网络设备：第3章_交换机.ppt

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1、第第 3 章章 交换机交换机本章目标本章目标n了解二层交换机功能了解二层交换机功能 （了解）（了解）n冗余的拓扑结构冗余的拓扑结构 （了解）（了解）n生成树协议生成树协议 （掌握）（掌握）n管理管理MAC地址表地址表 （掌握）（掌握）授课重点授课重点n生成树协议生成树协议n交换机的配置交换机的配置n转发帧的方式转发帧的方式 授课方法授课方法n建议使用投影或分屏教室，先理论授课，建议使用投影或分屏教室，先理论授课，后使用后使用Packet Tracer软件配置交换机软件配置交换机的功能。的功能。Cisco交换机介绍（补充知识点）交换机介绍（补充知识点）nCiscoCisco局域网交换机产品与技术

2、局域网交换机产品与技术nCiscoCisco园区网交换解决方案园区网交换解决方案 Cisco Catalyst SwitchCatalyst1900/2820Catalyst2900&2950 Series XLCatalyst 3500Series XLCatalyst4000SeriesCatalyst 2948G(-L3)Catalyst 4912Catalyst 5500Catalyst 6x00Catalyst 8500价格价格可扩展性可扩展性Function中小企业工作组中小企业工作组中小企业骨干中小企业骨干大型企业配线间大型企业配线间园区网园区网/城域网城域网骨干骨干Cataly

3、st 4908G-L3新新新新Catalyst 2980GCatalyst 3550-12T Catalyst Switch PositionLayer 2Voice 语音语音Layer 3企业配线间企业配线间Content-Based Switching and Routing基于内容的交换与路由基于内容的交换与路由中低端市场中低端市场骨干骨干增值业务增值业务Catalyst 2948/Catalyst 2948/35503550Catalyst 4000Catalyst 4000Catalyst 5000Catalyst 5000Catalyst Catalyst 60006000Cata

4、lyst1900/2820Catalyst1900/2820 2900/2900/29502950/3500/3500Any-to-AnyCatalyst 1900 n12 个或个或 24 个交换个交换 10BaseT 端口端口+1 个交换个交换AUI端口端口n1024 个个MAC 地址地址n所有型号均有所有型号均有2 个百兆固定端口个百兆固定端口 2个个 100BaseTX 端口端口 或或 2个个100BaseFX 端口端口;或或 1 个个 100BaseTX 端口和端口和1 个个100BaseFX 端口端口;nSPAN 端口端口n冗余电源冗余电源n集成化管理集成化管理nCDP(Cisco发

5、现协议发现协议)Catalyst 1900 定位定位:桌面桌面/工作组级交换机工作组级交换机特性特性:可堆叠和集群，可堆叠和集群，多种型号多种型号卖点卖点:高性能高性能,低价格，平滑升级低价格，平滑升级 CISCO:Catalyst 1912/1924多种型号，支持多种型号，支持100BaseTX/FX，满满足用户需要足用户需要支持支持 ISL,满足园区网规模满足园区网规模VLAN应应用用支持端到端的支持端到端的FEC,防止链路拥挤防止链路拥挤支持组播支持组播(CGMP),适应多媒体应用适应多媒体应用支持支持SNMP及及RMON,方便网络管理方便网络管理 支持每端口安全设置支持每端口安全设置,

6、防止非法使用防止非法使用支持支持CISCO独有独有Cluster集群技术集群技术,维护更方便维护更方便广播风暴抑制广播风暴抑制 802.1D 生成树生成树(spanning tree)Catalyst 2900 XL Featuresn n杰出性能杰出性能杰出性能杰出性能 3.0-3.0-3.0-3.0-M M M Mppsppsppspps转发速率转发速率转发速率转发速率n n两个扩展槽两个扩展槽两个扩展槽两个扩展槽,更灵活的上连模块更灵活的上连模块更灵活的上连模块更灵活的上连模块:GE/ATM/FE:GE/ATM/FE:GE/ATM/FE:GE/ATM/FE等等等等n n支持组播支持组播支

