1、以太網(wǎng)交換基礎,中國移動通信集團湖北有限公司,物理層: Ethernet/802.3,Hub,Hosts,Host,802.3u-100BastT,10BaseTTwisted Pair 802.3i,802.3z GE 802.3ab GE over twisted pair 802.3ae 10GE 802.3af POE,物理層hub,A,B,C,D,Physical,所有設備在同一個沖突域內(nèi) 所有設備在同一個廣播域內(nèi) 共享帶寬,沖突域,更多的主機將會有更多沖突 使用CSMA/CD（載波偵聽多路接入/沖突檢測）,每段為一個沖突域 在同一個廣播域中,Data Link,交換機和橋工作在數(shù)據(jù)

2、鏈路層上,OR,1,2,3,1,2,交換機,每段有各自的沖突域 廣播發(fā)向所有的段,共享內(nèi)存,交換,Hubs vs. 交換機,以太網(wǎng),同時只能一個設備發(fā)送數(shù)據(jù),Hub,所有節(jié)點共享總線,以太網(wǎng)交換機,每個節(jié)點獨占帶寬,Backbone,多個設備同時發(fā)送數(shù)據(jù),MAC 地址,MAC地址固化在網(wǎng)卡的ROM中,24 bits,24 bits,0000.0c12. 3456,Vendor Code,Serial Number,ROM,RAM,什么是 2層 Switch,基于MAC轉(zhuǎn)發(fā)表轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包 處于OSI模型的數(shù)據(jù)鏈路層 通過檢查源地址來學習工作站的位置,Data from A to B,Data fr

3、om B to A,Data from B to A,Data from A to C,3,地址學習 - Address learning 轉(zhuǎn)發(fā)決定 - Forward decision 環(huán)路檢測 - Loop avoidance,交換機3個功能,Cut-Through 交換機只檢查數(shù)據(jù)幀目的地地址，然后立即轉(zhuǎn)發(fā),Fragment-Free 交換機檢查數(shù)據(jù)幀的前 64 bytes, 然后立即轉(zhuǎn)發(fā),Store and Forward 在轉(zhuǎn)發(fā)前將整個數(shù)據(jù)幀緩存在緩存中，當檢查完整個數(shù)據(jù)幀才轉(zhuǎn)發(fā),交換機的轉(zhuǎn)發(fā)方式,交換機如何學習主機地址的?,Initial MAC address table is

4、empty 初始的MAC表是空的,MAC address table,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,E0,E1,E2,E3,A,B,C,D,主機A發(fā)送一個數(shù)據(jù)楨到主機C 通過這個數(shù)據(jù)楨主機A的MAC地址被E0這個端口學習到，并緩存到MAC表中 這個數(shù)據(jù)楨從主機A到主機C的被flood到除了E0端口外的其他端口,MAC address table,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,E0: 0260.8c01.1111,E0

5、,E1,E2,E3,D,C,B,A,交換機如何學習主機地址的?,主機D發(fā)送一個數(shù)據(jù)楨到主機C 通過這個數(shù)據(jù)楨主機D的MAC地址被E3這個端口學習到，并緩存到MAC表中 這個數(shù)據(jù)楨從主機D到主機C的被flood到除了E3端口外的其他端口(unknown unicasts are flooded),MAC address table,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,E0: 0260.8c01.1111,E3: 0260.8c01.4444,E0,E1,E2,E3,D,C,A,B,交換機如何學習主機地址的?,交換

6、機如何過濾數(shù)據(jù)包,主機A發(fā)送一個數(shù)據(jù)楨到主機C 目的地地址在MAC表中存在, 因此這個數(shù)據(jù)楨不會被 flooded,E0: 0260.8c01.1111,E2: 0260.8c01.2222,E1: 0260.8c01.3333,E3: 0260.8c01.4444,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,E0,E1,E2,E3,X,X,D,C,A,B,MAC address table,主機D發(fā)送一個廣播或是多播的數(shù)據(jù)楨。 廣播或是多播的數(shù)據(jù)楨被flooded 到除了原始發(fā)起端口外所有的端口,0260.8c01.

