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1、第六章交换机基本操作本章目标本章目标本章目标本章目标通过本章的学习，您应该掌握以下内容:能描述2层交换(桥接)的运作对STP初步了解配置Catalyst 系列交换机利用show命令确认Catalyst 系列交换机的配置和运作交换机的三个功能交换机的三个功能地址学习帧的转发/过滤预防环路交换机如何学习主机的位置交换机如何学习主机的位置最初开机时最初开机时MAC地址表是空的地址表是空的MAC地址表地址表0260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3BCD0260.8c01.1111A0260.8c01.1111交换机如何学习主机的位置交换机如何
2、学习主机的位置主机主机A发送数据帧给主机发送数据帧给主机C交换机通过学习数据帧的源交换机通过学习数据帧的源MAC地址，记录下主机地址，记录下主机A的的MAC地址地址 对应端口对应端口E0 该数据帧转发到除端口该数据帧转发到除端口E0以外的其它所有端口以外的其它所有端口 (不清楚目标主机的不清楚目标主机的单点传送用泛洪方式单点传送用泛洪方式)0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0: 0260.8c01.1111E0E1E2E3DCBAMAC地址表地址表交换机如何学习主机的位置交换机如何学习主机的位置主机主机D发送数据帧
3、给主机发送数据帧给主机C交换机通过学习数据帧的源交换机通过学习数据帧的源MAC地址，记录下主机地址，记录下主机D的的MAC地址对应端地址对应端口口E3该数据帧转发到除端口该数据帧转发到除端口E3以外的其它所有端口以外的其它所有端口 (不清楚目标主机的单点不清楚目标主机的单点传送用泛洪方式传送用泛洪方式)0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0: 0260.8c01.1111E3: 0260.8c01.4444E0E1E2E3DCABMAC地址表地址表交换机如何过滤帧交换机如何过滤帧交换机A发送数据帧给主机C在地址表中有
4、目标主机，数据帧不会泛洪而直接转发E0: 0260.8c01.1111E2: 0260.8c01.2222E1: 0260.8c01.3333E3: 0260.8c01.44440260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3X XX XDCABMAC地址表地址表主机主机D发送广播帧或多点帧发送广播帧或多点帧广播帧或多点帧泛洪到除源端口外的所有端口广播帧或多点帧泛洪到除源端口外的所有端口0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3D
5、CABE0: 0260.8c01.1111E2: 0260.8c01.2222E1: 0260.8c01.3333E3: 0260.8c01.4444广播帧和多点传送帧广播帧和多点传送帧MAC地址表地址表冗余网络拓扑冗余网络拓扑冗余拓扑消除了由于单点故障所导致的网络不通问题冗余拓扑却带来了广播风暴、重复帧和MAC地址表不稳定的问题网段网段 1网段网段 2服务器服务器/主机主机 X路由器路由器 Y 广播信息广播信息交换机交换机 A交换机交换机 B主机主机 X 发送一广播信息发送一广播信息广播风暴广播风暴网段网段 1网段网段 2服务器服务器/主机主机 X路由器路由器 Y广播信息广播信息广播风暴广播
6、风暴交换机交换机 A交换机交换机 B主机主机 X 发送一广播信息发送一广播信息网段网段 1网段网段 2服务器服务器/主机主机 X路由器路由器 Y 广播信息广播信息交换机不停地发出广播信息交换机不停地发出广播信息广播风暴广播风暴交换机交换机 A交换机交换机 B网段网段 1网段网段 2服务器服务器/主机主机 X路由器路由器 Y重复帧重复帧 单点帧单点帧主机主机X发送一单点帧给路由器发送一单点帧给路由器Y路由器路由器Y的的MAC地址还没有被交换机地址还没有被交换机A和和B学习到学习到交换机交换机 A交换机交换机 B网段网段 1网段网段 2服务器服务器/主机主机 X路由器路由器 Y 单点帧单点帧主机主
