直接转发方式慢，但比存储转发方式快许多。 http:/6.1.5 交换机的主要技术参数 n1转发方式转发方式 n2背板带宽背板带宽 n3包转发速率包转发速率 n4MAC地址表大小地址表大小 n5延时延
9、时 n6VLAN支持支持 n7管理功能管理功能 n8扩展树扩展树 http:/6.2 交换机配置本节主要介绍了交换机的配置方式、配置模式、以及基于IOS的交换机的常用配置命令 。http:/6.2.1 配置交换机的方式 n1本地控制台登录方式本地控制台登录方式 与路由器一样，可进行网络管理的交换机上一般都提供了一个专门用于管理设备的接口(Console端口)，需要使用一条特殊的线缆连接到计算机的串行接口。计算机利用超级终端程序进行登录、配置。n 2通过通过Telnet对交换机进行远程管理对交换机进行远程管理 在首次通过Console控制口完成对交换机的配置，设置了交换机的管理IP地址和登录密码
10、后，就可通过Telnet协议来连接登录交换机，从而实现对交换机的远程配置。 http:/6.2.1 配置交换机的方式 n3通过通过Web浏览器的方式进行远程管理浏览器的方式进行远程管理 目前多数可网管交换机都提供了Web管理方式。这种方式就像访问WWW服务器那样，在Web浏览器的地址栏输入“http:/交换机的管理地址”，此时将弹出用户认证对话框，输入拥有管理权限的用户账号与密码，之后就可进入交换机的管理页面，对交换机的参数进行修改和设置，并可实时查看交换机的运行状态。 http:/6.2.2 交换机的配置模式 n1用户模式用户模式 当用户通过交换机的控制台端口或Telnet登录到交换机时，此
11、时所处的命令执行模式就是用户模式。在该模式下，可以简单查看交换机的软、硬件版本信息，并进行简单地测试，但不能更改配置文件。 用户模式的提示符是： Switchn2特权模式特权模式 在用户模式下，执行enable命令，将进入到特权模式。在该模式下可以对交换机的配置文件进行管理，查看交换机的配置信息，进行网络测试与调试等。 特权模式的提示符为：Switch# http:/6.2.2 交换机的配置模式 n3全局配置模式全局配置模式 在特权模式下，执行configure terminal命令，即可进入到全局配置模式。该模式下可以配置交换机的全局性参数(如主机名、登录信息等)。 全局配置模式的提示符为：
12、Switch(config)#n4接口配置模式接口配置模式 在全局配置模式下，执行interface命令，即进入接口配置模式。在该模式下，可对选定的接口进行配置，并且只能执行配置交换机端口的命令。 接口配置模式的提示符为：Switch (config-if)# http:/6.2.2 交换机的配置模式 n5Line配置模式配置模式 在全局配置模式下，执行line vty或line console命令，将进入Line配置模式。该模式主要用于对虚拟终端(vty)和控制台端口进行配置。 该模式的命令行提示符为：Switch(config-line)#n6Vlan配置模式配置模式 在特权模式下执行vl
13、an database配置命令，即可进入vlan配置模式，在此模式下可实现对VLAN的创建、修改或删除等配置操作。 vlan配置模式的命令行提示符为：Switch(vlan)# http:/6.2.3 基于IOS的交换机的常用配置命令 n1配置交换机主机名配置交换机主机名: Switch(config)#hostname switch2960 !设置主机名为switch2960switch2960(config)# http:/6.2.3 基于IOS的交换机的常用配置命令 n2、管理地址的设置、管理地址的设置Switch(config)# interface vlan 1 !进入vlan 1
14、接口配置模式Switch(config-if)# ip address 192.168.1.3 255.255.255.0 !设置IP地址和网络掩码switch(config-if)# ip default-gateway 192.168.1.1 !设置缺省网关 http:/6.2.3 基于IOS的交换机的常用配置命令 n3、控制台登录口令的设置、控制台登录口令的设置交交换换机机的的控控制制端端口口(console)的的编编号号为为0，通通常常需需要要利利用用该该端端口口进进行行本本地地登登录录，以以实实现现对对交交换换机机的的配配置置和和管管理理。为为安安全全起起见见，应应为为该该端端口的登
15、口的登录设录设置密置密码码。配置命令。配置命令为为：Switch(config)#lineconsole0!进入控制端口的进入控制端口的Line配置模式配置模式Switch(config-line)#passwordabcde!设置本地登录密码设置本地登录密码abcdeSwitch(config-line)#login!使密码生效使密码生效Switch(config-line)#end!返回特权模式返回特权模式Switch# http:/6.2.3 基于IOS的交换机的常用配置命令 n4、远程登录口令设置、远程登录口令设置 交交换换机机支支持持多多个个虚虚拟拟终终端端，一一般般为为1616个个
