項目1使用交換機實現(xiàn)技術部計算機的互聯(lián)項目描述相關知識項目規(guī)劃設計項目實施項目驗證項目拓展目錄項目描述項目描述Jan16公司新購置了一臺網(wǎng)關交換機，網(wǎng)絡管理員小蔡負責將公司中的PC連接到交換機，實現(xiàn)計算機的互聯(lián)。為此，小蔡需要了解交換機的基礎配置。項目拓撲如圖1-1所示。具體要求如下。（1）為技術部所有PC配置IP地址。（2）掌握交換機在命令行模式下的基本命令。（3）通過display命令查看交換機的基礎信息。圖1-1網(wǎng)絡拓撲圖相關知識1.1交換機簡介共享式以太網(wǎng)在擴展性能上很差，且隨著設備數(shù)量增加，發(fā)生沖突的概率也增加，因此它無法應對大型網(wǎng)絡。交換機正是基于這個背景被設計出來的。交換機工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它能識別以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的源和目標MAC地址，并將數(shù)據(jù)幀從與目的設備相連的端口轉(zhuǎn)發(fā)出去，而不會像集線器那樣向不需要這個數(shù)據(jù)幀的接口發(fā)送數(shù)據(jù)幀。如圖1-2所示，交換機收到PC1發(fā)送給PC2的數(shù)據(jù)幀后只會通過E2口發(fā)送出去，而不會發(fā)送給其他端口。因此，交換機的每一個端口都是一個獨立的沖突域，它們互不影響，且每個端口都可實現(xiàn)全雙工通信，這為大型網(wǎng)絡的組建提供了良好的擴展性和高傳輸帶寬。圖1-2交換機以端口隔離沖突域形成的交換型以太網(wǎng)1.1交換機簡介1.交換型以太網(wǎng)與廣播域交換機通過自己的接口來隔離沖突域，但并不表示交換型以太網(wǎng)中連接的設備之間只能實現(xiàn)一對一的數(shù)據(jù)交互，有時，局域網(wǎng)中的一臺終端設備確實需要向局域網(wǎng)中的所有其他終端設備發(fā)送消息。例如，在ARP請求通信中，一臺設備需要向同一個網(wǎng)絡中的所有其他設備發(fā)送消息，以獲取目標IP地址對應的MAC地址。這種一臺設備向同一個網(wǎng)絡中的所有其他設備發(fā)送消息的數(shù)據(jù)發(fā)送方式稱為廣播，為了實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)發(fā)方式而以網(wǎng)絡層或數(shù)據(jù)鏈路層廣播地址封裝的數(shù)據(jù)稱為廣播數(shù)據(jù)包或廣播幀，而廣播幀可達的區(qū)域則稱為廣播域。廣播域有二層廣播域和三層廣播域，二層廣播域是指廣播幀可達的范圍，在這一章只針對二層廣播域進行討論。由于廣播可達的區(qū)域傳統(tǒng)上就是一個局域網(wǎng)的范圍，因此一個局域網(wǎng)往往就是一個廣播域。交換機中廣播域和沖突域之間的關系如圖1-3所示。圖1-3交換機的廣播域與沖突域示意圖1.1交換機簡介2.交換機數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)方式交換機通過查看收到的每個數(shù)據(jù)幀的源MAC地址來學習每個接口連接設備的MAC地址，并將MAC地址與接口的映射信息存儲在被稱為“MAC地址表”的數(shù)據(jù)庫中。在初始狀態(tài)下，交換機的MAC地址表為空，其中并不包含任何條目。每當交換機通過自己的某個接口接收到一個數(shù)據(jù)幀時，它就會將這個數(shù)據(jù)幀的源MAC地址和接收到這個數(shù)據(jù)幀的接口編號作為一個條目保存在自己的MAC地址表中，同時在接收到這個數(shù)據(jù)幀時重置老化計時器的時間。這就是交換機為自己的MAC地址表動態(tài)添加條目的方式。圖1-4所示為交換機將入站數(shù)據(jù)幀的源MAC地址保存到了自己的MAC地址表中。