局域网基础教程

专题二：局域网设备管理主要内容6.1交换机的基础知识6.2交换机的基本配置11主要内容6.1交换机的基础知识6.1.1交换技术1.集线器传统的基于共享式集线器的局域网中所有站点都处于同一个“冲突域”中。（这里冲突域指的是CSMA/CD算法中每个站点所监听的范围）。集线器是一种共享设备，其本身并不能识别目的地址，当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时，数据包是以广播的方式传输的，由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。同一个冲突域中的站点在任意时刻只能有一个站点占用信道。主要内容

同学们思考下：在此种情况下每个站点的带宽如何？如何解决这个问题解决方案有两个：（1）提高网络可供利用的总带宽，将当前的10M以太网系统升级为100M乃至更高级别的以太网系统。（2）让正在通信的双方拥有一条不受干扰的独立信道（即局域网交换技术）。主要内容2.交换机局域网交换技术的核心设备称之为局域网交换机（LanSwitch）。交换机拥有一条高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机所有的端口都挂接在这条背部总线上。当一个站点发送802.3帧时，交换机通过查找内存中的地址对照表以确定目的MAC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，目的MAC若不存在，才广播到所有端口。交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网段，连接在其上的网络设备独自享有全部带宽。主要内容主要内容6.1.2冲突域与广播域1.冲突域冲突域（物理分段）是连接在同一传输介质上的所有工作站的集合，或者说是同一物理网段上所有节点的集合或以太网竞争同一带宽的节点集合。用集线器或者中继器连接的所有节点可以被认为是在同一个冲突域内。而第二层设备（网桥、交换机）和第三层设备（路由器）都可以划分冲突域，当然也可以连接不同的冲突域。简单地说，可以将通过中继器相连的看成是一根电缆，而将通过网桥相连的看成是一束电缆。主要内容2.广播域广播域是接受同样广播消息的节点的集合。例如：在该集合中的任何一个节点传输一个广播帧，则所有其他能受到这个帧的节点都被认为是该广播域的一部分。像集线器和交换机等第一、第二层设备连接的节点被认为都是在同一个广播域。而路由器、第三层交换机则可以划分广播域，即可以连接不同的广播域。一个虚拟局域网就是一个广播域，虚拟局域网可以隔离广播域，划分虚拟局域网的其中一个目的就是隔离广播。主要内容6.1.3LANSwitch的工作原理交换机的工作原理是存储转发。1.它将某个端口发送的数据帧先存储起来。2.通过解析数据帧以获得目的MAC地址。3.然后在MAC地址表找到目的主机所连接的交换机的端口。4.并立即将数据帧从源端口直接发送到目的端口。主要内容假定主机A向主机B发送数据。其过程如下：1.当交换机加电启动初始化时，MAC地址表是空的。2.当主机A发送、交换机接受帧时，交换机根据收到的数据帧中的源MAC地址，建立主机A的MAC地址与交换机端口E0/1的映射，并将其写入MAC地址表中。3.由于目的主机B的MAC地址未知，所以交换机把数据帧广播发送到所有的端口。4.主机B向主机A发出响应，交换机也知道了B的MAC地址。交换机会建立主机B的MAC地址与交换机端口E0/3的映射，并将其写入MAC地址表中。注意：当主机B的响应数据帧进入交换机时，由于交换机已知主机A所连接的端口，所以交换机不对响应数据帧进行广播，而是直接把数据帧传递到接口E0/1。主要内容◆MAC地址表表的结构是MAC地址和端口对。这个MAC地址表存放于交换机的缓存（RAM）中。地址学习：学习地址时，交换机要记录两件事：①记录地址本身和入站端口号码②将MAC地址的寿命清0；表中的地址寿命每秒加1，所寿命达到一个特定值，对应的MAC地址表项就会被删除掉。这个过程叫老化。主要内容◆转发决策●丢弃：当与本端口连接的主机访问本端口连接的主机时丢弃。●转发：当与某端口连接的主机访问已知地址的某端口连接的主机时转发。●泛洪：当与某个连接的主机访问未知地址的端口连接主机时要泛洪。