7、持组播支持组播(CGMP),(CGMP),(CGMP),(CGMP),提供多媒体应用支持提供多媒体应用支持提供多媒体应用支持提供多媒体应用支持n n与其他与其他与其他与其他CISCOCISCOCISCOCISCO产品紧密集成产品紧密集成产品紧密集成产品紧密集成:(VLAN,CGMP,:(VLAN,CGMP,:(VLAN,CGMP,:(VLAN,CGMP,n n FEC/GEC),FEC/GEC),FEC/GEC),FEC/GEC),提供最佳的总体网络性能提供最佳的总体网络性能提供最佳的总体网络性能提供最佳的总体网络性能n n支持支持支持支持CISCOCISCOCISCOCISCO独有独有独有独

8、有ClusterClusterClusterCluster集群技术集群技术集群技术集群技术,维护更方便维护更方便维护更方便维护更方便ISL/802.1Q VLAN 模块模块Catalyst 2900 XL ModulenISL/802.1Q VLAN 模块模块4-port 10/100 TX 2-port 100BaseFX4-port 100BaseFXISL/802.1QnGigabit Ethernet 模块模块单端口1000BaseX 插槽模块支持ISL/802.1QnATM 模块模块单端口 OC-3 ATM 模块，包括:UTP非屏蔽双绞线多模光纤单模光纤(10 Km)长距离单模光纤(

9、40 Km)11From Catalyst 2900 to Catalyst 2950 Catalyst 2950 ProductDescriptionCatalyst 2924-XL-EN(WS-C2924-XL-EN)24 10/100 ports+2 10/100/1000BASE-T portsCurrent 2900XL ProductCatalyst 2950T-24(WS-C2950T-24)24 10/100 portsCatalyst 2950-24(WS-C2950-24)Catalyst 2912-XL-EN(WS-C2912-XL-EN)12 10/100 portsC

10、atalyst 2950-12(WS-C2950-12)Catalyst 2924C-XL-EN(WS-C2924C-XL-EN)24 10/100 ports+2 100BASE-FX portsCatalyst 2950C-24(WS-C2950C-24)ORNEWCatalyst 3500 XL SeriesForty-Eight Forty-Eight 10/100 Ports10/100 PortsTwo GBIC-Based Two GBIC-Based GE PortsGE PortsCisco Switch Cisco Switch ClusteringClusteringSt

11、ackable,One Stackable,One RURUIdeal for High Ideal for High Density Desktop Density Desktop ConnectionsConnectionsCatalyst 3548 XLCatalyst 3548 XLTwelve 10/100 Twelve 10/100 PortsPortsTwo GBIC-Based Two GBIC-Based GE PortsGE PortsCisco Switch Cisco Switch Clustering Clustering Stackable,One Stackabl

12、e,One RURUIdeal for Small Ideal for Small Network Network AggregationAggregationCatalyst 3512 XLCatalyst 3512 XLMedium Port Medium Port DensityDensity Twenty-Four Twenty-Four 10/100 Ports10/100 PortsTwo GBIC-Based Two GBIC-Based GE PortsGE PortsCisco Switch Cisco Switch ClusteringClusteringStackable

13、,One Stackable,One RURUIdeal for DesktopIdeal for DesktopConnectionsConnectionsCatalyst 3524 XLCatalyst 3524 XLCatalyst 3508G XLCatalyst 3508G XLEight GBIC-Eight GBIC-Based Based GE PortsGE PortsCisco Switch Cisco Switch ClusteringClusteringStackable,One Stackable,One RURUIdeal for Stack Ideal for S

14、tack AggregationAggregationUnit PriceUnit PriceLow Port Low Port DensityDensityGigabit Gigabit Ethernet Ethernet AggregationAggregationMedium Port Medium Port DensityDensity Twenty-Four Twenty-Four 10/100 Ports10/100 PortsTwo GBIC-Based Two GBIC-Based GE PortsGE PortsCisco Switch Cisco Switch Cluste

