chap2 交换网络技术

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西安鼎力信息技术有限责任公司第一讲：计算机网络基础主讲人：焦可伟分享主题Vlan原理与配置

三层交换原理与配置

实验三IP网络基础

2层、3层、4层数据结构IP地址

子网掩码VLSM与CIDRPage3TCP/IP协议栈的封装过程Page4用户数据App头部用户数据TCP头部IP头部TCPSegmentIPPacket46-1500字节14B20-60B20-60B4BEthernetFrame应用程序TCPIP以太网驱动程序用户数据用户数据TCP头部以太网尾部用户数据TCP头部IP头部以太网头部IP数据包格式版本（4）首部长度（4）优先级与服务类型（8）总长度（16）标识符（16）标志（3）段偏移量（13）TTL（8）协议号（8）首部校验和（16）源地址（32）目标地址（32）可选项数据20

字

节版本字段，IPv4优先级与服务类型，提供3层的QoSIP包头部长度，因为长度可变，因此需要定义IP数据总长度上层来的数据到IP层会被分片，这几个字段用来对数据包进行标识，使数据到达目的端重组的时候，不会乱序生命周期字段，经过一个路由器值减1，为0时，数据包丢弃。为了防止一个数据包在网络中无限的循环下去协议字段，用来标识封装的上层数据是UDP还是TCP，UDP是17，TCP是6数据封装与解封装Page6数据上层数据TCP报头0101110101001000010上层数据IP报头FCS上层数据LLC报头FCS上层数据MAC报头物理层应用层传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层网络层数据链路层TCP报头IP报头LLC报头0101110101001000010MAC报头数据上层数据TCP+上层数据IP+TCP+上层数据LLC报头+IP+TCP+上层数据数据段分组帧比特IP地址分类Page7A类地址B类地址C类地址D类地址E类地址~55

~55

~55~5511110保留~55Host(24bit)0Network(7bit)Host(8bit)Network(21bit)1101110组播地址Host(16bit)10Network(14bit)特殊IP地址网络部分主机部分地址类型用途Any全“0”网络地址代表一个网段Any全“1”广播地址特定网段的所有节点127Any环回地址环回测试全“0”所有网络华为VRP路由器用于指定默认路由全“1”广播地址本网段所有节点Page8私有IP地址私有IP地址~55~55~55Page9掩码介绍使用掩码（masking）区分网络部分和主机部分掩码使用与IP地址一样的格式掩码的网络部分和子网部分全都是1，主机部分全都是0Page10例如：B类网络的网络掩码为网络地址与掩码Page11IP地址：子网掩码：网络地址：192.168.1255.255.255192.168.1.100.0.0变长子网掩码（VLSM）Page12ISP通告2/274/276/2728/2760/3064/3068/3072/30无类域间路由（CIDR）CIDR(ClasslessInterDomainRouting)减少了路由表的规模，增强了网络的可扩展性。Page13InternetISP通告路由/16请思考：IP地址分为哪几类？私有地址有哪些？子网掩码有什么作用？VLSM全称是什么？小结四交换网络基础数据链路层功能

以太网

以太网地址Page15数据链路层的功能2-1数据链路层位于网络层与物理层之间物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层数据链路层协议比特（Bit）帧（Frame）包(Packet）主机A主机B数据单元数据链路层的功能数据链路的建立、维护与拆除帧包装、帧传输、帧同步帧的差错恢复流量控制数据链路层的功能2-22个子层MAC子层：MediaAccessControlSub-Layer介质访问控制子层指定数据如何通过物理线路进行传输，并与物理层通信LLC子层：LogicLinkControlSub-layer逻辑链路控制子层识别协议类型并对数据进行封装通过网络进行传输Page18LLC子层MAC子层应用层传输层网络层数据链路层物理层数据链路层协议数据链路层局域网、广域网协议Page19LANWAN802.4802.5FDDI802.2LLCFrameRelayPPP