圖1-4交換機添加MAC地址條目1.1交換機簡介在記錄了這樣一條MAC地址條目后，如果交換機再次通過同一個接口接收到以相同MAC地址為源MAC地址的數(shù)據(jù)幀，它就會用新的時間來更新這個MAC地址條目，確保這個目前仍然活躍的條目不會老化。但如果交換機在默認老化時間（300S）之內(nèi)都沒有通過這個接口再次接收到這個MAC地址發(fā)來的數(shù)據(jù)幀，它就會將這個老化的條目從自己的MAC地址表中刪除。網(wǎng)絡管理員也可以在交換機的MAC地址表中手動添加條目。網(wǎng)絡管理員靜態(tài)添加的MAC地址條目不僅優(yōu)先級高于交換機通過自己的端口動態(tài)學習到的條目，而且不受老化時間的影響，會一直保存在交換機的MAC地址表中。以上可以了解到交換機是如何添加、更新和刪除MAC地址表條目的。那么，交換機是如何使用MAC地址表將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)出去的呢？當一臺交換機通過自己的某個接口接收到一個單播數(shù)據(jù)幀時，它會查看這個數(shù)據(jù)幀的二層頭部信息，獲取該數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址，然后在自己的MAC地址表中查找該目的MAC地址，最后針對查找結(jié)果來處理該數(shù)據(jù)幀，這些結(jié)果有3種可能，其處理方式如下。1.1交換機簡介（1）在MAC地址表中找到了該目標MAC地址，且該數(shù)據(jù)幀的源MAC和目的MAC對應的端口號不同。交換機會將該數(shù)據(jù)幀從目標MAC對應的端口號轉(zhuǎn)發(fā)出去，圖1-5所示的通信中，交換機將會把PC0發(fā)給PC2的數(shù)據(jù)幀從E2端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。圖1-5交換機從指定端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀案例1.1交換機簡介（2）在MAC地址表中找到了該目標MAC地址，且該數(shù)據(jù)幀的源MAC地址和目的MAC地址對應的端口號相同。交換機會將該數(shù)據(jù)幀丟棄。在圖1-6所示的通信中，交換機E0所在的端口為一個沖突域，PC0和PC1在一個沖突域中，因此，交換機和PC1都會收到PC0發(fā)給PC1的數(shù)據(jù)包，由此，交換機并不需要處理該數(shù)據(jù)幀，會將該數(shù)據(jù)幀丟棄。圖1-6交換機丟棄數(shù)據(jù)幀案例1.1交換機簡介（3）在MAC地址表中沒有找到該目標MAC地址。由于交換機的MAC地址表中沒有記錄這個數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址，因此，它無法處理該數(shù)據(jù)幀。于是，交換機只能將該數(shù)據(jù)幀從所有其他端口發(fā)送出去（除了接收到幀的端口），這個過程稱為泛洪或廣播。在圖1-7所示的通信中，交換機在E0端口收到PC0發(fā)給PC3的數(shù)據(jù)幀，因為交換機的MAC地址表未找到PC3的MAC，因此，交換機將該數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到E1、E2和E3端口中去。圖1-7交換機泛洪/廣播數(shù)據(jù)幀案例1.1交換機簡介3.交換機系統(tǒng)的啟動過程華為交換機的VRP軟件系統(tǒng)由網(wǎng)絡操作系統(tǒng)軟件（InternetOperatingSystem,IOS）和啟動只讀存儲器軟件(BootRead-OnlyMemory,BootROM)組成，其中BootROM由基本BootROM軟件和擴展BootLoad軟件組成。交換機上電后，先運行基本BootROM軟件進行硬件自檢，再引導運行BootLoad軟件，等待硬件初始化后顯示交換機的硬件參數(shù)，由BootLoad軟件引導加載系統(tǒng)軟件和交換機的配置文件，正常加載后進入到系統(tǒng)的CLI界面。