16、(015)(015)。设设置置了了密密码码的的虚虚拟拟终终端端，就就允允许许远远程程登登录录，没没有有设设置置密密码码的的，则则不不能能进进行行远远程程登登录录。例例如如：如如果果对对0303条条虚虚拟拟终终端端线线路路设设置置了了登登录录密密码码，则则交交换换机机就就允允许许同同时有时有4 4个个telnettelnet登录连接，其配置命令为：登录连接，其配置命令为：Switch(config)#linevty03!对对03条虚拟终端线路进行设置条虚拟终端线路进行设置Switch(config-line)#passwordaddsee2!设置远程登录密码为：设置远程登录密码为：addsee2
17、Switch(config-line)#login!使密码生效使密码生效Switch(config-line)#end!返回特权模式返回特权模式Switch# http:/6.2.3 基于IOS的交换机的常用配置命令 n5、特权模式口令设置、特权模式口令设置Switch(config)#enablepasswordmingmi!设置特权模式密码为设置特权模式密码为mingmiSwitch(config)#enablesecretmingmi!设置特权模式密码为：设置特权模式密码为：mingmi二二者者的的区区别别在在于于：第第一一种种方方式式下下所所设设置置的的密密码码是是以以明明文文方方式式
18、存存储储，在在showrun命命令令中中可可见见；第第二二种种方方式式所所设设置置的的密密码码是是以以加加密密方方式式存存储储，在在showrun命命令令中中不不可可见见。建建议议使使用用第第二二种种方方式式设设置置特特权权模模式式口令。口令。 http:/6.2.3 基于IOS的交换机的常用配置命令 n6、配置交换机接口类型、配置交换机接口类型交交换换机机接接口口类类型型分分为为：Ethernet(10Mbps)、FastEthernet(10/100Mbps)、GigabitEthernet几几种种类类型型。在在实实际际配配置置接接口口时时，交交换换机机接接口口的的类类型型一一定定要要写写
19、对对。一一般般可可先先用用showvlan去去查查看看一一下下各各接接口口的的类类型型。在在实实际际配配置置时时，各各接接口口类类型型可可用用前前3个个字字符符缩缩写写。例例如如要要配配置置GigabitEthernet第一个模第一个模块块的第一个接口的命令的第一个接口的命令为为：Switch(config)#interfacegig1/1 http:/6.2.3 基于IOS的交换机的常用配置命令 n7、配置接口描述、速度、双工模式、配置接口描述、速度、双工模式A、在在交交换换机机上上有有很很多多接接口口，在在管管理理上上可可为为交交换换机机的的每每端端口口设设置置一一个个名名字字，方方便便记
20、记忆忆。可可使使用用description命命令令来来描描述述各各个个接接口口，其其命令格式命令格式为为：Switch(config)#descriptionstring B、duplex命令用来配置接口的双工模式，其命令格式命令用来配置接口的双工模式，其命令格式为为：Switch(config-if)#duplexauto|full|half其其中中，full表表示示全全双双工工，half表表示示半半双双工工，auto表表示示自自动动检检测测双双工模式。工模式。C、speed命令用来配置交命令用来配置交换换机的接口速度，其命令格式机的接口速度，其命令格式为为：Switch(config-if
21、)#speed10|100|1000|auto http:/6.2.3 基于IOS的交换机的常用配置命令 n8、启用接口、启用接口交交换换机机端端口口默默认认设设置置为为关关闭闭(shutdown)，启启用用时时配配置置命令如下：命令如下：switch(config)#interfacegig1/1!进入进入gig1/1接口配置模式接口配置模式switch(config-if)#noshutdown!启用接口启用接口 http:/6.2.3 基于IOS的交换机的常用配置命令 n9、日期消息、日期消息可可以以给给通通过过Telnet、辅辅助助接接口口或或使使用用控控制制台台接接口口登登录录到到交
22、交换换机机上上的的用用户设户设置每日提示信息。方法如下：置每日提示信息。方法如下：switch(config)#bannermotd#!输入命令输入命令EnterTEXTmessage.Endwiththecharacter“#”.Happynewday!switch(config)#end!退出全局模式退出全局模式switch#logout!退出登录状态退出登录状态 http:/6.2.3 基于IOS的交换机的常用配置命令 n10、登录信息、登录信息可以可以设设置每次登置每次登录时录时的提示信息。方法如下：的提示信息。方法如下：switch(config)#bannerlogin#Enter
