1、网络和路由交换基础,Network and route switch foundation,网络和路由交换基础课程结构,网络技术基础,物理层,数据链路层与交换机,计算机网络层协议,静态路由与配置,RIP路由协议,传输层与应用层协议,网络和路由交换基础,广域网技术,第3章 数据链路层与交换机,掌握数据链路层的功能 了解以太网帧格式 了解交换机的数据转发原理 熟悉Cisco交换机的几种操作模式,数据链路层 位于网络层与物理层之间,物理层,物理层,数据链路层,数据链路层,网络层,网络层,数据链路层协议,比特（Bit）,帧（Frame）,包(Packet）,主机A,主机B,数据单元,数据链路层的功能,
2、数据链路层的功能 数据链路的建立、维护与拆除 帧包装、帧传输、帧同步 帧的差错恢复 流量控制,数据链路层的功能（续）,以太网工作在数据链路层,物理层,物理层,数据链路层,数据链路层,网络层,网络层,物理层协议,数据链路层协议,网络层协议,比特,帧,包,1,2,主机A,主机B,数据单元,层,以太网,以太网,以太网的发展,20世纪70年代 由Xerox公司联合Intel和DEC公司开发出以太网 1973年 传输速率 3Mb/s（实验室） 1980年 传输速率 10Mb/s 1990年 出现双绞线介质的以太网 1992年 传输速率 100Mb/s 1998年 传输速率 1000Mb/s,CSMA/C
3、D 载波监听多路访问冲突检测 以太网采用CSMA/CD避免信号的冲突 工作原理 发送前先监听信道是否空闲， 若空闲则立即发送数据。 在发送时，边发边继续监听 若监听到冲突，则立即停止发送 等待一段随机时间（称为退避） 以后， 再重新尝试,以太网采用CSMA/CD,以太网采用CSMA/CD（续）,以太网地址用来识别一个以太网上的某个单独的设备或一组设备 以太网地址 6字节（48位），首位为0 前24位是 IEEE（电气和电子工程师协会）对供应商标识符 后24位是 供应商对网卡标识符,以太网MAC地址,例如：00061be3936c,以太网帧格式,IEEE802.3帧格式（1997）前导码：101
4、01010, 10101010, 10101010, 10101010, 10101010, 10101010, 10101010, 10101011(帧启始定界符) 目标地址源地址：接收端发送端网卡地址，各6字节 长度/类型：数据帧的说明信息，2字节 数据信息：461500字节 帧校验码：用来检错，4字节,以太网的命名方法,n- 信号- 物理介质 n - 传输速度（Mb/s） 信号 - 传输方式 基带 - base 宽带 - broad 物理介质 - 传输距离、介质 例如：10Base-2、100BASE-TX,以太网使用什么算法来避免冲突？工作原理是什么？以太网帧的长度范围是多少？,阶段练
5、习,以太网交换机,交换机是用来连接局域网的主要设备 交换机能够根据以太网帧中目标地址智能的转发数据，因此交换机工作在数据链路层 交换机分割冲突域，实现全双工通信,Cisco Catalyst 6500 系列交换机,Cisco Catalyst 3750-E 系列交换机,交换机数据转发原理,MAC地址列表 学习、转发、过滤功能,11,B,33,44,22,AA,BB,A,端口1,端口1,端口2,端口2,端口3,端口3,主机11给主机33发送一个数据帧： 目标地址：33 源地址： 11,交换机数据转发原理（续）,A,交换机A在接收到数据帧后，执行以下操作： 交换机A查找MAC地址表 交换机A学习主
6、机11的MAC地址 交换机A向其他所有端口发送广播,11 1,交换机数据转发原理（续）,11,B,33,44,22,AA,BB,A,端口1,端口1,端口2,端口2,端口3,端口3,交换机数据转发原理（续）,交换机B在接收到数据帧后，执行以下操作： 交换机B查看MAC地址表 交换机B学习源MAC地址和端口号 交换机B向所有端口广播数据包 主机22，查看数据包的目标MAC地址不是自己，丢弃数据包,B,11 3,22,交换机数据转发原理（续）,B,33,44,22,AA,BB,A,端口1,端口1,端口2,端口2,端口3,端口3,11,交换机数据转发原理（续）,主机33，接收到数据帧 主机44，丢弃数
7、据帧,33,44,在这个过程中，交换机的MAC地址表中没有需要的条目，交换机通过广播的方式，转发了数据帧,交换机数据转发原理（续）,B,33,44,22,AA,BB,A,端口1,端口1,端口2,端口2,端口3,端口3,11,这时，主机44要给主机11发送一个数据帧： 目标地址：11 源地址： 44,交换机数据转发原理（续）,B,11 3,交换机B在接收到数据帧后，执行以下操作： 交换机B学习源MAC地址和端口号 交换机B查看MAC地址表，根据MAC地址表中的条目，单播转发数据到端口3,44 2,交换机数据转发原理（续）,A,11 1,交换机A在接收到数据帧后，执行以下操作： 交换机A学习源MA
