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1、以太网交换机原理第1页，共40页，编辑于2022年，星期四通过本章的学习,你可以有以下收获:掌握交换机的工作原理和过程了解环路的危害了解交换机避免环路的方式第2页，共40页，编辑于2022年，星期四2环路带来的问题3解决环路问题的方法1交换机的工作原理交换机的工作原理第3页，共40页，编辑于2022年，星期四透明桥的工作原理透明桥的工作原理Station AStation B1/11/2Segment ASegment B交换机有着透明桥相同的特点交换机有着透明桥相同的特点第4页，共40页，编辑于2022年，星期四交换机的三个功能交换机的三个功能 l地址学习l转发/过滤l避免环路第5页，共40
2、页，编辑于2022年，星期四地址学习地址学习最开始的地址表是空的最开始的地址表是空的MAC 地址表地址表A：00d0.d001.1111C：00d0.d001.2222B：00d0.d001.3333D：00d0.d001.4444E0E1E2E3第6页，共40页，编辑于2022年，星期四Station A 发送一个帧（发送一个帧（frame）给给 Station C交换机从端口交换机从端口 E0 学习到学习到 station A 的的 MAC 地址地址将该帧做将该帧做“洪泛（洪泛（flooding）”转发。转发。MAC 地址表地址表C：00d0.d001.2222B：00d0.d001.33
3、33D：00d0.d001.4444E0:00d0.d001.1111E0E1E2E3地址学习地址学习A：00d0.d001.1111第7页，共40页，编辑于2022年，星期四MAC 地址表地址表A：00d0.d001.1111C：00d0.d001.2222B：00d0.d001.3333D：00d0.d001.4444E0:00d0.d001.1111E2:00d0.d001.2222E0E1E2E3地址学习地址学习Station C 回应一个帧（回应一个帧（frame）给给 Station A交换机从端口交换机从端口 E2 学习到学习到 station C 的的 MAC 地址地址第8页，
4、共40页，编辑于2022年，星期四过滤过滤Station A 发送一个帧（发送一个帧（frame）给）给 station C目标地址已经知道目标地址已经知道,不再不再“洪泛洪泛”发送，直接从发送，直接从 E2 端口发送出去。端口发送出去。E0:00d0.d001.1111E2:00d0.d001.2222E1:00d0.d001.3333E3:00d0.d001.4444A：00d0.d001.1111C：00d0.d001.2222B：00d0.d001.3333D：00d0.d001.4444E0E1E2E3X XX XMAC 地址表地址表第9页，共40页，编辑于2022年，星期四A：00
5、d0.d001.1111C：00d0.d001.2222B：00d0.d001.3333D：00d0.d001.4444E0E1E2E3E0:00d0.d001.1111E2:00d0.d001.2222E1:00d0.d001.3333E3:00d0.d001.4444MAC address table广播和多播帧广播和多播帧Station D 发送一个广播或多播帧（frame）给 C交换机将广播（broadcast）或多播（multicast）帧“泛洪”转发给其他所有端口（不包括进来的那个端口)。第10页，共40页，编辑于2022年，星期四21环路带来的问题环路带来的问题3解决环路问题的方
6、法交换机的工作原理第11页，共40页，编辑于2022年，星期四Access LayerDistribution LayerSW 1Link ALink BSW 2保证网络的可靠性保证网络的可靠性第12页，共40页，编辑于2022年，星期四Segment 1Segment 2Server/host XRouter Y在冗余拓扑中，出现了环路（在冗余拓扑中，出现了环路（loop）冗余拓扑冗余拓扑 第13页，共40页，编辑于2022年，星期四环路（环路（loop）带来的问题：）带来的问题：v广播风暴广播风暴v帧的重复复制帧的重复复制v交换机交换机 MAC 地址表的不稳定地址表的不稳定冗余拓扑冗余拓扑
7、 Segment 1Segment 2Server/host XRouter Y第14页，共40页，编辑于2022年，星期四Segment 1Segment 2Server/host XRouter Y BroadcastSwitch ASwitch BHost X 发送一个广播帧广播风暴广播风暴第15页，共40页，编辑于2022年，星期四Segment 1Segment 2Server/host XRouter Y BroadcastSwitch ASwitch BHost X 发送一个广播帧广播风暴广播风暴第16页，共40页，编辑于2022年，星期四Segment 1Segment 2Se