7、机X发送一单点帧给路由器发送一单点帧给路由器Y路由器路由器Y的的MAC地址还没有被交换机地址还没有被交换机A和和B学习到学习到路由器路由器Y会收到同一帧的两个拷贝会收到同一帧的两个拷贝 单点帧单点帧 单点帧单点帧重复帧重复帧交换机交换机 A交换机交换机 B网段网段 1网段网段 2服务器服务器/主机主机 X路由器路由器 Y 单点帧单点帧 单点帧单点帧主机主机X发送一单点帧给路由器发送一单点帧给路由器Y路由器路由器Y的的MAC地址还没有被交换机地址还没有被交换机A和和B学习到学习到交换机交换机A和和B都学习到主机都学习到主机X的的MAC地址对应端口地址对应端口0端口端口 0端口端口1端口端口0端口
8、端口1MACMAC地址表不稳定地址表不稳定交换机交换机A 交换机交换机 B网段网段 1网段网段 2服务器服务器/主机主机 X路由器路由器 Y Unicast主机主机X发送一单点帧给路由器发送一单点帧给路由器Y路由器路由器Y的的MAC地址还没有被交换机地址还没有被交换机A和和B学习到学习到交换机交换机A和和B都学习到主机都学习到主机X的的MAC地址对应端口地址对应端口0到路由器到路由器Y的数据帧在交换机的数据帧在交换机A和和B上会泛洪处理上会泛洪处理交换机交换机A和和B都错误学习到主机都错误学习到主机X的的MAC地址对应端口地址对应端口 1MACMAC地址表不稳定地址表不稳定 单点帧单点帧 单点
9、帧单点帧端口端口 0端口端口1端口端口0端口端口1交换机交换机 A交换机交换机 B网段网段 1网段网段 2服务器服务器/主机主机 X路由器路由器 Y多重回路问题多重回路问题更复杂的拓扑结构可能导致多重回路在第2层没有能够防止这种回路的机制服务器服务器/主机主机工作站工作站回路回路回路回路回路回路 广播广播 回路的解决办法回路的解决办法: 生成树协议生成树协议Spanning-Tree Protocol将某些端口置于阻塞状态就能防止冗余结构的网络拓扑将某些端口置于阻塞状态就能防止冗余结构的网络拓扑中产生回路中产生回路 阻塞阻塞x每个网络只能有一个根桥每个网络只能有一个根桥每个非根桥只能有一个根端
10、口每个非根桥只能有一个根端口每段只能有一个指定端口每段只能有一个指定端口x指定端口指定端口(F)根端口根端口(F)指定端口指定端口(F)非指定端口非指定端口(B)根桥根桥非根桥非根桥SW XSW Y100baseT 10baseT生成树运作生成树运作交换机交换机 Y缺省的优先级缺省的优先级 32768 (8000 十六进制十六进制)MAC 0c0022222222交接机交接机 X缺省的优先级缺省的优先级 32768 (8000 十六进制十六进制) MAC 0c0011111111 BPDUBPDU = Bridge protocol data unit (缺省地每缺省地每2秒发送秒发送BPDU
11、数据数据)根桥根桥 = 有最低桥识别码的桥有最低桥识别码的桥桥识别码桥识别码 = 桥优先级桥优先级 + 桥桥MAC地址地址例中，例中， 哪个交换机的桥识别码最低哪个交换机的桥识别码最低?Root BridgeRoot Bridge的选择的选择交接机交接机 Y缺省的优先级缺省的优先级 32768MAC 0c0022222222交换机交换机 X缺省的优先级缺省的优先级 32768 MAC 0c0011111111Root bridgex端口端口 0端口端口1端口端口0端口端口1100baseT10baseT 指定端口指定端口(F)根端口根端口 (F)非指定端口非指定端口(B)指定端口指定端口(F)
12、端口状态端口状态连接速率连接速率代价代价(修订的修订的 IEEE 规范规范) 代价代价(旧旧IEEE 规范规范)-10 Gbps 211 Gbps41100 Mbps191010 Mbps100100路径代价路径代价交换机交换机YMAC 0c0022222222缺省的优先级缺省的优先级 32768交换机交换机XMAC 0c0011111111缺省的优先级缺省的优先级 32768 端口端口0端口端口1端口端口 0端口端口1交换机交换机 ZMac 0c0011110000缺省的优先级缺省的优先级 32768端口端口 0请指出请指出:根桥根桥指派端口、非指派端口和根端口指派端口、非指派端口和根端口?