15、ringClusteringStackable,One Stackable,One RURUIn-line PowerIn-line PowerIdeal for Ideal for Converged Converged DesktopDesktopConnectionsConnectionsCatalyst 3524-PWR XLCatalyst 3524-PWR XLHigh Port DensityHigh Port DensityCatalyst 3524-PWR Series XLIP Inline PowerCatalyst 3524-PWR Series XLUPSUPSUPS

16、UPSUPSRPSUPSCatalyst 3524-PWR Catalyst 3524-PWR series XL series XL 能够自动发现能够自动发现没有外接电源的没有外接电源的IPIP电话机，电话机，并通过标准的并通过标准的5 5类双绞线类双绞线为电话机提供直流电源为电话机提供直流电源Catalyst 3550 Series Intelligent Ethernet SwitchesCatalyst 3550-12GCatalyst 3550-24Catalyst 3550-48Unit PriceMedium Port DensityMedium Port DensityCata

17、lyst 3550-12T24 10/100 Ports24 10/100 Ports2 GBIC ports2 GBIC portsStackable,1 RUStackable,1 RUEnterprise-class Enterprise-class intelligent servicesintelligent servicesHigh performance IP High performance IP routingroutingIdeal for desktop Ideal for desktop connectivityconnectivityCisco Cluster Cis

18、co Cluster Management SuiteManagement SuiteGigabit Ethernet AggregationGigabit Ethernet AggregationNEWHigh Port DensityHigh Port Density48 10/100 Ports48 10/100 Ports2 GBIC ports2 GBIC portsStackable,1 RUStackable,1 RUEnterprise-class Enterprise-class intelligent servicesintelligent servicesHigh per

19、formance IP High performance IP routingroutingIdeal for desktop Ideal for desktop connectivityconnectivityCisco Cluster Cisco Cluster Management SuiteManagement Suite10 10/100/1000 Ports10 10/100/1000 Ports2 GBIC ports2 GBIC portsStackable,1.5 RUStackable,1.5 RUEnterprise-class Enterprise-class inte

20、lligent servicesintelligent servicesHigh performance IP High performance IP routingroutingIdeal for stack Ideal for stack aggregation,server aggregation,server aggregation,or in small aggregation,or in small network backbonenetwork backboneCisco Cluster Cisco Cluster Management SuiteManagement Suite

21、10 GBIC Ports10 GBIC Ports2 10/100/1000 Ports2 10/100/1000 PortsStackable,1.5 RUStackable,1.5 RUEnterprise-class Enterprise-class intelligent servicesintelligent servicesHigh performance IP High performance IP routingroutingIdeal for stack Ideal for stack aggregation,server aggregation,server aggreg

22、ation,or in small aggregation,or in small network backbonenetwork backboneCisco Cluster Cisco Cluster Management SuiteManagement SuiteNEW3.1 二层交换机的功能二层交换机的功能n学习地址学习地址n转发及过滤转发及过滤帧帧n消除环路消除环路3.1.1 学习地址学习地址n初始的物理地址表是空的初始的物理地址表是空的MAC address table0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0

23、E1E2E3ABCD3.1.1 学习地址（续）学习地址（续）n主机主机A A向向主机主机C C发送一个帧发送一个帧n交换机的缓存中将从交换机的缓存中将从E0E0端口学习到主机端口学习到主机A A的的物理地址物理地址n从主机从主机A A除了端口除了端口E0E0外将向外将向其他所有端口泛洪其他所有端口泛洪 (不知道不知道的单播将泛洪的单播将泛洪)物理地址表物理地址表0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0:0260.8c01.1111E0E1E2E3DCBA3.1.1 学习地址（续）学习地址（续）n主机主机D D向主机向主