交換機系統(tǒng)啟動的流程圖1-8所示。圖1-8交換機系統(tǒng)啟動的流程1.2交換機的基本設置按照交換機是否可以配置與管理，可以將交換機分為網(wǎng)管交換機和不可網(wǎng)管交換機。不可網(wǎng)管交換機不具有網(wǎng)絡管理功能，沒有配置接口，典型外觀如圖1-9所示。圖1-9不可網(wǎng)管交換機的典型外觀1.2交換機的基本設置可網(wǎng)管交換機具備網(wǎng)絡管理、網(wǎng)絡監(jiān)控、端口監(jiān)控、VLAN劃分等功能，它具有專門的配置端口——Console端口，帶Console端口的可網(wǎng)管交換機的典型外觀如圖1-10所示。本節(jié)將重點介紹可網(wǎng)管交換機的端口速率和雙工模式的配置、查看交換機MAC地址映射表等內(nèi)容。圖1-10帶Console接口的可網(wǎng)管交換機的典型外觀1.2交換機的基本設置（1）速率與雙工模式客戶端接入到交換機后，其轉(zhuǎn)發(fā)速率很大程度上取決于交換機接口的速率和雙工模式。交換機端口的速率是指這個端口每秒能夠轉(zhuǎn)發(fā)的比特數(shù)，這個參數(shù)的單位是bit/s。交換機的端口的最大速率取決于該交換機端口的物理帶寬，例如，一臺千兆交換機的端口能夠設置的速率上限就是1Gbit/s，那么網(wǎng)絡管理員可以設置的該端口的速率最大值不能超過1Gbit/s。雙工模式是指端口傳輸數(shù)據(jù)的方向性。如果一個端口工作在全雙工模式（Full-Duplex）下，那么表示該端口的網(wǎng)絡適配器可以同時在收、發(fā)兩個方向上傳輸和處理數(shù)據(jù)。而如果一個端口工作在半雙工模式（Half-Duplex）下，那么代表數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送不能同時進行。顯然，數(shù)據(jù)收發(fā)是一個雙邊的問題，因此一個傳輸介質(zhì)所連接的所有端口必須都被設置為同一種雙工模式。1.2交換機的基本設置在交換型以太網(wǎng)中，只通過線纜連接了一臺設備（網(wǎng)絡適配器）的交換機端口將默認工作在全雙工模式下，而這種工作在全雙工模式下的端口是沒有沖突域的，它們也可以與對端適配器同時發(fā)送數(shù)據(jù)而不用擔心線纜上因信號疊加而產(chǎn)生沖突，此時這個端口的載波偵聽多路訪問機制也不會啟用；如果一個交換機端口連接的是共享型介質(zhì)，那么這個交換機端口就只能工作在半雙工模式下，這個共享型介質(zhì)所連接的所有網(wǎng)絡適配器（其中也包括這個交換機端口）共同構成了一個沖突域，此時這個交換機端口的載波偵聽多路訪問機制也會啟用。除雙工模式外，傳輸介質(zhì)兩側(cè)端口的工作速率也要相互一致，否則無法實現(xiàn)通信。（2）MAC地址表交換機的MAC地址表存儲了交換機端口和終端MAC地址的映射關系，網(wǎng)絡管理員可以查看交換機的MAC地址表信息、添加MAC地址表靜態(tài)條目、修改MAC地址動態(tài)條目的老化時間等配置。1.3登錄交換機使用Console線纜來連接交換機或路由器的Console口與計算機的COM口，這樣就可以通過計算機實現(xiàn)本地調(diào)試和維護。交換機和路由器的Console口是一種符合RS232串口標準的RJ45端口。目前大多數(shù)臺式電腦提供的COM口都可以與Console口連接。筆記本電腦一般不提供COM口，需要使用USB到RS232的轉(zhuǎn)換端口。交換機的Console口如圖1-11所示。圖1-11交換機的console端口1.3登錄交換機很多終端模擬程序都能發(fā)起Console連接，例如，可以使用SecureCRT程序連接到交換機，如上圖所示。使用SecureCRT程序連接交換機時，必須設置端口參數(shù)。表1-1是端口參數(shù)設置的示例，如果對參數(shù)值做了修改，需要恢復默認參數(shù)值。