8、rver/host XRouter Y Broadcast交换机不断的转发该广播帧Switch ASwitch B广播风暴广播风暴第17页，共40页，编辑于2022年，星期四Segment 1Segment 2Server/host XRouter Y UnicastSwitch ASwitch B复制出多个重复的帧复制出多个重复的帧Host X 发送一个单播帧到 Router Y任何一台交换机都没有学到过Router Y的MAC地址第18页，共40页，编辑于2022年，星期四Segment 1Segment 2Server/host XRouter Y UnicastSwitch ASwit
9、ch B Unicast Unicast复制出多个重复的帧复制出多个重复的帧Host X 发送一个单播帧到 Router Y任何一台交换机都没有学到过Router Y的MAC地址Router Y 将收到两个完全一样的重复帧第19页，共40页，编辑于2022年，星期四Segment 1Segment 2Server/host XRouter Y Unicast UnicastSwitch A Switch BPort 0Port 1Port 0Port 1MAC 地址表的不稳定地址表的不稳定Host X发送一个单播帧到 Router Y任何一台交换机都没有学到过Router X的MAC地址Swi
10、tch A 和 B 从各自的port 0学到Router X的MAC地址第20页，共40页，编辑于2022年，星期四Segment 1Segment 2Server/host XRouter Y Unicast UnicastSwitch ASwitch BPort 0Port 1Port 0Port 1MAC 地址表的不稳定地址表的不稳定任何一台交换机都没有学到过Router Y的MAC地址该帧被洪泛（flooding）转发Switch A 和 B 错误的从port 1学到Router X的MAC地址第21页，共40页，编辑于2022年，星期四环路问题环路问题面对这么多的环路，怎么办？Ser
11、ver/hostWorkstationsLoopLoopLoop Broadcast第22页，共40页，编辑于2022年，星期四231环路带来的问题解决环路问题的方法解决环路问题的方法交换机的工作原理第23页，共40页，编辑于2022年，星期四环路解决办法环路解决办法1：网络结构：网络结构BRAS汇聚交换机：汇聚交换机：T160G/T64G/T40G园区交换机：园区交换机：T40G/3228/3252/3206/3928/3952/3906等等GEGEFE/GEIP城域网城域网以太汇以太汇聚层聚层用户接用户接入层入层驻地网驻地网DSLAM：8220/9210等等FE/GESRPE采用星型结构组
12、建交换网络，从根本上防范物理环路的产生第24页，共40页，编辑于2022年，星期四生成树协议能够发现并自动消除冗余网络拓扑中的环路。Blockx环路解决办法环路解决办法2:生成树协议生成树协议(Spanning-Tree Protocol)第25页，共40页，编辑于2022年，星期四xDesignated port(F)Root port(F)Designated port(F)Nondesignated port(B)Root bridgeNonroot bridge100baseT 10baseTSpanning-Tree 的运作的运作1.选出一个根桥Root（root bridge）2.
13、在一个链路上选出指定端口DP（designated port）3.在非根网桥上选出根端口RP（root port)4.未成为指定端口或根端口的端口被阻塞，即阻隔端口，Blocked(blocked port）。AB第26页，共40页，编辑于2022年，星期四ZXR10配置配置STPzte#configure terzte(config)#spanning-tree enablezte(config)#spanning-tree mode sstp 在全局配置模式下启动生成树协议STP配置生成树协议的当前模式为sstp 第27页，共40页，编辑于2022年，星期四STP的配置实例的配置实例ABC
14、1211212ZXR10-A#configure tZXR10-A(config)#spanning-tree enableZXR10-A(config)#spanning-tree mode sstp Switch ASwitch BZXR10-B#configure tZXR10-B(config)#spanning-tree enableZXR10-B(config)#spanning-tree mode sstp Switch CZXR10-C#configure tZXR10-C(config)#spanning-tree enableZXR10-C(config)#spanning
15、-tree mode sstp 第28页，共40页，编辑于2022年，星期四STP的配置实例的配置实例ABC1211212ZXR10-A(config)#show spanning-tree instance 0 Spanning tree enabled protocol MSTP Root ID:Priority 32768;Address 00d0.d0c2.0101 Hello-Time 2 sec;Max-Age 20 sec Forward-Delay 15 sec;RegRootID:Priority 32768;Address 00d0.d0c2.0101 BridgeID:P