13、各端口分别是转发还是阻塞状态各端口分别是转发还是阻塞状态? 100baseT100baseT生成树生成树端口端口 0 100baseT100baseT指定端口指定端口(F)根端口根端口 (F)非指定端口非指定端口 (阻塞阻塞)指定端口指定端口 (F)根端口根端口 (F)请指出请指出:根桥根桥指派端口、非指派端口和根端口指派端口、非指派端口和根端口?各端口分别是转发还是阻塞状态各端口分别是转发还是阻塞状态?生成树生成树交换机交换机YMAC 0c0022222222缺省的优先级缺省的优先级 32768交换机交换机XMAC 0c0011111111缺省的优先级缺省的优先级 32768 端口端口0端口
14、端口1端口端口 0端口端口1交换机交换机 ZMac 0c0011110000缺省的优先级缺省的优先级 32768阻阻 塞塞监监 听听学学 习习转转 发发生成树会将每个端口的状态作以下变换生成树会将每个端口的状态作以下变换:生成树端口状态生成树端口状态交换机交换机YMAC 0c0022222222缺省的优先级缺省的优先级 32768交换机交换机 XMAC 0c0011111111缺省的优先级缺省的优先级 32768 端口端口 0端口端口 1端口端口0端口端口110baseTx x100baseTRoot Bridge指定端口指定端口根端口根端口 (F)非指定端口非指定端口(阻塞阻塞)指定端口指定
15、端口生成树重新生成生成树重新生成交换机交换机YMAC 0c0022222222缺省优先级缺省优先级 32768交换机交换机 XMAC 0c0011111111缺省优先级缺省优先级 32768 端口端口 0端口端口 1端口端口 0端口端口110baseTx x100baseTRoot Bridge指定端口指定端口根端口根端口 (F)非指定端口非指定端口(阻塞阻塞)指定端口指定端口BPDUx xMAXAGEx x生成树重新生成生成树重新生成关键关键: 收敛时间收敛时间当所有交换机和桥的端口都改变到转发或是阻当所有交换机和桥的端口都改变到转发或是阻塞状态时，就发生了收敛塞状态时，就发生了收敛当网络拓
16、扑发生改变时，交换机和桥必须重新当网络拓扑发生改变时，交换机和桥必须重新生成生成树，否则可能损及传送中的用户数生成生成树，否则可能损及传送中的用户数据据桥与交换机的比较桥与交换机的比较基于软件实现每个桥只能有一个生成树每个桥通常最多到16个端口基于硬件实现(ASIC)每个交换机可以有多个生成树有更多的端口桥桥交换机交换机帧交换帧交换直通转发交换机检测到目标地址后即转发帧Frame帧交换帧交换存贮转发完整地收到帧并检查无错后才转发直通转发交换机检测到目标地址后即转发帧FrameFrameFrameFrame直通转发交换机检测到目标地址后即转发帧Frame碎片转发交换机检测到帧的前64字节后即转发
17、Frame存贮转发完整地收到帧并检查无错后才转发FrameFrameFrame帧交换帧交换半双工半双工 (CSMA/CD)单向数据传送单向数据传送冲突可能性高冲突可能性高用集线器连接用集线器连接 交换机交换机集线器集线器双工综述双工综述全双工全双工 只能用于点对点只能用于点对点连接到特定的端口连接到特定的端口两端均须支持全双工两端均须支持全双工无冲突无冲突 冲突检测电路关闭冲突检测电路关闭双工综述双工综述半双工半双工 (CSMA/CD)单向数据传送单向数据传送冲突可能性高冲突可能性高用集线器连接用集线器连接 交换机交换机集线器集线器配置交换机配置交换机Catalyst 2950菜单界面基于We
18、b的管理 VSM(Visual Switch Manager)IOS 命令行界面 IP地址: 0.0.0.0CDP: 开启交换模式: 片断转发100baseT端口: 自动协商双工模式10baseT端口: 半双工生成树协议: 开启控制台密码: 无Catalyst 2950系列的缺省配置系列的缺省配置配置模式全局配置模式 SW# conf termSW(config)#端口配置模式SW(config)# interface fa0/1SW(config-if)#配置交换机配置交换机配置交换机配置交换机IP地址地址SW(config)# int vlan 1(管理VLAN）ip address ip
19、 address maskSW(config)# ip default-gateway ip address配置交换机缺省网关配置交换机缺省网关设置双工模式设置双工模式设置双工模式设置双工模式SW(config)#interface fa0/1SW(config-if)#duplex auto | full | full-flow-control | half显示双工信息显示双工信息Switch#sh int fa0/1FastEthernet0/1 is down, line protocol is down (notconnect) Hardware is Fast Ethernet, a