V.35

DialonDemandX.25HDLCV.24G.703

EIA/TIA-232802.3Physical(Bits,signals,clocking)DataLink(Frames)数据链路层设备以太网交换机xDSL以太网以太网工作在数据链路层物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层物理层协议数据链路层协议网络层协议主机A主机B以太网比特（Bit）帧（Frame）包(Packet）数据单元以太网的发展X-WireDIXIEEE802.3千兆以太网2.94兆实验性以太网10兆以太网应用10兆以太网标准100/1000兆以太网以太网MAC地址以太网地址用来识别一个以太网上的某个单独的设备或一组设备

例如：00－06－1b－e3－93－6c00－0d－28－be－b6－42IBMCISCO24比特（供应商标识）24比特（供应商对网卡的唯一编号）对于目的地址：0–物理地址（单播地址）1–逻辑地址（组播地址）EthernetII帧格式以太网帧格式数据链路层封装7字节6字节6字节前导码目的地址源地址类型数据帧校验序列46～1500字节4字节1字节2字节帧起始定界符物理层封装用来标识上层协议的类型，例如0800H表示IP协议数据链路层-以太网地址MAC地址有48位，华为产品前3个字节是0x00E0FC。Page2400e0.fc01.234524bits24bits00e0.fc01.2345Rom厂商编号序列号交换机的工作原理交换机的转发原理初始状态MAC地址学习广播未知数据帧接收方回应交换机实现单播通信123ABC00-00-00-11-11-1100-00-00-22-22-2200-00-00-33-33-33数据帧...11-11...22-22MAC地址接口标示...11-111123ABC00-00-00-11-11-1100-00-00-22-22-2200-00-00-33-33-33对外面的世界我一无所知123ABC00-00-00-11-11-1100-00-00-22-22-2200-00-00-33-33-33我不知道00-00-00-22-22-22广播MAC地址接口标示...11-111...22-222123ABC00-00-00-11-11-1100-00-00-22-22-2200-00-00-33-33-33数据帧...22-22...11-11MAC地址接口标示...11-111...22-222123ABC00-00-00-11-11-1100-00-00-22-22-2200-00-00-33-33-33数据帧...11-11...22-22单播交换机以太网接口的工作模式交换机以太网接口双工模式单工两个数据站之间只能沿单一方向传输数据半双工两个数据站之间可以双向数据传输，但不能同时进行全双工两个数据站之间可双向且同时进行数据传输交换机以太网接口速率接口连接时进行协商协商失败则无法正常通信单向传输麦克风单工扬声器发时不收收时不发对讲机半双工既收又发打电话全双工请思考：链路层分为哪2层？以太网的数据格式叫什么？MAC地址格式？交换机的工作原理？小结五路由网络基础网络层功能

网络层设备-路由器

网络层协议IPARPRARPICMPPage28网络层协议网络层协议Page29802.4802.5FDDI802.2LLCFrameRelayPPP

V.35

DialonDemandSDLCHDLCV.24G.703

EIA/TIA-232802.3IP/ICMP/ARP/RARPPhysical(Bits,signals,clocking)DataLink(Frames)Network(Packets)路由器作用路由器运行在网络层，核心作用是实现网络互连。分组数据转发路由（寻径）：路由表建立、刷新、查找子网间的速率适配隔离网络，防止网络风暴，指定访问规则（防火墙）异种网络互连Page30网络层的功能定义了基于IP协议的逻辑地址连接不同的媒介类型选择数据通过网络的最佳路径路由器工作过程Page32网络层链路层物理层封装传送接收发送路由器网络层链路层物理层LAN2路由协议转换路由器LAN1解封装WAN解封装封装路由表路由器中时刻维持着一张路由表，所有报文的发送和转发都通过查找路由表从相应端口发送。路由表可以是静态配置的，也可以是动态路由协议产生的。路由表包含下述内容：目的地址网络掩码输出接口下一跳Page33一Vlan原理与配置