23、TEXTmessage.Endwiththecharacter“#”.Thisisaciscoswitchswitch(config)#endswitch#logout http:/6.2.3 基于IOS的交换机的常用配置命令 n12、删除配置信息、删除配置信息删删除配置信息命令如下：除配置信息命令如下：switch#eraserunning-config!删除交换机的当前配置文件删除交换机的当前配置文件switch#erasestartup-config!删除交换机的保存配置文件删除交换机的保存配置文件 http:/6.2.3 基于IOS的交换机的常用配置命令 n13、显示配置信息、显示配置
24、信息可可使使用用showshow命命令令来来显显示示交交换换机机相相关关配配置置信信息息并并验验证证交交换换机机相相关关配配置置，常用的显示命令有：常用的显示命令有：(1)(1)显示交换机某接口信息显示交换机某接口信息switch# show interface switch# show interface iftypeiftype mod/port mod/port其其中中：iftypeiftype代代表表端端口口类类型型，通通常常有有EhternetEhternet( (以以太太网网端端口口，通通信信速速度度为为 10Mbps)10Mbps)、 FastehernetFastehernet
25、( (快快 速速 以以 太太 网网 端端 口口 ， 100Mbps)100Mbps)、GigabitEthernetGigabitEthernet( (吉吉比比特特以以太太网网端端口口，1000Mbps1000Mbps，如如千千兆兆光光纤纤端端口口) )和和TenGigabitEhternetTenGigabitEhternet( (万兆以太网端口万兆以太网端口) )。mod/portmod/port代表端口所在的模块和在该模块中的编号。代表端口所在的模块和在该模块中的编号。 http:/6.2.3 基于IOS的交换机的常用配置命令 (2)(2)显示接口显示接口IPIP信息信息switch#
26、show switch# show ipip interface brief interface brief(3)(3)显示所有显示所有VlanVlan信息信息switch# show switch# show vlanvlan(4)(4)显示路由表信息显示路由表信息switch# show switch# show ipip route route(5)(5)显示交换机显示交换机MACMAC地址表地址表switch# show switch# show macmac-address-table-address-table(6)(6)显示交换机正在运行的配置显示交换机正在运行的配置switch
27、# show running-switch# show running-configconfig(7)(7)显示交换机存储在显示交换机存储在NVRAMNVRAM中的启动配置中的启动配置switch# show startup-switch# show startup-configconfig http:/6.2.3 基于IOS的交换机的常用配置命令 n14、设置空闲超时时间、设置空闲超时时间 空闲超时时间是指在无键盘敲击动作发生时，连接能够保持的时空闲超时时间是指在无键盘敲击动作发生时，连接能够保持的时间，默认值为间，默认值为3030秒，如果设置为秒，如果设置为0 0秒，指的是无限长。秒，指的
28、是无限长。例如，若要将例如，若要将vtyvty 03 03线路与线路与consoleconsole的空闲超时时间设置为的空闲超时时间设置为3 3分分4 4秒，秒，则配置命令为：则配置命令为：switch(configswitch(config)# line )# line vtyvty 0 4 0 4switch(configswitch(config-line)# exec-timeout 3 4-line)# exec-timeout 3 4switch(configswitch(config-line)# exit-line)# exitswitch(configswitch(confi
29、g)# line console 0)# line console 0switch(configswitch(config-line)# exec-timeout 3 4-line)# exec-timeout 3 4switch(configswitch(config-line)# end-line)# endswitch#switch# http:/本章本章小结小结 交交换换机机是是一一种种工工作作在在数数据据链链路路层层的的网网络络互互联联设设备备。它它具具有有地地址址学学习习、过过滤滤和和转转发发以以及及环环路路避避免免等等基基本本功功能能。对对交交换换机机按按传传输输协协议议标标准准