16、riority 32768;Address 00d0.d0c2.0101 Hello-Time 2 sec;Max-Age 20 sec Forward-Delay 15 sec;Max-Hops 20 Message-Age 1 sec;RemainHops 20Interface Prio.NbrName Port ID Cost Sts Role LinkType Bound-fei_1/1 128.41 200000 Forward Designated p2p SSTPfei_1/2 128.42 200000 Forward Designated p2p SSTPZXR10-B(c
17、onfig)#show spanning-tree instance 0Name Port ID Cost Sts Role LinkType Bound-fei_1/1 128.41 200000 Forward Root p2p SSTPfei_1/2 128.42 200000 Forward Designated p2p SSTPZXR10-B(config)#show spanning-tree instance 0Name Port ID Cost Sts Role LinkType Bound-fei_1/1 128.41 200000 Forward Root p2p SSTP
18、fei_1/2 128.42 200000 Discard Alternate p2p SSTP第29页，共40页，编辑于2022年，星期四STP的问题的问题收敛速度慢 RSTP大型网络中的分组问题 MSTP需要大量的计算，严重耗费内存、CPU资源第30页，共40页，编辑于2022年，星期四环路解决办法环路解决办法3：单端口环路检测：单端口环路检测作用：此功能能检测到交换机下接的用户或者交换机上的环回，从而对此端口进行处理，避免因下面用户或者设备的环回导致交换机广播风暴等异常，将影响限制到某个端口。第31页，共40页，编辑于2022年，星期四单端口环路检测的工作原理单端口环路检测的工作原理 交
19、换机从某个端口发送一个检测报文，如果这个检测报文原封不动（或者仅打了一个tag头）地从这个端口接收回来，说明这个端口存在环路，交换机将自动关闭该端口。第32页，共40页，编辑于2022年，星期四单端口环路检测的配置实例单端口环路检测的配置实例switchAswitchBFei_1/1ZXR10(config)#interface fei_1/1ZXR10(config-if)#switchport mode trunkZXR10(config-if)#switchport trunk vlan 1-2ZXR10(config-if)#exitZXR10(config)#loop-detect
20、interface fei_1/1 enableZXR10(config)#loop-detect interface fei_1/1 vlan 1-2 enable ZXR10(config)#show loop-detect interface-detail fei_1/1isUp isMonitor isLoop isProtectedenable enable no disablenpNum portNum reopenTime counter1 24 600 158loopVlan vlanRange0 1 2 第33页，共40页，编辑于2022年，星期四环路解决方法环路解决方法4：
21、ZESR以太环型交换网技术ZESR（ZTE Ethernet Switch Ring）l属城域以太网技术，解决了星型以太网保护能力弱、故障恢复时间长等问题；l理论上可以提供50ms的快速保护特性；l采用环形拓扑结构，天然具有支持组播应用的优势；传统网络在组播分支节点的每一个下联端口上均需要进行组播流的复制，而以太环网则只需在整个环网上复制一次组播流，从而大大提高了组播数据流复制的有效性l是城域宽带接入网优化改造的一种重要的技术选择和解决方案第34页，共40页，编辑于2022年，星期四ZERS的工作方式的工作方式ABCDEFMasterTransitTransitTransitTransitTr
22、ansitprimary secondary To FLINK DOWNLINK DOWN第35页，共40页，编辑于2022年，星期四ZESR的应用实例的应用实例第36页，共40页，编辑于2022年，星期四几种环网技术的选择几种环网技术的选择星型网络拓扑传统的数据网接入方式生成树STP用于接入层的交换链路冗余备份，一般采用MSTP单端口环路检测怀疑交换机某端口下出现环路时使用以太环网ZESR城域以太网技术，尤其适用于组播业务，城域宽带接入网优化改造的解决方案第37页，共40页，编辑于2022年，星期四内容回顾内容回顾以太网交换机的工作原理源地址学习目的地址查找转发环路引入的问题广播风暴地址表漂移帧的重复复制解决环路的几种方法生成树STP 单端口环路检测星型网络拓扑以太环网ZESR第38页，共40页，编辑于2022年，星期四思考题思考题交换机如何处理广播包?如何处理单播包?传统生成树有哪些问题？如何解决？解决环路的方式有哪些？各自的特点是什么？第39页，共40页，编辑于2022年，星期四谢谢谢谢!第40页，共40页，编辑于2022年，星期四