VLAN概述VLAN配置Page34分割广播域物理分割逻辑分割VLAN的优势控制广播增强网络安全性简化网络管理广播域VLAN1VLAN2广播域VLAN概述与优势广播VLAN的种类主机A主机B主机C主机D交换机VLAN表Port1Port2Port7Port10端口所属VLANPort1VLAN5Port2VLAN10…………Port7VLAN5…………Port10VLAN10静态VLAN基于端口划分静态VLAN动态VLAN基于MAC地址划分动态VLANVLAN的范围静态VLAN的配置2-1VLANID范围范围用途0，4095保留仅限系统使用用户不能查看和使用这些VLAN1正常Cisco默认VLAN用户能够使用该VLAN，但不能删除它2-1001正常用于以太网的VLAN用户可以创建、使用和删除这些VLAN1002-1005正常用于FDDI和令牌环的Cisco默认VLAN用户不能删除这些VLAN1006-1024保留仅限系统使用用户不能查看和使用这些VLAN1025-4094扩展仅用于以太网VLAN配置静态VLAN的步骤创建VLAN将交换机的端口加入到相应的VLAN中验证VLAN的配置静态VLAN的配置2-2创建VLAN有两种方法VLAN数据库配置模式全局配置模式创建VLAN2-1Switch(config)#vlanvlan-idSwitch(config-vlan)#namevlan-nameSwitch#vlandatabaseSwitch(vlan)#vlanvlan-id[namevlan-name]Switch(vlan)#exit添加VLAN并命名，如不指定名称系统会使用默认名称进入VLAN数据库模式保存退出添加一个VLAN给VLAN命名，此命令可选创建VLAN示例VLAN数据库配置模式创建VLAN全局配置模式创建VLAN创建VLAN2-2Switch#vlandatabaseSwitch(vlan)#vlan2nametest20VLAN2added:Name:test20Switch(vlan)#exitAPPLYcompleted.Exiting添加VLAN2，并命名为test20；如果不指定VLAN名称，交换机自动使用默认名称VLAN0002保存退出Switch(config)#vlan2Switch(config-vlan)#nametest20命名为test20（可选）删除VLAN使用novlanvlan-id命令删除VLANVLAN数据库中删除VLAN全局模式下删除VLAN删除VLANSwitch#vlandatabaseSwitch(vlan)#novlan20DeletingVLAN20...Switch(vlan)#exitAPPLYcompleted.ExitingSwitch#configureterminalSwitch(config)#novlan20将端口加入VLAN同时将多个端口加入VLAN还原接口为默认配置状态Switch(config)#interfaceinterface-idSwitch(config-if)#switchportmodeaccessSwitch(config-if)#switchportaccessvlanvlan-idSwitch(config-if)#noswitchportaccessvlanvlan-id将端口加入VLAN进入要配置的端口定义二层端口模式将端口添加到VLAN中将端口从某个VLAN中删除Switch(config)#interfacerangef0/1–10Switch(config-if-range)#switchportaccessvlanvlan-idSwitch(config)#defaultinterfaceinterface-id查看所有VLAN的摘要信息查看指定VLAN信息验证VLAN的配置Switch#showvlanbriefSwitch#showvlanidvlan-id需求描述创建VLAN10、20、30，VLAN30命名为caiwu如图所示将交换机端口添加到VLAN中VLAN配置实例交换机VLAN10VLAN30VLAN20F0/5~F0/10F0/16~F0/20F0/11~F0/15Switch(config)#vlan10,20Switch(config-vlan)#exitSwitch(config)#vlan30Switch(config-vlan)#namecaiwuSwitch(config-vlan)#exitSwitch(config)#interfacerangef0/5–10Switch(config-if-range)#switchportmodeaccessSwitch(config-if-range)#switchportaccessvlan10Switch(config-if-range)#exitSwitch(config)#interfacerangef0/11–15Switch(config-if-range)#switchportmodeaccessSwitch(config-if-range)#switchportaccessvlan20Switch(config-if-range)#exitSwitch(config)#interfacerangef0/16–20Switch(config-if-range)#switchportmodeaccessSwitch(config-if-range)#switchportaccessvlan30Switch(config-if-range)#endSwitch#showvlanbriefVLANNameStatusPorts