7、1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,E0,E1,E2,E3,D,C,A,B,E0: 0260.8c01.1111,E2: 0260.8c01.2222,E1: 0260.8c01.3333,E3: 0260.8c01.4444,MAC address table,廣播或組播,冗余拓撲設計,冗余的拓撲結(jié)構(gòu)可以消除單點故障 但是冗余的拓撲結(jié)構(gòu)可能造成廣播風暴, 多楨重傳, MAC表不穩(wěn)定,Segment 1,Segment 2,Server/host X,Router Y,廣播風暴,Segment 1,Segment 2,Server

8、/host X,Router Y,Broadcast,Switch A,Switch B,Host X sends a Broadcast,廣播風暴,Segment 1,Segment 2,Server/host X,Router Y,Broadcast,Switch A,Switch B,Host X sends a Broadcast,廣播風暴,Segment 1,Segment 2,Server/host X,Router Y,Broadcast,Switches continue to propagate broadcast traffic over and over,Switch A

9、,Switch B,Segment 1,Segment 2,Server/host X,Router Y,Switch A,Switch B,多幀復制,Host X 發(fā)送單播給 router Y Router Y 將受到兩遍,廣播,復雜的環(huán)境會造成復雜的循環(huán)情況,服務器,工作站,Loop,Loop,Loop,多重循環(huán),解決方案Spanning Tree Protocol,每個網(wǎng)絡一個根橋 每個非根橋的設備一個根端口 每段一個指定端口 阻止循環(huán),x,Designated port (F),Root port (F),Designated port (F),Nondesignated port (

10、B),Root bridge,Nonroot bridge,SW X,SW Y,100baseT,10baseT,Bpdu = Bridge Protocol Data Unit (default = sent every two seconds) Root bridge = Bridge with the lowest bridge ID Bridge ID = 在上圖中，哪臺交換機是被選舉成根橋呢?,Spanning Tree 根橋的選擇方法,Spanning-Tree 鏈路的代價值cost,SW X 是 root bridge SW Y 需要選擇一個根端口 那個端口是 SW Y上的根端口

11、? FastEthernet total cost = 0 + 19 Ethernet total cost = 0 + 100,Spanning Tree 根端口選擇方法,Ethernet,Fast Ethernet,RP,Spanning Tree 指定端口的選擇,Ethernet,Fast Ethernet,RP,DP,DP,Switch X 是根橋. 所有跟橋上的端口都是指定端口. 每個網(wǎng)段只有一個指定端口,Spanning tree端口的不同狀態(tài)的轉(zhuǎn)換 :,Spanning-Tree 端口的狀態(tài)變化,Spanning-Tree 舉例,常見高速以太網(wǎng),100BaseFX 100Base

12、TX Gigabit Ethernet 10 Gigabit Ethernet,VLAN 概括,分段 靈活 安全,3rd floor,2nd floor,1st floor,SALES,HR,ENG,VLAN = 廣播域 = 邏輯網(wǎng)絡 (子網(wǎng)),VLAN 中繼,Switch B,Green VLAN,Black VLAN,Red VLAN,Trunk,Fast Ethernet,每個邏輯的VLAN就象一個隔離的網(wǎng)段 VLAN可以跨越交換機 通過Trunk實現(xiàn)跨越交換機,802.1q Trunk 中繼,采用ASIC實現(xiàn) 終端不需要知道Trunk 路由器和交換機都需要支持,Trunk,VLAN T

13、ag added by incoming port,VLAN Tag stripped by forwarding port,Inter-Switch Link carries VLAN identifier,單向鏈路探測UDLD,Tx,Tx,Rx,Rx,單向鏈路的情況發(fā)生在當本端設備發(fā)送的流量被對方收到， 但是不能收到對方發(fā)送過來的流量，可能是光纖單通等情況,UDLD 協(xié)議,周期性的UDLD packets 發(fā)送,UDLD echo packets 回來,UDLD 是個2層的協(xié)議 UDLD 判斷設備兩端流量是否是雙向的 周期性的UDLD packets 發(fā)送到對方 在指定時間內(nèi)沒有收到ech

14、o response ，這個link 會關(guān)閉 UDLD 必須在兩端同時生效,EtherChannel 技術(shù),提供負載均衡和冗余備份 提高鏈路的帶寬 交換機，路由器，主機都支持這種技術(shù),EtherChannel,100/1000 Ethernet 2,100/1000 Ethernet 1,A,B,EtherChannel,帶寬選項,可以平滑過渡到更高的帶寬 同時具有更大的靈活性 在運行 STP, Routing Protocols等協(xié)議上可以被看成一根link Catalyst 系列和Cisco IOS的特性,Ethernet/ Fast Ethernet,10,100 Mbps,200, 800 Mbps,2, 8 Gbps,1 Gbps,Fast EtherChannel,Gigabit Ethernet,Gigabit EtherChannel,10 Gbps,10 Gigabit Ethernet,80 Gbps,10 Gigabit EtherChannel,交換機端口分析 (SPAN),SPAN 的功能就是將源端口的入向或是出向流量復制到SPAN 目的地端口,出方向 SPAN - SPAN源端口發(fā)送的流量 會被發(fā)送到SPAN 目的地端口,入方向 SPAN SPAN源端口收到的流量 會被發(fā)送到SPAN