◆生存期生存期是端口地址列表中表项的寿命。对于长期不发送数据的主机，其MAC地址的表项在生成期结束时删除。所以端口地址表记录的总是最活跃的主机的MAC地址。主要内容6.1.4交换机的分类1.根据网络覆盖范围分（1）广域网交换机广域网交换机主要应用于电信城域网互联、Internet接入等领域的广域网中，提供通信的基础平台。（2）局域网交换机这种交换机就是常见的交换机。局域网交换机应用于局域网络，用于连接终端设备，如服务器、工作站、集线器、路由器和网络打印机等网络设备，提供高速独立通信通道。主要内容2.根据传输介质和传输速率划分（1）以太网交换机指带宽在100Mbps以下的以太网所用的交换机。以太网交换机是应用最普遍和便宜的，它的档次比较齐全，应用领域也非常广泛，在大大小小的局域网中都能够见到它的身影。以太网包括3种类型的接口：RJ-45、BNC、AUI，所对应的传输介质分别是双绞线、细同轴电缆、粗同轴电缆。现在交换机通常不可能全是BNC或是AUI接口的，采用同轴电缆作为传输介质的网络已经很少，为了兼顾同轴电缆介质的网络连接，一般是在RJ-45接口的基础上配上BNC或AUI接口。（2）快速以太网交换机交换机用于100Mbps快速以太网。快速以太网是一种在普通双绞线或者光纤上实现100Mbps传输带宽的网络技术。有的快速以太网交换机会留下少数的光纤接口SC。主要内容（3）千兆以太网交换机用于目前较新的一种网络——千兆以太网（吉比特GB以太网），因为它的带宽可以达到1000Mbps。它一般用于大型网络的骨干网段，所采用的传输介质有光纤和双绞线两种，对应的接口为SC和RJ-45两种接口（4）10千兆以太网交换机亦称为“10Gbps以太网交换机”，主要为了适应当今10千兆以太网络的接入，它一般用于骨干网段上，采用的传输介质为光纤，其接口方式为光纤接口。主要内容（5）ATM交换机用于ATM网络的交换机产品。ATM网络由于其独特的技术特性，现在还只用于电信和邮政网的主干网段，因此其交换机产品在市场上很少看见。例如:ADSL宽带接入方式中PPPoA、有线电视的CableModem接入。ATM交换机的价格较高，在普通局域网中应用很少。（6）FDDI（光纤分布式数据接口）交换机随着快速以太网技术的成功推出，FDDI技术失去了它应有的市场。FDDI交换机用于老式中、小型企业的快速数据交换网络中，接口形式都是光纤接口。（7）令牌环网交换机由于令牌环网逐渐失去了市场，相应的纯令牌环交换机也非常少见主要内容3.根据交换机应用网络层次划分（1）企业级交换机企业级交换机属于一类高端交换机，一般采用模块化的结构，可作为企业网络骨干构建高速局域网，它通常用于企业网络的最顶层。企业级交换机一般都是千兆以上以太网交换机。为了保证交换机高的传输速率，端口一般为光纤接口。通常支持500个信息点以上。主要内容（2）部门级交换机CISCOWS-CE500-24TT部门级交换机部门级交换机是面向部门级网络使用的交换机。一般除了常用的RJ-45双绞线接口外，还带有光纤接口。部门级交换机一般具有突出的智能型特点，支持基于端口的VLAN（虚拟局域网），可实现端口管理，可任意采用全双工或半双工传输模式，可对流量进行控制，有网络管理功能，可通过PC机的串行接口或经过网络对交换机进行配置、监控和测试。一般认为支持300个信息点以下的中型企业的交换机为部门级交换机。主要内容（3）工作组交换机主要来替代传统的集线器。这类交换机通常按每一个数据包中的MAC地址相对简单地转发数据。一般没有网络管理的功能。一般认为支持100个信息点以内的交换机为工作组级交换机。（4）桌面级交换机这是最常见的一种最低档交换机，通常端口数目也较少（一般12口以内），只具备最基本的交换机特性，价格也是最便宜的。它主要应用于小型企业或中型以上企业办公桌面。TP-LINKTL-SG1008D桌面级交换机主要内容4.根据交换机端口结构划分（1）固定端口交换机一般标准有8端口、16端口和24端口。非标准的端口数主要有4端口、5端口、10端口、12端口、20端口、22端口和32端口等。（2）模块化交换机用户可以选择不同数量、不同速率和不同接口类型的模块，以适应千变万化的网络需求。例如Cisco6500系列模块化交换机。一般企业级交换机应考虑其扩充性、兼容性和容错性，应当选用模块化交换机。