1defaultactiveFa0/1,Fa0/2,Fa0/3,Fa0/4Fa0/21,Fa0/22,Fa0/23,Fa0/2410VLAN0010activeFa0/5,Fa0/6,Fa0/7,Fa0/8Fa0/9,Fa0/1020VLAN0020activeFa0/11,Fa0/12,Fa0/13,Fa0/14Fa0/1530caiwuactiveFa0/16,Fa0/17,Fa0/18,Fa0/19 Fa0/201002fddi-defaultact/unsup1003token-ring-defaultact/unsup1004fddinet-defaultact/unsup1005trnet-defaultact/unsup请思考：VLAN的作用VLAN的分类创建VLAN的方法小结二Trunk

Trunk作用Trunk的配置Page46如何实现交换机之间的VLAN通信为每一个VLAN提供一条链路？Trunk的作用2-1VLAN30VLAN30VLAN20VLAN20VLAN10VLAN10如果有100个VLAN怎么办呢？如何实现交换机之间的VLAN通信只使用一条链路，且通过标识来区分不同VLAN的数据Trunk的作用2-2VLAN30VLAN30VLAN20VLAN20VLAN10VLAN10接入链路中继链路交换网络中的链路类型接入链路中继链路交换机给往其他交换机的数据帧打上VLAN标识VLAN跨交换机通信过程VLAN30VLAN30VLAN20VLAN20VLAN10VLAN10在以太网上实现中继，有两种封装类型ISL（Cisco私有标准）IEEE802.1qISL帧格式VLAN的标识DASA以太类型/长度数据CRC26字节ISL头4字节ISL尾IEEE802.1q工作原理IEEE802.1q中继链路接入链路802.1q标记4字节VLAN20VLAN20标准以太网帧TPIDPriorityCFIVLANIDTCIDataDASATypeCRCDataDASATypeCRCTag带有802.1q标记的以太网帧IEEE802.1q帧格式12bit，可标识的VLANID为4096个配置步骤与命令进入接口配置模式选择封装类型将接口配置为Trunk指定NativeVLAN（可选）Trunk的配置2-1Switch(config)#interfaceinterface-idSwitch(config-if)#switchporttrunkencapsulation{isl|dot1q|negotiate}Switch(config-if)#switchportmode{dynamic{desirable|auto}|trunk|access}Switch(config-if)#switchporttrunknativevlanvlan-id其他配置禁止Trunk传送某个VLAN的数据，删除这个VLAN允许Trunk传送某个VLAN的数据，添加这个VLAN默认允许全部VLAN的数据通过查看接口模式、状态：Trunk的配置2-2Switch(config-if)#switchporttrunkallowedvlanremovevlan-idSwitch(config-if)#switchporttrunkallowedvlanaddvlan-id

Switch#showinterfaceinterface-idswitchport请思考Trunk的作用是什么？Trunk封装的2种类型？小结需求描述SW1和SW2各创建3个VLAN，VLAN1、2、3；交换机端口分配：VLAN1：F0/1～F0/3；VLAN2：F0/4～F0/10；VLAN3：F0/11～F0/23Trunk配置实例VLAN3VLAN3VLAN2VLAN2VLAN1VLAN1F0/24F0/24SW1SW2F0/1~F0/3F0/1~F0/3F0/4~F0/10F0/4~F0/10F0/11~F0/23F0/11~F0/23三三层交换技术什么是三层交换

传统的MLS与基于CEF的MLS的区别三层交换的配置Page56使用三层交换技术实现VLAN间通信三层交换=二层交换+三层转发三层交换技术三层交换机采用硬件来交换和路由选择数据包。如何实现？以太帧头CRCIP包头数据传统的MLS2-13层转发过程中要重新封装2层三层交换机上，第3层引擎处理数据流的第一个包以太帧头IP包头数据CRCVLAN1VLAN2以太帧头IP包头数据CRC以太帧头CRCARP请求与响应IP包头以太帧头CRCIP包头数据以太帧头IP包头数据CRC以太帧头IP包头数据CRC传统的MLS2-2交换ASIC从3层引擎中获悉2层重写信息在硬件中创建一个MLS条目，负责重写和转发数据流中的后续数据