1、,第3章 交换与虚拟局域网 徐敬东 张建忠 南开大学计算机系 ,本章主要内容,交换式以太网的特点 交换机的工作过程和数据传输方式 交换机的通信过滤、地址学习和生成树协议 VLAN的组网方法和特点 实训内容 利用交换机组装简单的交换式以太网 配置以太网交换机 在交换式以太网上划分VLAN,共享式以太网存在的主要问题,覆盖的地理范围有限 以太网覆盖的地理范围随网络速度的增加而减小 网络总带宽容量固定 以太网的固定带宽被网络中的所有节点共同拥有 节点增加，冲突概率增大，带宽浪费也越严重 不能支持多种速率 以太网的传输介质是共享的,交换的提出,共享以太网存在的问题的解决方法：分段 何谓分段？ 将大型
2、以太网分割成两个或多个小型以太网 每个段使用CSMA/CD介质访问控制方法维持段内用户的通信 段与段之间通过“交换”设备沟通 交换设备在一段接收信息，经处理后转发给另一段,利用集线器组成的大型共享式以太网,利用集线器组成的大型共享式以太网,交换设备的类型,交换设备有多种类型 常见的交换设备 局域网交换机：工作于数据链路层，连接较为相似的网络 路由器：工作于互联层，实现异型网络互联,以太网交换机组网,将一台计算机直接连到交换机端口 该计算机独享该端口提供的带宽 将一个网段连到交换机端口 该网段上的所有计算机共享该端口提供的带宽,以太网交换机的工作过程,数据转发方式,直接交换 测到目的地址字段，立
3、即转发 存储转发交换 完整地接收整个数据，对数据进行差错检测 改进的直接交换 接收数据头部，判断头部字段是否正确,地址学习,建立端口/MAC地址映射表需要解决的问题 交换机怎样知道哪台计算机连接哪个端口 交换机怎样维护地址映射表以保持其“新鲜” 地址学习 读取帧的源地址并记录帧进入交换机的端口（节点只要发送信息，交换机就能建立该表项） 利用计时器维护表项的“新鲜”性,通信过滤,目的：隔离本地信息，避免不必要的数据流动 方法： 利用端口/MAC地址映射表和帧的目的地址决定是否转发或转发到何处 如果地址表中不存在帧的目的地址，交换机则需要向除接收端口以外的所有端口转发,通信过滤举例,生成树协议,交
4、换机级联是否可以出现环路？ 集线器级联不能出现环路（无论是水平还是树型结构） 交换机级联可以出现环路（交换机执行生成树协议） 生成树协议 通过实现生成树协议相互的交换信息 利用交换的信息将网络中的环路断开 逻辑上形成一种树型结构 按照逻辑结构转发信息,生成树协议举例,虚拟局域网VLAN,什么是虚拟局域网？ 将局域网上的用户或节点划分成若干“逻辑工作组” 逻辑组的用户或节点可以根据功能、部门、应用等因素划分而无须考虑它们所处的物理位置 利用以太网交换机就可以配置VLAN,利用共享式以太网需要做些什么？,一个逻辑工作组的站点需要移到另一个逻辑工作组（如站点从LAN1移动到LAN3） 一个逻辑工作组
5、的站点需要物理位置的移动（如LAN1中的站点从1楼移动到3楼） 移动站点的物理位置或逻辑工作组有时需要重新布线,利用交换式以太网需要做些什么？,一个逻辑工作组的站点需要移到另一个逻辑工作组（如站点从LAN1移动到LAN3） 一个逻辑工作组的站点需要物理位置的移动（如LAN1中的站点从1楼移动到3楼） 以软件方式实现逻辑工作组的划分与管理,VLAN的组网方法,静态VLAN 交换机上的VLAN端口由管理员静态分配 这些端口保持这种配置直到人工改变它们 动态VLAN 交换机上VLAN端口是动态分配的 分配原则通常以MAC地址、逻辑地址或数据包的协议类型为基础,在一台交换机上配置VLAN,跨越多台交换
6、机的VLAN,VLAN的优点,减少网络管理开销 控制广播活动 提供较好的网络安全性 利用现有的集线器以节省开支,实训：组装简单的交换式以太网,以太网交换机 从端口和外形上很难区分交换机和集线器 交换机的类型： 10M交换机、100M交换机和10M/100M自适应交换机 网卡 10M、100M和10/100M自适应以太网卡,交换式以太网中的电缆,计算机与交换机连接 直通电缆 交换机与交换机级联 上行端口（级联端口）与普通端口：直通电缆 普通端口与普通端口：交叉电缆 交换机与集线器级联 上行端口（级联端口）与普通端口：直通电缆 普通端口与普通端口：交叉电缆,计算机连入交换机,集线器连入交换机,以太
7、网交换机的配置,配置方式 终端控制台 Telnet WWW 专用软件,实践中组装的交换式以太网,交换机：Cisco2924,终端控制台的连接,超级终端的串口配置,终端控制台启动后的显示界面,键入后,查看交换机的端口/MAC地址映射表,进入en级别命令方式,显示端口/MAC地址映射表（show mac-address-table）,查看VLAN配置,show vlan,添加VLAN,vlan database - vlan 0002 name LAN0002 - exit,添加后的显示,为VLAN分配端口,configure terminal - interface Fa0/1 - switchport mode access和switchport access vlan 0002 - exit,加入端口之后,删除VLAN,vlan database - no vlan 0002 exit VLAN删除后，属于该VLAN的所有端口将处于非激活状态,