8、C地址和端口号 交换机A查看MAC地址表，根据MAC地址表中的条目，单播转发数据到端口1 主机11，收到数据帧,44 3,交换机数据转发原理（续）,B,33,44,22,AA,BB,A,端口1,端口1,端口2,端口2,端口3,端口3,11,在这个过程中，交换机的MAC地址表中已经学到了需要的条目，交换机通过单播的方式，转发了数据帧,交换机数据转发原理（续）,交换机数据转发原理（续）,交换机最终的MAC地址表,A,11 1,44 3,22 2,33 3,11 3,44 2,22 3,33 1,B,转发 交换机根据MAC地址表单播转发数据帧 学习 MAC地址表是交换机通过学习接收的数据帧的源MAC
9、地址来形成的 广播 如果目标地址在MAC地址表中没有，交换机就向除接收到该数据帧的端口外的其他所有端口广播该数据帧 更新 交换机MAC地址表的老化时间是300秒 交换机如果发现一个帧的入端口和MAC地址表中源MAC地址的所在端口不同，交换机将MAC 地址重新学习到新的端口,交换机数据转发原理（续）,单工 只有一个信道，传输方向只能是单向的半双工 只有一个信道，在同一时刻，只能是单向传输全双工 双信道，同时可以有双向数据传输,A,B,A,B,A,B,单工、半双工与全双工,冲突与冲突域,如果冲突过多，则传输效率就会降低,主机A,主机B,主机C,冲突域,分割冲突域,为了提高传输效率，分割冲突域,.
10、. . . . .,冲突域1,冲突域2,冲突域3,冲突域与广播域,广播域指接收同样广播消息的节点的集合 如：在该集合中的任何一个节点传输一个广播帧，则所有其他能收到这个帧的节点都被认为是该广播帧的一部分 交换机分割冲突域，但是不分割广播域，即交换机的所有端口属于同一个广播域,. . . .,广播域,广播域,冲突域,冲突域,广播,交换机背板交换矩阵结构,交换机的每个端口访问另一个端口时，都有一条专有的线路，不会产生冲突,ASIC：专用集成电路,交换机内部交换方式,存储转发 接收帧的所有部分，再发送。,交换机内部交换方式 （续）,快速转发 接收帧头的目的地址，就开始发送。,交换机内部交换方式 （续
11、）,分段过滤（Fragment Free ） 接收帧的64字节后，发送。,交换机产品介绍,交换机的访问方法,超级终端,硬件平台,设备MAC地址,从FLASH中加载IOS,交换机的启动,IOS版本信息,交换机的启动（续）,交换机的配置模式,用户模式：Switch 特权模式：Switch enableSwitch# 全局配置模式：Switch# config terminalSwitch(config)# 接口配置模式：Switch(config)# interface fa0/1Switch(config-if)# 线路配置模式：Switch(config)# line console 0Swi
12、tch(config-line)#,什么是冲突域？什么是广播域？交换机的3种交换方式各有什么优缺点？,阶段练习,配置交换机,配置主机名,Switch enable Switch# config terminal Switch(config)# hostname Huayu-sw1 Huayu-sw1(config)#,查看交换机的配置,Huayu-sw1# show running-config version 12.1 no service pad service timestamps debug uptime service timestamps log uptime no service
13、 password-encryption ! hostname HuaYu-sw1,配置enable明文口令,Huayu-sw1(config)# enable password Cisco Huayu-sw1(config)# exit Huayu-sw1# show running-config version 12.1 no service pad no service password-encryption ! hostname Huayu-sw1 ! enable password Cisco,检验enable口令的作用,Huayu-sw1# exitPress RETURN to
14、get started.Huayu-sw1 enablePassword：Cisco Huayu-sw1#,配置enable加密口令,Huayu-sw1(config)# enable secret ciscolab Huayu-sw1(config)# exit Huayu-sw1# show running-config version 12.1 no service pad service timestamps log uptime no service password-encryption ! hostname Huayu-sw1 ! enable secret 5 $1$e1k3$