完成設置以后，點擊“確定”按鈕即可將SecureCRT與交換機建立連接。在缺少SecureCRT程序的計算機上，可以使用puTTY或超級終端程序發(fā)起Console連接，并連接到交換機，配置參數(shù)與表1-1一致。參數(shù)值位/秒9600數(shù)據(jù)位8奇偶校驗無停止位1數(shù)據(jù)流控制無表1-1COM口參數(shù)設置示例1.4命令行基礎1．命令行視圖交換機分層的命令結(jié)構定義了很多命令行視圖，每條命令只能在特定的視圖中執(zhí)行。常見的命令視圖有用戶視圖、系統(tǒng)視圖、端口視圖、協(xié)議視圖。每個命令都注冊在一個或多個命令視圖下，用戶只有先進入這個命令所在的視圖，才能運行相應的命令。進入到交換機系統(tǒng)的配置界面后，最先出現(xiàn)的視圖是用戶視圖。在該視圖下，用戶可以查看設備的運行狀態(tài)和統(tǒng)計信息。若要修改系統(tǒng)參數(shù)，用戶必須進入系統(tǒng)視圖。用戶還可以通過系統(tǒng)視圖進入其他的功能配置視圖，如端口視圖和協(xié)議視圖。通過提示符可以判斷當前所處的視圖，例如：“<>”表示用戶視圖，“[]”表示除用戶視圖以外的其它視圖。1.4命令行基礎2．命令行功能為了簡化操作，系統(tǒng)提供了快捷鍵，使用戶能夠快速執(zhí)行操作。如CTRL+A可以把光標移動到當前命令行的最前端。完整的快捷鍵功能如表1-2所示。表1-2命令行快捷鍵功能命令功能CTRL+A把光標移動到當前命令行的最前端CTRL+C停止當前命令的運行CTRL+Z回到用戶視圖CTRL+]終止當前連接或切換連接CTRL+B將光標向左移動一個字符。CTRL+D刪除當前光標所在位置的字符。CTRL+E將光標移動到當前行的末尾。1.4命令行基礎命令功能CTRL+F將光標向右移動一個字符。CTRL+H刪除光標左側(cè)的一個字符。CTRL+N顯示歷史命令緩沖區(qū)中的后一條命令。CTRL+P顯示歷史命令緩沖區(qū)中的前一條命令。CTRL+W刪除光標左側(cè)的一個字符串。CTRL+X刪除光標左側(cè)所有的字符。CTRL+Y刪除光標所在位置及其右側(cè)所有的字符。ESC+B將光標向左移動一個字符串。ESC+D刪除光標右側(cè)的一個字符串。ESC+F將光標向右移動一個字符串。續(xù)表項目規(guī)劃設計項目規(guī)劃設計本項目需要先為計算機配置IP地址，并記錄各PC的MAC地址，然后驗證PC間能否相互通信。計算機通常通過IP相互通信，交換機作為計算機的互聯(lián)設備，使用的是MAC地址通信，它依賴于端口與MAC地址映射表工作，因此本項目可以通過兩個任務完成：（1）在計算機上配置IP地址，并驗證IP和MAC地址已配置。（2）在交換機上查看MAC地址映射表，驗證PC間是否通信正確。項目規(guī)劃設計端口規(guī)劃表和IP地址規(guī)劃表,如表1-3和表1-4所示。表1-3項目1端口規(guī)劃表1-4項目1IP地址規(guī)劃本端設備端口號對端設備SW1Eth0/0/1PC1SW1Eth0/0/2PC2SW1Eth0/0/3PC3計算機IP地址MAC地址PC1192.168.10.1/2454-89-98-CA-03-58PC2192.168.10.2/2454-89-98-6F-0A-10PC3192.168.10.3/2454-89-98-AE-46-88項目實施任務1-1在計算機上配置IP地址任務1-1在計算機上配置IP地址任務描述根據(jù)表1-2，為PC1、PC2及PC3配置好相應的IP地址后，在計算機命令行下使用【ipconfig/all】命令查看IP地址和MAC地址是否正確配置。。任務實施在PC1上配置網(wǎng)卡的IP地址配置結(jié)果如圖1-11所示。同理完成其他PC的IP地址配置。圖1-11PC1IP地址配置任務1-1在計算機上配置IP地址任務驗證（1）在PC1上使用【ipconfig/all】命令查看MAC地址配置，配置命令如下。PC1>ipconfig/all//顯示本機TCP/IP配置的詳細信息

