第2章交換技術學習目標通過本章的學習，希望您能夠：理解數據鏈路層的MAC子層和LLC子層理解以太網的工作原理和發展掌握以太網的幀格式掌握交換機的工作原理了解交換機的結構掌握初始配置交換機的方法本章內容數據鏈路層的MAC子層和LLC子層以太網交換基礎啟動交換機課程議題數據鏈路層的MAC子層和LLC子層數據鏈路層的MAC子層和LLC子層為了降低局域網的數據鏈路層的復雜度，將其分成兩個子層：邏輯鏈路控制（MAC）子層媒體訪問控制（LLC）子層媒體訪問控制子層制定如何使用傳輸媒體的通信協議，主要功能有：數據幀的封裝和解封裝，包括尋址和錯誤檢測介質的管理，包含介質分配（避免碰撞）和競爭裁決（碰撞處理）設置網絡設備的硬件地址，用以識別物理設備IEEE802標準中為MAC地址MAC地址的結構由48位二進制數組成，通常表示為12個16進制數前24位是廠商識別碼，后24位是節點標識符分為三類：單播：第1個字節的最低位為0，可作為目的地址和源地址組播：第1個字節的最低位為1，僅能作為目的地址廣播：48位全部為1邏輯鏈路控制子層控制信號交換和數據流量，解釋上層通信協議傳來的命令并且產生響應克服數據在傳送的過程中可能發生的種種問題對上層可以提供面向連接或者無連接的服務IEEE802系列標準中只制定了一種LLC子層標準，屏蔽不同MAC子層之間的差異本章內容數據鏈路層的MAC子層和LLC子層以太網交換基礎啟動交換機課程議題以太網以太網概述20世紀70年代產生于施樂公司最初的以太網使用粗同軸電纜為傳輸介質，為共享式以太網，會產生沖突利用CSMA/CD算法解決共享信道內的信道爭用問題1978年，DEC公司、Intel公司和Xerox擬定了一個針對10Mbps以太網的標準，成為DIX標準1983年，DIX標準演變成IEEE802.3標準隨著以太網技術的發展，百兆、千兆、萬兆的標準相繼出臺共享信道內的沖突問題沖突任意時刻信道只能傳輸一路數據每臺主機發出的數據可以被其他所有主機所接收如果有兩臺主機同時發送數據，則產生沖突CSMA/CDCSMA/CD：帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問（CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDerect）載波偵聽：發送結點在發送數據之前，必須偵聽傳輸介質（信道）是否處于空閑狀態。多路訪問：具有兩種含義，既表示多個結點可以同時訪問信道，也表示一個結點發送的數據可以被多個結點所接收。沖突檢測：發送結點在發出數據的同時，還必須監聽信道，判斷是否發生沖突CSMA/CD主機在發送數據前監聽信道，如果空閑，則發送；如果忙，則退避等待如果兩臺主機同時監聽到信道空閑并發生數據，則發生沖突沖突發送阻塞信號并退避等待CSMA算法非堅持算法如果傳輸信道是空閑的，則可以立即發送如果信道是忙的，則等待一個由概率分布決定的隨機重發延遲后，再重復前一步驟1-堅持算法如果傳輸信道空閑的，則可以立即發送如果信道是忙的，則繼續監聽，直至檢測到信道空閑，然后立即發送如果有沖突（在一段時間內未收到肯定的回復），則等待一個隨機時間，重復步驟前面2步P-堅持算法首先監聽總線，如果傳輸信道是空閑的，則以概率P進行發送，而以（1-P）的概率延遲一個時間單位。一個時間單位通常等于最大傳輸時延的2倍。延遲一個時間單位后，再重復第一步。如果傳輸信道是忙的，則繼續監聽直至信道空閑并重復第一步。帶沖突檢測的CSMA發送站點傳輸過程中仍繼續監聽信道，以檢測是否發生沖突如果發生沖突，就立即停止發送，并向總線上發一串阻塞信號以通知其他節點需要最小幀長度的限制，以便沖突能夠被檢測到優點：原理簡單，技術上容易實現，不需集中控制，不提供優先級控制缺點：在網絡負載增大時，發送時間增長，發送效率急劇下降以太網幀格式歷史上出現過多種以太網幀格式1980年，DEC、Intel、Xerox制訂了DIXEthernetI的標準1982年，DEC、Intel、Xerox又制訂了DIXEthernetII的標準1982年，IEEE開始研究Ethernet的國際標準802.3，定義了802.3SAP幀格式1983年，Novell基于IEEE的802.3的原始版開發了專用的Ethernet幀格式1985年，IEEE推出IEEE802.3規范，后來為解決EthernetII與802.3幀格式的兼容問題，推出折衷的802.3SNAP格式現在最常見的是：EthernetII、802.3SAP和SNAPEthernetII標準的幀格式類型/長度字段的值大于或等于0x0600時，表示上層數據使用的協議類型，例如0x0806表示ARP請求或應答，0x0800表示IP協議；802.3SAP和SNAP標準的幀結構類型/長度字段的值小于0x0600時，表示以太網用戶數據的長度需要LLC子層的封裝以指明上層協議類型以太網技術的發展共享式以太網10BASE510BASE210BASE-T/F交換式以太網10BASE-T/F100BASE-T4/TX/FX1000BASE-T/SX/LX……本章內容數據鏈路層的MAC子層和LLC子層以太網交換基礎啟動交換機課程議題交換基礎交換機工作原理根據第2層MAC地址，通過一種確定性的方法在端口之間來轉發幀交換機的三項主要功能：學習轉發/過濾消除環路MAC地址表：存儲地址到端口的映射關系的數據庫地址學習E0:E1:E2:E3:MAC地址表E0E1E2E3主機A：00-D0-F8-00-11-11主機B：00-D0-F8-00-22-22主機C：00-D0-F8-00-33-33主機D：00-D0-F8-00-44-44初始的MAC地址表為空地址學習E0:00-D0-F8-00-11-11E1:E2:E3:MAC地址表E0E1E2E3主機A：00-D0-F8-00-11-11主機B：00-D0-F8-00-22-22主機C：00-D0-F8-00-33-33主機D：00-D0-F8-00-44-44主機A發給主機C的數據幀將被泛洪，同時MAC地址表中增加主機A和端口E0的映射關系地址學習MAC地址表E0:00-D0-F8-00-11-11E1:E2:00-D0-F8-00-33-33E3:E0E1E2E3主機A：00-D0-F8-00-11-11主機B：00-D0-F8-00-22-22主機C：00-D0-F8-00-33-33主機D：00-D0-F8-00-44-44主機C回復后，它的MAC地址和端口E2的映射關系也將被寫入MAC地址表地址學習MAC地址表E0:00-D0-F8-00-11-11E1:

00-D0-F8-00-22-22E2:00-D0-F8-00-33-33E3:00-D0-F8-00-44-44E0E1E2E3主機A：00-D0-F8-00-11-11主機B：00-D0-F8-00-22-22主機C：00-D0-F8-00-33-33主機D：00-D0-F8-00-44-44隨著這個過程不斷重復，最終建立起完整的MAC地址表轉發/過濾E0:00-D0-F8-00-11-11E1:

00-D0-F8-00-22-22E2:00-D0-F8-00-33-33E3:00-D0-F8-00-44-44MAC地址表E0E1E2E3主機A：00-D0-F8-00-11-11主機B：00-D0-F8-00-22-22主機C：00-D0-F8-00-33-33主機D：00-D0-F8-00-44-44單播幀依據MAC地址表進行轉發/過濾轉發/過濾E0:00-D0-F8-00-11-11E0:00-D0-F8-00-55-55E1:

00-D0-F8-00-22-22E2:00-D0-F8-00-33-33E3:00-D0-F8-00-44-44MAC地址表E0E1E2E3主機E：00-D0-F8-00-55-55主機B：00-D0-F8-00-22-22主機C：00-D0-F8-00-33-33主機D：00-D0-F8-00-44-44主機A：00-D0-F8-00-11-11如果一個端口上連接多臺主機，依然能夠進行過濾幀轉發方式直通轉發：交換機收到幀頭（通常只檢查14個字節）后立刻察看目的MAC地址并進行轉發幀轉發方式存儲轉發：接收完整的幀，執行完校驗后，轉發正確的幀而丟棄錯誤的幀幀轉發方式無碎片直通轉發：交換機讀取前64個字節后開始轉發64B本章內容數據鏈路層的MAC子層和LLC子層以太網交換基礎啟動交換機課程議題啟動交換機交換機的端口和指示燈銳捷RG-S2126G系列增強型安全智能多層交換機交換端口Console口端口指示燈電源指示燈交換機的訪問方式通過帶外方式對交換機進行管理通過Telnet對交換機進行遠程管理通過Web對交換機進行遠程管理通過SNMP管理工作站對交換機進行遠程管理通過帶外方式管理交換機通過交換機的Console口，使用超級終端工具通過Console線纜連接主機的Com端口通過Telnet方式管理交換機交換機必須已經配置了管理IP地址、密碼等，并開啟Telnet可以使用Windows自帶的Telnet連接工具登錄后界面和Console口連接是一致通過WEB方式管理交換機交換機必須已經配置了管理IP地址、密碼等，并開啟HTTP可以使用瀏覽器進行訪問登錄后的界面通過SNMP方式管理交換機交換機必須已經配置了管理IP地址等，并設置了SNMP需要網絡管理軟件配合使用使用命令行界面命令模式：銳捷設備管理界面分成若干不同的模式，用戶當前所處的命令模式決定了可以使用的命令用戶模式特權模式配置模式開機自動進入：Switch>Switch>enableSwitch#全局模式：Switch#configureterminal