24、机C C发送一个帧发送一个帧n交换机的缓存中将从交换机的缓存中将从E3E3端口学习到主机端口学习到主机D D的物理地址的物理地址n从主机从主机D D除了端口除了端口E3E3外将向其他所有端口泛洪外将向其他所有端口泛洪 (不知道的单不知道的单播将泛洪播将泛洪)MAC address table0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0:0260.8c01.1111E3:0260.8c01.4444E0E1E2E3DCAB3.1.2 转发及过滤帧转发及过滤帧n主机主机A向主机向主机C发送帧发送帧n目的已知，帧将不在进行泛洪目

25、的已知，帧将不在进行泛洪 E0:0260.8c01.1111E2:0260.8c01.2222E1:0260.8c01.3333E3:0260.8c01.44440260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3X XX XDCAB物理地址表物理地址表n主机主机D D发送一个广播或者组播帧发送一个广播或者组播帧n广播和组播帧将泛洪到除了原始端口外的所有端口广播和组播帧将泛洪到除了原始端口外的所有端口0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1

26、E2E3DCABE0:0260.8c01.1111E2:0260.8c01.2222E1:0260.8c01.3333E3:0260.8c01.4444物理地址表物理地址表3.1.2 转发及过滤帧（续）转发及过滤帧（续）3.1.3 消除循环消除循环n冗余的拓扑排除了单点故障冗余的拓扑排除了单点故障n冗余拓扑造成了广播风暴，多帧复制，物理地址表不稳冗余拓扑造成了广播风暴，多帧复制，物理地址表不稳定的问题定的问题网段网段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广播广播n交换机将持续的转发广播交换机将持续的转发广播交换机交换机

27、A交换机交换机B3.1.3.1 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 单播单播交换机交换机A交换机交换机 Bn主机主机X向路由器向路由器Y发送一个单播帧发送一个单播帧 n路由器路由器Y的物理地址还没有被交换机学到的物理地址还没有被交换机学到 n路由器路由器Y将将接收到同一个帧的两次拷贝接收到同一个帧的两次拷贝单播单播单播单播3.1.3.2 多帧复制多帧复制网段网段 1Segment 2服务器服务器/主机主机 X路由器路由器Y 单播单播单播单播交换机交换机 A交换机交换机B主机主机 X X发送一个单播给路由器发送一个单播给路由器Y Y路由器物理地址还

28、没有被两个交换机学到路由器物理地址还没有被两个交换机学到交换机交换机A A和和B B从端口从端口0 0上学习到主机上学习到主机X X的物理地址的物理地址帧到了路由器帧到了路由器 Y Y 要被泛洪要被泛洪交换机交换机 A A和和B B将不正确的从端口将不正确的从端口1 1上学习到主机上学习到主机X X的物理地址的物理地址Port 0Port 1Port 0Port 13.1.3.3 MAC地址表的不稳定地址表的不稳定3.1.3.4 多个回路问题多个回路问题n复杂的拓扑将导致多个环路的产生复杂的拓扑将导致多个环路的产生n第二层将没有机制停止环路的产生第二层将没有机制停止环路的产生服务器服务器/主机

29、主机工作站工作站环路环路环路环路环路环路 广播广播3.2 生成树协议生成树协议每个网络一个根桥每个网络一个根桥每个非根桥一个根端口每个非根桥一个根端口每个网段一个指定端口每个网段一个指定端口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 10baseT3.2.1 生成树的工作原理生成树的工作原理交换机交换机 Y默认的优先级默认的优先级 32768(8000 hex)物理地址物理地址0c0022222222交换机交换机 X默认优先级默认优先级 32768(8000 hex)物理地址物理地址0c0011

30、111111 BPDUBPDU=桥协议数据单元桥协议数据单元(默认每默认每2秒发送一次秒发送一次)根桥根桥=最小的桥最小的桥ID桥桥ID=桥优先级桥优先级+桥的物理地址桥的物理地址3.2.2 生成树协议中根网桥的选择生成树协议中根网桥的选择3.2.3 生成树协议中根端口的选择方法生成树协议中根端口的选择方法n到达根桥的路径代价最低的端口便称为到达根桥的路径代价最低的端口便称为“根端口根端口”n若路径代价相等，则比较它们的端口若路径代价相等，则比较它们的端口IDn根端口处于转发状态根端口处于转发状态3.2.4 生成树协议中指定端口的选择方法生成树协议中指定端口的选择方法n每个网段选择一个到根网桥