主要内容5.根据工作协议层划分网络设备都是工作在OSI/RM的一定层次上，工作的层次越高，说明其设备的技术水平越高，性能也越好，档次也就越高。交换机由原来工作在OSI/RM的第二层，发展到现在有可以工作在第四层的交换机。（1）第二层交换机对应于OSI/RM模型的第二层（数据链路层）。依赖于数据链路层中的信息（MAC地址）完成不同端口数据间的线速交换。一般应用于小型企业或中型以上企业网络的桌面层次。（2）第三层交换机对应于OSI/RM模型的第三层（网络层），所以它具有路由功能。通常这类交换机采用模块化结构，以适应不灵活配置的需要。在大中型网络中，第三层交换机已经成为基本配置设备。（3）第四层交换机对应于OSI/RM模型的第四层（传输层）。主要内容6.根据是否支持网管功能划分（1）网管型交换机网管型交换机产品提供了基于终端控制口Console、基于Web页面及支持Telnet远程登录网络等多种网络管理方式。（2）非网管交换机目前大多数部门级以下的交换机多数都是非网管型的，只有企业级及少数部门级交换机支持网管功能。主要内容6.1.5交换机的级联和堆叠1.交换机的星形集中连接交换机的最基本功能和应用就是集中连接网络设备。所有的网络设备(如服务器、工作站、PC机、笔记本电脑、路由器、防火墙、网络打印机等)，只要交换机的端口支持相应设备的端口类型都可以直接连接在交换机的端口，共同构成星形网络。注意：在星形连接中，交换机的各端口连接设备都彼此平等，可以相互访问(除非做了限制)，而不是认为连接在交换机的服务器是最高级的。主要内容2.交换机的级联与堆叠上图所示的仅是一个最基本的星形以太网架构，实际的星形企业网络比这可能要复杂许多。这复杂性不仅表现在网络设备如何高档，配置如何复杂，更重要的是表现在网络交换层次比较复杂。企业网络中的路由器和防火墙通常只需配备一个，但交换机通常不会只是一个(除了只有20个用户左右的小型网络)。如果用户数比较多，如上百个，甚至上千个，就必须依靠交换机的级联或者堆栈扩展连接了。但级联技术和堆栈技术也有所不同，它们的应用范围也不同。主要内容（1）交换机级联（stack）简单地说，级联可通过一根双绞线在任何网络设备厂家的交换机之间、集线器之间、交换机与集线器之间完成。这样一方面解决了单一交换机端口数不足的问题，另一方面也解决离机房较远距离的客户端和网络设备的连接。因为单段交换双绞以太网电缆可达到了100米，每级联一个交换机就可扩展100米的距离。但这也不是说可以任意级联，因为线路过长，一方面信号在线路上的衰减也较多，另一方面，毕竟下级交换机还是共享上级交换机的一个端口可用带宽，层次越多，最终的客户端可用带宽也就越低(尽管你可能用的是百兆交换机)，这样对网络的连接性能影响非常大。主要内容主要内容（2）交换机的堆叠（uplink）简单地说，堆叠只有在同一厂家的设备之间，且此设备必须具有堆叠功能才可实现。对于堆叠，各个厂家的设备会标明最大堆叠个数。堆叠是通过交换机的背板连接起来的。堆叠有级联不能达到的优势：①多台交换机堆叠，从逻辑上说它们属于同一个设备，可视为一个交换机统一管理，只要连接在一台交换机上就能对其他交换机进行设置。②多个设备级联会产生级联瓶颈。而堆叠线缆能提供高于1Gbps的背板带宽，极大地减低了瓶颈。堆叠交换机常用的堆叠方式有两种：菊花状和星状。主要内容菊花状堆叠星状堆叠主要内容6.1.6交换机产品系列1.Cisco交换机产品系列Cisco交换机产品以“Catalyst”为商标，包含1900、2800、2900、3500、4000、5000、5500、6000、8500等10多个系列。这些交换机可以分为两类：一类是固定端口交换机，包括3500及以下大部分型号；另一类是模块化交换机，主要指4000系列及以上的机型网络集成项目中常见的Cisco交换机有500系列、3500系列、6500系列。它们分别使用在网络的低端、中端和高端。主要内容2.华为交换机产品系列H3CS系列可管理、可运营、全线速、全业务智能以太网交换机，产品的系统设计、扩展能力以及丰富的业务特性满足宽带城域网络的需求，能为客户提供更加高效、安全、易于扩展的客户化解决方案。产品涵盖核心层、边缘层及接入层，能够提供端到端的以太网交换机解决方案，能够为城域网、园区网、企业网提供端到端解决方案。