Switch(config)#VLAN模式：Switch(config)#vlan10

Switch(config-vlan)#接口模式：Switch(config)#interfacefastethernet0/0

Switch(config-if)#獲得幫助“？”鍵：列出每個命令模式支持的命令，列出該命令的下一個關聯的關鍵字命令？：列出該關鍵字關聯的下一個變量命令字符串+？：獲得相同開頭字母的命令關鍵字字符串<Tab>鍵：自動補齊剩余命令單詞Help：獲得幫助系統的摘要描述信息Switch#?Switch#show？Switch(config)#snmp-servercommunity?WORDSNMPcommunitystring

Switch#di?dirdisable

Switch#showconf<Tab>Switch#showconfiguration

簡寫命令只需輸入命令關鍵字的一部分字符，只要這部分字符足夠識別唯一的命令關鍵字即可Switch#showrunSwitch#showaccess%Ambiguouscommand:"showaccess"命令的no和default選項no選項：禁止某個特性或功能執行與命令本身相反的操作default選項：將命令的設置恢復為缺省值Switch#configureterminalSwitch(config)#interfacegigabitEthernet0/4Switch(config-if)#shutdown！使用shutdown命令關閉接口Switch(config-if)#noshutdown！使用noshutdown命令打開接口命令行界面的提示信息%Ambiguouscommand:"showc“用戶沒有輸入足夠的字符，網絡設備無法識別唯一的命令。%Incompletecommand.用戶沒有輸入該命令的必需的關鍵字或者變量參數。%Invalidinputdetectedat‘^’marker.用戶輸入命令錯誤，符號（^）指明了產生錯誤的單詞的位置。使用歷史命令Ctrl-P或上方向鍵在歷史命令表中瀏覽前一條命令從最近的一條記錄開始，重復使用該操作可以查詢更早的記錄Ctrl-N或下方向鍵在使用了Ctrl-P或上方向鍵操作之后，使用該操作在歷史命令表中回到更近的一條命令重復使用該操作可以查詢更近的記錄交換機文件系統的管理復制文件將文件復制到指定的目錄中Switcht#copyflash:filenameflash:directoryname

復制文件到指定的文件中Switcht#copyflash:filenamesourdirectoryname

移動文件將名字為old_filename文件命名成名字為new_filename的文件Switcht#renameflash:old_filenameflash:new_filename

交換機文件系統的管理刪除文件刪除指定的文件Switcht#deletefilename

查看配置文件查看指定的文件Switcht#moreconfig.text

查看RAM里當前生效的配置信息Switcht#showrunning-config

查看保存在flash里面的配置文件Switcht#showstartup-config

交換機的初始配置選擇使用對話方式還是手工方式配置Continuewithconfigurationdialog?[yes/no]:yWouldyouliketoassignaipaddress?[yes/no]:或者：Continuewithconfigurationdialog?[yes/no]:nSwitch>使用對話方式進行初始配置按系統的提示，逐步回答問題進行配置Continuewithconfigurationdialog?[yes/no]:yWouldyouliketoassignaipaddress?[yes/no]:yEnterIP

address:EnterIP

netmask:Wouldyouliketoenteradefaultgatewayaddress?[yes/no]:nEnterhostname[Switch]:TestSwitch-2126Theenablesecretisaone-waycryptographicsecretuseinsteadoftheenablepasswordwhenitexists.