30、可可划划分分为为以以太太网网交交换换机机、快快速速以以太太网网交交换换机机、ATMATM交交换换机机、FDDIFDDI交交换换机机等等；按按交交换换机机的的端端口口结结构构可可划划分分为为固固定定端端口口交交换换机机和和模模块块化化交交换换机机；按按交交换换机机工工作作的的协协议议层层可可划划分分为为二二层层、三三层层和和四四层层交交换换机机；按按是是否否支支持持网网管管功功能能可可划划分分为为网网管管型型交交换换机机和和非非网网管管型型交交换换机机。交交换换机机有有直直通通转转发发、存存储储转转发发和和无无碎碎片片等等三三种种转转发发方方式式。交交换换机机的的主主要要技技术术参参数数包包手手
31、转转发发方方式式、背背板板带带宽宽、包包转转发发速速率率、MACMAC地地址址表表长长度度、延延时时等等。对对交交换换机机的的配配置置方方式式有有本本地地控控制制台台登登录录方方式式和和远远程程配配置置方方式式两两种种，其其中中远远程程配配置置方方式式又又包包括括TelnetTelnet登登录录、WebWeb访访问问和和SNMPSNMP远远程程管管理理三三种种方方式式。交交换换机机提提供供了了用用户户模模式式、特特权权模模式式两两种种基基本本的的命命令令执执行行级级别别，同同时时还还提提供供了了全全局局配配置置、接接口口配配置置、LineLine配配置置、VLANVLAN数数据据库库配配置置等
32、等多多种种级级别别的的配配置置模模式式，以以允允许许用用户户对对交交换换机进行配置与管理。机进行配置与管理。http:/本章实训本章实训n一、实训目的 通过上机实训，使学生熟练掌握交换机的基本配置方法，主要包括交换通过上机实训，使学生熟练掌握交换机的基本配置方法，主要包括交换机的几种管理方式、交换机管理地址、口令、主机名、描述、提示信息、机的几种管理方式、交换机管理地址、口令、主机名、描述、提示信息、接口速度及双工模式的设置等。接口速度及双工模式的设置等。http:/本章实训本章实训n二、实训内容1 1交换机本地登录方式的连接与操作；交换机本地登录方式的连接与操作；2 2交换机主机名、管理地址
33、、本地登录口令、远程登录口令、特权模式口交换机主机名、管理地址、本地登录口令、远程登录口令、特权模式口令的设置；令的设置；3 3交换机登录信息、每日提示信息的设置；交换机登录信息、每日提示信息的设置；4 4交换机端口描述、速度、双工模式的设置；交换机端口描述、速度、双工模式的设置；5 5交换机配置信息的保存；交换机配置信息的保存；6 6交换机配置信息的显示；交换机配置信息的显示；7 7交换机远程登录的验证；交换机远程登录的验证；8 8交换机交换机WebWeb管理方式的开启与验证。管理方式的开启与验证。 http:/本章实训本章实训n三、实训设备1 1Cisco Catalyst 2960-24
34、Cisco Catalyst 2960-24二层交换机二层交换机1 1台；台；2 2PCPC机机1 1台；台；3 3配置线、直通网线配置线、直通网线1 1根。根。 如无硬件设备建议使用如无硬件设备建议使用Cisco Packet TracerCisco Packet Tracer软件进行实训。软件进行实训。http:/本章实训本章实训n四、拓扑结构http:/本章实训本章实训n五、实训要求1按照拓扑图连接网络；2PC和交换机的24口用网线相连；3交换机的管理IP为192.168.1.100/24；4PC网卡的IP地址为192.168.1. 101/24。http:/本章习题一、选择题1下列哪一
35、条命令是用来保存交换机的配置信息(A) write (B) copy running-config startup-config(C) write NVRAM (D) copy startup-config running-config2在Cisco交换机上，哪项命令用于设定等待超时时间？(A) set timeout idle-timeout (B) set idle-logout或idle-logout(C) set exec-timeout或idle-logout (D) set logout或exec-timeout3在交换机中，显示初始的命令提示符后，有多长时间进行口令恢复？(A) 15秒 (B) 30秒 (C) 45秒 (D) 60秒4下列哪一条命令用来显示NVRAM中的配置文件？http:/本章习题(A) show running-config (B) show startup-config(C) show backup-config (D) show version5哪一条命令提示符是在接口配置模式下？(A) (B) # (C) (config)# (D) (config-if)#二、操作训练题1试写出配置交换机快速以太网口0/1,设置成速度为100Mbps，全双工模式的命令。2试写出配置交换机管理地址、远程登录密码(Ciscos)的命令。