H3C®S8500系列万兆核心多层交换机

H3C®S8000系列千兆核心多层交换机

H3C®S6500系列千兆核心多层交换机

H3C®S5000系列千兆以太网交换机

H3C®S3500系列路由交换机

H3C®S3000系列快速以太网交换机

H3C®S2000系列边缘接入交换机

H3C®S1000系列非网管快速以太网交换机

H3C®MA5200系列以太网接入服务器

H3C®WA1000系列无线局域网系统主要内容6.2交换机的基本配置通常网管型交换机可以通过两种方法进行配置：一种是本地配置；另一种是远程网络配置。但是要注意后一种配置方法只有在前一种配置成功后才可进行，下面分别介绍。6.2.1本地配置方式1.物理连接通过计算机与交换机的Console端口通过Console线直接连接的方式进行通信。主要内容可进行网络管理的交换机上一般都有一个Console端口，它是专门用于对交换机进行配置和管理的。通过Cconsole端口连接并配置交换机是最常用、最基本也是网络管理员必须掌握的管理和配置方式。不同类型的交换，Console端口所处的位置并不相同，有的位于前面板（如Catalyst3200和Catalyst4006）,而有的位于后面板（如Catalyst1900和Catalyst2900XL）。通常模块化交换机大多位于前面板，固定端口交换机则大多位于后面板，该端口的上方或侧方都会有类似“CONSOLE”字样的标识。主要内容2.软件配置（1）将交换机正面的Console口通过配置线连接到PC机的串口上注意：COM接口(串口)。目前大多数主板都提供了两个COM接口，分别为COM1和COM2，作用是连接串行鼠标和外置Modem等设备。（2）超级终端设置“开始”—“程序”—“附件”—“通讯”—“超级终端”主要内容主要内容主要内容●H3CS1526交换机基本配置1.修改密码2.设置IP地址、子网掩码、网关3.恢复默认设置状态4.重启交换机主要内容操作演示：设置H3CS1526交换机的IP地址、子网掩码、网关等主要内容H3CS3100基本配置操作演示：通过Console口对H3CS3100进行基本配置，以实现用户通过Web页面远程登录访问。

<H3C>system-view[H3C]interfacevlan1[H3Cinterface-vlan1]ipaddress192.168.1.111255.255.255.0[H3C]local-useradministrator[H3C-luser-administrator]service-typetelnetlevel3[H3C-luser-administrator]passwordsimple123456Web页面访问的客户机将IP地址设置为同H3CS3100交换机同一个网端的地址，子网掩码相同（192.168.1.X，255.255.255.0），在IE地址栏中输入192.168.1.111，在弹出的Web页面登录对话框中输入用户名administrator和密码123456.主要内容6.2.2远程配置方式1.Telnet方式Telnet协议是一种远程访问协议，可以用它登录到远程计算机、网络设备或专用TCP/IP网络。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协议，并配置好了IP地址信息。在被管理的交换机上已经配置好IP地址信息。如果尚未配置IP地址信息，则必须通过Console端口进行设置。在被管理的交换机上建立了具有管理权限的用户账户。（1）选择【开始】-【程序】-【附件】-【命令提示符】，在命令提示符后输入“telnet192.168.1.111”。如果为交换机配置了名称，可以输入“telnets3100-a”。（2）输入好后，按Enter键，建立与远程交换机的连接。主要内容2.Web方式（1）首先必须在Console口配置下配置交换机的IP地址，子网掩码，登录交换机的Web用户名，用户名密码（部分H3C交换机默认用户名admin密码admin）（2）然后通过双绞线一端连在计算机网卡上，另一端连在交换机的普通以太网端口上。（3）在计算机IE地址栏中输入192.168.1.111（4）在弹出的“Web网管用户登录”对话框中输入用户名和密码,单击确定登录。主要内容6.2.3H3C以太网交换机的配置1.H3C交换机配置基础S3100交换机可用命令行模式进行配置和维护，为了安全和配置方便，它有如下一些配置视图（1）用户视图——<H3C>在该模式下我们只能查询交换机的一些基础信息，如版本号（displayversion），交换机各端口基本信息等。命令：<H3C>displaycurrent==<H3C>discur（2）系统视图——[H3C]注意：在用户视图下，如果想要对交换机进行配置，必须执行system-view命令进入系统视图。命令：<H3C