15、tmDh/6EG9c5enGXDjjj7j/ enable password Cisco,检验enable加密口令的作用,Huayu-sw1# exitPress RETURN to get started.Huayu-sw1 enablePassword：ciscolab Huayu-sw1#,配置Console登录口令,Huayu-sw1(config)# line console 0 Huayu-sw1(config-line)# password 123 Huayu-sw1(config-line)# login Huayu-sw1# show running-config inter
16、face Vlan1 ! ip http server ! line con 0password 123login,登录口令的输入,Switch con0 is now available Press RETURN to get started. User Access Verification Password：123 Switch enable Password：ciscolab Switch#,查看MAC地址表,Huayu-sw1# show mac-address-tableMac Address Table - Vlan Mac Address Type Ports - - - -A
17、ll 000d.28be.b640 STATIC CPUAll 0100.0ccc.cccc STATIC CPUAll 0100.0ccc.cccd STATIC CPUAll 0100.0cdd.dddd STATIC CPU1 0013.8044.ff40 DYNAMIC Fa0/21 0013.8044.ff41 DYNAMIC Fa0/8 Total Mac Addresses for this criterion: 6,使用CDP协议,Huayu-sw1# show cdp ?entry Information for specific neighbor entryinterfac
18、e CDP interface status and configurationneighbors CDP neighbor entriestraffic CDP statistics| Output modifiers,使用CDP协议（续）,Huayu-sw1# show cdp neighborsCapability Codes: R - Router, T - Trans Bridge, B - Source Route BridgeS - Switch, H - Host, I - IGMP, r - Repeater, P - PhoneDevice ID Local Intrfce
19、 Holdtme Capability Platform Port IDR1 Fas 0/19 139 R 2621XM Fas 0/0,使用CDP协议（续）,Huayu-sw1# show cdp neighbors detail - Device ID: R1 Entry address(es): IP address: 192.168.1.1 Platform: cisco 2621XM, Capabilities: Router Interface: FastEthernet0/19, Port ID (outgoing port): FastEthernet0/0 Holdtime
20、: 143 sec Version : Cisco Internetwork Operating System Software IOS (tm) C2600 Software (C2600-IS-M), Version 12.2(21), RELEASE SOFTWARE (fc3) Copyright (c) 1986-2003 by cisco Systems, Inc. advertisement version: 2 Duplex: full,保存交换机的配置,Huayu-sw1# copy running-config startup-config 或 Huayu-sw1# wri
21、te Building configuration. OK,恢复设备出厂默认值,Huayu-sw1# erase startup-config Erasing the nvram filesystem will remove all configuration files! Continue? confirm OK Erase of nvram: completeHuayu-sw1# reload Proceed with reload? confirm,阶段练习,配置使能口令和加密使能口令的区别是什么？如果两个都设置，在登录的时候哪一个生效？如何恢复交换机的出厂默认值？执行命令switch# write后，running-config和startup-config是否相同？,课堂提问时间,
