第6章交换机及其配置

选择题 17~20题综合题第2题（配置命令语句）约占10分

6.1 交换机的基本概念

基本概念
- 基于MAC地址识别，工作在数据链路层
- 根据进入端口数据帧中的MAC地址进行数据帧的过滤、转发
- 星状网络
基本功能
- 建立和维护一个表示MAC地址与交换机端口对应关系的交换表
- 在发送节点和接受节点之间建立一条虚连接
- 完成数据帧的转发或过滤

6.2 交换表的内容

交换表主要包括目的MAC地址、与目的MAC地址对应的交换机端口号以及它所属的虚拟子网。其中，虚拟子网用VLAN ID标识。

小型交换机的交换表
- show mac-address-table
- 例如 70f3.950c.1e07 Dynamic 100 Fast Ethernet10/3
大型交换机的交换表
- show cam dynamic
- 例如 100 f0-de-f120-42cb 2/5[ALL]

6.3 交换机的交换模式

交换方式分类：静态交换、动态交换

动态交换：快速转发、碎片丢弃、存储转发

快速转发（直通）
- 接收到帧的前14个字节，也就是帧中6个字节的目的地址后便立即转发
- 优点：交换时间短、时延低、交换速度快
- 缺点：不能进行检错纠错、速度匹配和流量控制，可靠性较差
- 适合小型交换机
碎片丢弃
- 先过滤造成大部分数据包错误的冲突片
- 检查数据包的长度是否够64字节，小于64视为碎片
- 优点：过滤了冲突碎片，提供了网络传速的效率和带宽的利用率
存储转发
- 将接收到的整个数据帧保存在缓冲区，进行循环冗余码校验后再转发
- 优点：进行链路差错校验、可靠性较高、能有效地改善网络性能
- 缺点：处理的时延大，交换速度相对较慢

6.4 虚拟局域网技术VLAN

特征
- 工作在数据链路层
- 隔离广播信息，每个VLAN为一个广播域
- 每个VLAN都具有唯一的子网号
- 不同的VLAN中的主机必须通过路由器或者三层交换机，才能实现相互通信
标识
- VLAN ID和VLAN name标识
- VLAN ID
  - IEEE 802.1Q规定，VLAN ID用12位表示，可以支持4096个VLAN
  - 1~1005标准范围，1006~1024位保留范围，1025~4096是扩展范围
  - 一部分交换机只支持标准范围，能用于以太网的为1~1000，1002~1005为FDDI和令牌环网
- VLAN name
  - 用32个字符表示，可以是字母和数字
  - 默认为VLAN00XXX（“XXX为VLAN ID”）

6.5 生成树协议STP

基本概念
- 二层链路管理协议，允许在链路中提供冗余路径
- IEEE 802.1D是最早的STP的标准，提供了动态冗余切换机制，是目前最为流行、应用最广泛的STP标准
- 运行在交换机和网桥设备上
工作原理
通过交换机之间传递网桥协议数据单元（BPDU），并运行生成树算法（STA)
BPDU相关内容
包括：Root ID、Root Path Cost、Bridge ID、Port ID、Hello time、Max Age
- 配置信息的配置BPDU（不超过35个字节）
- 拓扑变化信息的拓扑变化通知BPDU（不超过4个字节）
Bridge ID
- 8个字节标识，前2个字节为优先级值，后6个字节为交换机MAC地址
- 一般Bridge ID值最小的成为根网桥或根交换机
- 优先级值越小，优先级越高
- 优先级取值范围为0~61440，增量为4096，默认为32768
- 优先级设置为8189，优先级高
- 优先级相同时，MAC的值最小的为根网桥
- 交换机每2秒定时发送一次BPDU，当拓扑变化或故障时，也会发送

6.6 交换机配置

配置方式
- 使用控制Console端口配置交换机（刚出厂第一次配置）
- 使用Telnet，常用于远程配置，要求已经连接到网上，已配置了交换机的设备管理地址
- 使用浏览器IE配置，用于交换机b诶设置成Web服务器
配置系统信息
- 基本配置一般通过使用Console配置方式完成，主要配置主机名、超级用户口令、设备管理地址、远程登录口令
- 常考设置系统时间、配置设备管理IP地址
设置系统时间
- Catalyst OS 35系列 clock set hh:mm:ss day month year
- Catalyst OS 65系列 set time [day of week] [mm/dd/yyyy] [hh:mm:ss]
配置IP地址
- Catalyst OS 35系列
  - 配置IP地址：ip address <IP地址> <子网掩码>
- 配置缺省路由：ip default-gateway<缺省路由IP地址>
  - 备注：VLAN 1是用于设备管理的缺省VLAN
- Catalyst OS 65系列
  - 配置IP地址：set interface sc0 <IP地址> <子网掩码> <直接广播地址>
  - 配置缺省路由：set ip route 0.0.0.0 <缺省路由IP地址>
配置端口
- Catalyst OS 35系列
  1. 描述信息
    - 进入配置模式 interface f0/1
    - 配置描述信息 description To-Webserver
  2. 关闭与开启
    - 进入配置模式 interface f0/1
    - 关闭 shutdown
    - 开启 no shutdown
  3. 通信方式
    - 自适应 duplex auto
    - 全双工 duplex full
    - 半双工 duplex half
  4. 传输速率
    - 自适应 auto
    - 10Mbit/s速率 speed 10
    - 100Mbit/s速率 speed 100
    - 1000Mbit/s速率 speed 1000
- Catalyst OS 65系列
  1. 描述信息
    set port name <mod/port> <name> name为端口描述
  2. 关闭与开启
    - 关闭 set port disable <mod/port>
    - 开启 set port enable <mod/port>
  3. 通信方式
    - 全双工 set port duplex <mod/port> full
    - 半双工 set port duplex <mod/port> half
  4. 传输速率
    - 自适应 set port speed <mod/port> auto
    - 10Mbit/s速率 set port speed <mod/port> 10
    - 100Mbit/s速率 set port speed <mod/port> 100
    - 1000Mbit/s速率 set port speed <mod/port> 1000