20、ddress is 0008.a31c.1b81 (bia 0008.a31c.1b81) MTU 1500 bytes, BW 10000 Kbit, DLY 1000 usec, reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255 Encapsulation ARPA, loopback not set Keepalive set (10 sec) Auto-duplex, Auto-speed input flow-control is unsupported output flow-control is unsupported ARP typ
21、e: ARPA, ARP Timeout 04:00:00 Last input never, output 00:03:23, output hang never双工不匹配双工不匹配双工不匹配双工不匹配连接的两个端口人工地设置了不同的双工参数交换机端口为自动协商模式，连接到端口的另一端设为不自动协商的全双工模式，会导致交换机的端口置于半双工模式管理管理管理管理MACMAC地址表地址表地址表地址表SW#show mac-address-tableSW#sh mac-address-tableNumber of permanent addresses : 0Number of restricte
22、d static addresses : 0Number of dynamic addresses : 6Address Dest Interface Type Source Interface List-00E0.1E5D.AE2F Ethernet 0/2 Dynamic All00D0.588F.B604 FastEthernet 0/26 Dynamic All00E0.1E5D.AE2B FastEthernet 0/26 Dynamic All0090.273B.87A4 FastEthernet 0/26 Dynamic All00D0.588F.B600 FastEtherne
23、t 0/26 Dynamic All00D0.5892.38C4 FastEthernet 0/27 Dynamic AllSW#show mac-address-table管理管理MAC地址表地址表Show Version命令命令Switch#sh verCisco Internetwork Operating System Software IOS (tm) C2950 Software (C2950-I6Q4L2-M), Version 12.1(20)EA1a, RELEASE SOFTWARE (fc1)Copyright (c) 1986-2004 by cisco Systems
24、, Inc.Compiled Mon 19-Apr-04 20:58 by yenanhImage text-base: 0x80010000, data-base: 0x805A8000ROM: Bootstrap program is C2950 boot loaderSwitch uptime is 10 minutesSystem returned to ROM by power-onSystem image file is flash:/c2950-i6q4l2-mz.121-20.EA1a.bincisco WS-C2950-24 (RC32300) processor (revi
25、sion B0) with 20713K bytes of memory.Processor board ID FOC0551W19ULast reset from system-resetRunning Standard Image24 FastEthernet/IEEE 802.3 interface(s)32K bytes of flash-simulated non-volatile configuration memory.Base ethernet MAC Address: 00:08:A3:1C:1B:80Motherboard assembly number: 73-5781-
26、08Power supply part number: 34-0965-01Motherboard serial number: FOC0710W12JPower supply serial number: DAB055131D0Model revision number: B0Motherboard revision number: B0问题回顾问题回顾问题回顾问题回顾1. 生成树提供什么功能?2. 有哪些不同的生成树端口状态?3. 说明全双工和半双工之间的不同. Catalyst 2950 系列交换机之10Mbps端口和100Mbps端口的缺省双工模式是什么?4. Catalyst 2950系列交换机的缺省交换模式是什么?问题回顾问题回顾问题回顾问题回顾5. 用什么命令可以分配一个IP地址给 交换机? 2层交换机为何需要一个IP地址?6. 永久和动态MAC地址，哪个没有有效期限?7. 哪个命令可以显示出MAC地址表的内容?