31、的路径代价最低的端口每个网段选择一个到根网桥的路径代价最低的端口n根桥上的端口通常都是指定端口根桥上的端口通常都是指定端口n指定端口处于转发状态指定端口处于转发状态Switch Y默认优先级默认优先级 32768MAC 0c0022222222Switch X默认优先级默认优先级 32768 MAC 0c0011111111Root bridgexPort 0Port 1Port 0Port 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)3.2.5 生成树协议中的阻塞端口生成树协议中的阻塞端口阻塞阻塞监听监听学习学习转发

32、转发生成树在每个端口转变通过以下几个状态：3.2.6 生成树上的端口状态生成树上的端口状态3.2.7 生成树的重新计算生成树的重新计算n直接转发直接转发交换机检验到目的地址交换机检验到目的地址就立刻转发帧就立刻转发帧FramenFragment free(不分片转发不分片转发)Catalyst交换机的默认方式交换机的默认方式交换机检验交换机检验64个字节就立刻开始转发个字节就立刻开始转发数据帧数据帧n存储转发存储转发在转发前，要接受整个在转发前，要接受整个数据帧数据帧FrameFrameFrame3.3 交换机传送帧的方法交换机传送帧的方法Frame3.4 管理管理MAC地址表地址表wg_sw

33、_a#sh mac-address-tableNumber of permanent addresses:0Number of restricted 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 All0

34、090.273B.87A4 FastEthernet 0/26 Dynamic All00D0.588F.B600 FastEthernet 0/26 Dynamic All00D0.5892.38C4 FastEthernet 0/27 Dynamic Allwg_sw_a#show mac-address-table3.5 管理配置文件管理配置文件copy tftp:/host/src_file nvramwg_sw_a#copy nvram tftp:/10.1.1.1/wgswd.cfgConfiguration upload is successfully completedwg_s

35、w_a#copy tftp:/10.1.1.1/wgswd.cfg nvramTFTP successfully downloaded configuration filecopy nvram tftp:/host/dst_filewg_sw_a#wg_sw_a#将配置文件复制到将配置文件复制到TFTP服务器服务器:从从TFTP服务器下载配置文件服务器下载配置文件:wg_sw_d#delete nvram清除当前配置文件恢复到厂商的初始配置清除当前配置文件恢复到厂商的初始配置3.5 管理配置文件（续）管理配置文件（续）补充知识点补充知识点n设置永久设置永久MAC地址地址n设置受限的静态设置受限

36、的静态MACMAC地址地址n配置端口安全性配置端口安全性wg_sw_a(config)#mac-address-table permanent mac-address type module/port设置永久设置永久MACMAC地址地址wg_sw_a(config)#wg_sw_a(config)#mac-address-table permanent 2222.2222.2222 ethernet 0/3mac-address-table permanent mac-address type module/port设置永久设置永久MACMAC地址地址wg_sw_a#sh mac-addres

37、s-tableNumber of permanent addresses:1Number of restricted static addresses:0Number of dynamic addresses:4Address Dest Interface Type Source Interface List-00E0.1E5D.AE2FEthernet 0/2DynamicAll2222.2222.2222Ethernet 0/3Permanent All00D0.588F.B604FastEthernet 0/26 Dynamic All00E0.1E5D.AE2BFastEthernet

38、 0/26 Dynamic All00D0.5892.38C4FastEthernet 0/27 Dynamic Allwg_sw_a(config)#wg_sw_a(config)#mac-address-table permanent 2222.2222.2222 ethernet 0/3mac-address-table permanent mac-address type module/port设置永久设置永久MACMAC地址地址wg_sw_a(config)#mac-address-table restricted static mac-address type module/por