本地連接:

連接特定的DNS后綴.......:

描述...............:RealtekUSBGbEFamilyController

物理地址.............:54-89-98-CA-03-58DHCP已啟用...........:否

自動配置已啟用..........:是IPv4地址............:192.168.10.1(首選)

子網(wǎng)掩碼............:255.255.255.0

默認網(wǎng)關.............:TCPIP上的NetBIOS.......:已啟用任務1-1在計算機上配置IP地址任務驗證（2）在PC2上使用【ipconfig/all】命令查看MAC地址配置，配置命令如下。PC2>ipconfig/all

本地連接:

連接特定的DNS后綴.......:

描述...............:RealtekUSBGbEFamilyController

物理地址.............:54-89-98-6F-0A-10DHCP已啟用...........:否

自動配置已啟用..........:是IPv4地址............:192.168.10.2(首選)

子網(wǎng)掩碼............:255.255.255.0

默認網(wǎng)關.............:TCPIP上的NetBIOS.......:已啟用任務1-1在計算機上配置IP地址任務驗證（3）在PC3上使用【ipconfig/all】命令查看MAC地址配置，配置命令如下。PC3>ipconfig/all

本地連接:

連接特定的DNS后綴.......:

描述...............:RealtekUSBGbEFamilyController

物理地址.............:54-89-98-AE-46-88DHCP已啟用...........:否

自動配置已啟用..........:是IPv4地址............:192.168.10.3(首選)

子網(wǎng)掩碼............:255.255.255.0

默認網(wǎng)關.............:TCPIP上的NetBIOS.......:已啟用任務1-2

在交換機上查看MAC地址映射表任務1-2在交換機上查看MAC地址映射表任務描述在交換機端口使用【display】命令查看MAC地址，驗證交換機端口是否學習到對應計算機的MAC地址。任務實施（1）在交換機上使用【displaymac-address】命令，查看交換機與計算機之間連接的端口對應MAC地址，配置命令如下。計算機沒有進行Ping測試之前，交換機沒有收到任何數(shù)據(jù)包，因此沒有學習到端口的MAC地址。<Huawei>system-view//進入系統(tǒng)視圖[Huawei]displaymac-address//查看MAC地址表項任務1-2在交換機上查看MAC地址映射表（2）使用PC1計算機PingPC2計算機，配置命令如下，結(jié)果顯示PC1和PC2通信正常。PC1>ping192.168.10.2

Ping192.168.10.2:32databytes,PressCtrl_CtobreakFrom192.168.10.2:bytes=32seq=1ttl=128time=32msFrom192.168.10.2:bytes=32seq=2ttl=128time=46msFrom192.168.10.2:bytes=32seq=3ttl=128time=47msFrom192.168.10.2:bytes=32seq=4ttl=128time=31msFrom192.168.10.2:bytes=32seq=5ttl=128time=31ms

---192.168.10.2pingstatistics---5packet(s)transmitted5packet(s)received0.00%packetlossround-tripmin/avg/max=31/37/47ms任務1-2在交換機上查看MAC地址映射表任務驗證在交換機上使用【displaymac-address】命令，查看交換機的MAC地址映射表，可以看到交換機已經(jīng)學習到PC1和PC2的MAC地址信息。配置命令如下?？梢钥吹浇粨Q機已經(jīng)學習到了PC1和PC2的MAC地址[Huawei]displaymac-addressMACaddresstableofslot0:-------------------------------------------------------------------------------MACAddressVLAN/PEVLANCEVLANPortTypeLSP/LSR-IDVSI/SIMAC-Tunnel-------------------------------------------------------------------------------5489-98ca-03581--Eth0/0/1dynamic0/-5489-986f-0a101--Eth0/0/2dynamic0/--------------------------------------------------------------------------------Totalmatchingitemsonslot0displayed=3項目驗證項目驗證（1）使用PC1PingPC3，配置命令如下，結(jié)果顯示PC1和PC3通信正常。PC1>ping192.168.10.3

Ping192.168.10.3:32databytes,PressCtrl_CtobreakFrom192.168.10.3:bytes=32seq=1ttl=128time=47msFrom192.168.10.3:bytes=32seq=2ttl=128time=31msFrom192.168.10.3:bytes=32seq=3ttl=128time=47msFrom192.168.10.3:bytes=32seq=4ttl=128time=31msFrom192.168.10.3:bytes=32seq=5ttl=128time=47ms

---192.168.10.3pingstatistics---5packet(s)transmitted5packet(s)received0.00%packetlossround-tripmin/avg/max=31/40/47ms項目驗證（2）在交換機上使用【displaymac-address】命令，查看交換機的MAC地址映射表，可以看到交換機已經(jīng)學習到PC1、PC2和PC3的MAC地址信息。配置命令如下。[Huawei]displaymac-addressMACaddresstableofslot0:-------------------------------------------------------------------------------MACAddressVLAN/PEVLANCEVLANPortTypeLSP/LSR-IDVSI/SIMAC-Tunnel-------------------------------------------------------------------------------5489-98ca-03581--Eth