6.7 交换机VLAN的配置

VLAN的建立和删除
- Catalyst OS 35系列
  - vlan data
  - 建立 vlan <vlan ID> name <vlan name>
  - 删除 no vlan <vlan ID>
  - 修改同建立
- Catalyst OS 65系列
  - 建立 set vlan <vlan ID> name <vlan name>
  - 删除 clear vlan <vlan ID>
  - 修改同建立
VLAN Trunk的配置
- Catalyst OS 35系列
  1. 进入端口配置模式 configure terminal || int f0/24
  2. 配置VLAN Trunk 模式 switchport mode trunk
  3. 封装VLAN协议
    - 802.1Q模式 switchport trunk encapsulation dot1q
    - ISL协议 switchport trunk encapsulation isl
    - 自动协商 switchport trunk encapsulation negotiate P
  4. 设置允许中继的VLAN
    - 允许 switchport trunk allowed vlan <vlan ID>
    - 不允许 switchport trunk allowed vlan except <vlan ID>
- Catalyst OS 65系列
  1. 配置VLAN Trunk模式，封装VLAN协议
    set trunk <mod/port> <mode> <type>
    例如 set trunk 1/24 on dot1q
  2. 设置允许中继的VLAN
    - 允许 set trunk <mod/port> vlan <vlan ID>
    - 不允许 clear trunk <mod/port> <vlan ID>
VTP的配置
VTP主要用于管理在同一个域的网络范围内VLANs的建立、删除和重命名
配置VTP的任务主要有两个：建立VTP域、设置VTP的工作模式
- VTP Server：只设一个，维护该VTP域中所有VLAN信息列表，可以建立、删除或修改VLAN
- VTP Client：也维护VLAN列表，VLAN信息是从VTP Server学习到的，并且不具有建立、删除或修改VLAN的功能
- VTP Transparent：相当于一个独立的交换机，只能建立、删除和修改本机上的VLAN信息
- Catalyst OS 35系列
  1. 配置VTP域名
    - 进入工作模式 configure terminal
    - vtp domain TEST（TEST为域名）
  2. 配置工作模式
    - vtp mode server
    - vtp mode client
    - vtp mode transparent
- Catalyst OS 65系列
  1. 配置VTP域名 set vtp domain TEST（TEST为域名）
  2. 配置工作模式
    - set vtp mode server
    - set vtp mode client
    - set vtp mode transparent
为交换机端口分配VLAN
- Catalyst OS 35系列
  1. 进入端口配置模式 configure terminal || int f0/24
  2. 为端口分配VLAN switchport access vlan <vlan ID>
- Catalyst OS 65系列
  set vlan <vlan ID> <mod/port>

6.8 交换机STP的配置

配置生成树优先
- Catalyst OS 35系列
  spanning-tree vlan <vlans> priority <0~61440>
- Catalyst OS 65系列
  set spantree priority <0~61440>
配置生成树可选功能
- 快速解题

BackboneFast：网中链路失效时
- UplinkFast：直连链路失效时
PortFast：只适用于端口连接单个主机时
- BPDU Filter：强行要求端口转为转发状态
- BackboneFast 阻塞端口不再等待这段时间，而是直接将端口由侦听和学习状态转换为转发状态
  - Catalyst OS 35系列
    spanning-tree BackboneFast
  - Catalyst OS 65系列
    开启 set spantree backbonefast enable
    关闭 set spantree backbonefast disable
- UplinkFast 拓扑结构发生变化和完成负载均衡的时候，提供快速收敛
  - Catalyst OS 35系列
    spanning-tree UplinkFast
  - Catalyst OS 65系列
    set spantree UplinkFast enable
- PortFast 跳过正常生成树操作，加快终端工作站接入到网络中的速度，直接从阻塞状态进入到转发状态
  - Catalyst OS 35系列
    spanning-tree portfast default
  - Catalyst OS 65系列
    set spantree portfast <mod/port> enable
    set spantree portfast <mod/port> disable
    set spantree portfast <mod/port> default
- BPDU Filtering 停止发送BPDUs，立刻将端口状态转换为转发状态
  - Catalyst OS 35系列
    spanning-tree portfast bpdufilter default
  - Catalyst OS 65系列
    set spantree portfast bpdufilter <mod/port> enable
    set spantree portfast bpdufilter <mod/port> disable
    set spantree portfast bpdufilter <mod/port> default

第6章 交换机及其配置 ​

6.1 交换机的基本概念 ​

6.2 交换表的内容 ​

6.3 交换机的交换模式 ​

6.4 虚拟局域网技术VLAN ​

6.5 生成树协议STP ​

6.6 交换机配置 ​

6.7 交换机VLAN的配置 ​

6.8 交换机STP的配置 ​

预览:

第6章交换机及其配置

6.1 交换机的基本概念

6.2 交换表的内容

6.3 交换机的交换模式

6.4 虚拟局域网技术VLAN

6.5 生成树协议STP

6.6 交换机配置

6.7 交换机VLAN的配置

6.8 交换机STP的配置