39、t src-if-list设置受限的静态设置受限的静态MACMAC地址地址wg_sw_a(config)#mac-address-table restricted static 1111.1111.1111 e0/4 e0/1wg_sw_a(config)#mac-address-table restricted static mac-address type module/port src-if-list设置受限的静态设置受限的静态MACMAC地址地址wg_sw_a#sh mac-address-tableNumber of permanent addresses:1Number of re

40、stricted static addresses:1Number of dynamic addresses:4Address Dest Interface Type Source Interface List-1111.1111.1111Ethernet 0/4StaticEt0/100E0.1E5D.AE2FEthernet 0/2 DynamicAll2222.2222.2222Ethernet 0/3Permanent All00D0.588F.B604FastEthernet 0/26 Dynamic All00E0.1E5D.AE2BFastEthernet 0/26 Dynami

41、c All00D0.5892.38C4FastEthernet 0/27 Dynamic Allwg_sw_a(config)#mac-address-table restricted static 1111.1111.1111 e0/4 e0/1wg_sw_a(config)#mac-address-table restricted static mac-address type module/port src-if-list设置受限的静态设置受限的静态MACMAC地址地址配置端口安全性配置端口安全性wg_sw_a(config-if)#将一个端口配置为一个有安全设定的端口将一个端口配置为一

42、个有安全设定的端口 定义该端口在定义该端口在MAC地址表中对应地址表中对应MAC地址的最多条数地址的最多条数可以定义可以定义1 到到132缺省为缺省为132port secure max-mac-count countwg_sw_a(config-if)#将一个端口配置为一个有安全限制的端口将一个端口配置为一个有安全限制的端口 定义该端口在定义该端口在MAC地址表中对应地址表中对应MAC地址的最多条数地址的最多条数可以定义可以定义1 到到132缺省为缺省为132wg_sw_a(config)#interface e0/4wg_sw_a(config-if)#port secure max-ma

43、c-count 1port secure max-mac-count count配置端口安全性配置端口安全性配置端口安全性配置端口安全性wg_sw_a#show mac-address-table securitywg_sw_a#show mac-address-table securityAction upon address violation:SuspendInterface Addressing Security Address Table Size-Ethernet 0/1 Disabled N/AEthernet 0/2 Disabled N/AEthernet 0/3 Disab

44、led N/AEthernet 0/4 Enabled 1Ethernet 0/5 Disabled N/AEthernet 0/6 Disabled N/AEthernet 0/7 Disabled N/AEthernet 0/8 Disabled N/AEthernet 0/9 Disabled N/AEthernet 0/10 Disabled N/AEthernet 0/11 Disabled N/AEthernet 0/12 Disabled N/Awg_sw_a#show mac-address-table securitywg_sw_a(config)#address-viola

45、tion suspend|disable|ignorewg_sw_a#show mac-address-table securityAction upon address violation:SuspendInterface Addressing Security Address Table Size-Ethernet 0/1 Disabled N/AEthernet 0/2 Disabled N/AEthernet 0/3 Disabled N/AEthernet 0/4 Enabled 1Ethernet 0/5 Disabled N/AEthernet 0/6 Disabled N/AE

46、thernet 0/7 Disabled N/AEthernet 0/8 Disabled N/AEthernet 0/9 Disabled N/AEthernet 0/10 Disabled N/AEthernet 0/11 Disabled N/AEthernet 0/12 Disabled N/A配置端口安全性配置端口安全性本章总结本章总结n二层交换机功能二层交换机功能n冗余的拓扑结构冗余的拓扑结构n生成树协议生成树协议n管理管理MAC地址表地址表作业作业n分组：根据实验机与学生数量确定实验小组分组：根据实验机与学生数量确定实验小组n利用以上所学知识完成利用以上所学知识完成STP练习练习,掌握掌握STP协议的协议的运行原理。运行原理。n利用以上所学知识完成交换机利用以上所学知识完成交换机MAC地址自动学习地址自动学习的练习。的练习。n利用以上所学知识完成交换机利用以上所学知识完成交换机MAC地址端口安全地址端口安全的练习。的练习。