网络互联基础

罗佳 湖北银河IT学院资深讲师，8年授课经验，在此带你夯实基础。

计算机网络基础 辅助软件的安装和使用 网络模型之OSI参考模型 物理层解析 数据链路层解析 交换基础 网络模型之TCP/IP协议栈 IPv4地址管理 Cisco IOS设备管理

第06章 交换基础 理解交换机的三大功能 理解交换机转发帧的三种方式 了解Cisco Catalyst交换机的外观

一、交换机的三大功能 交换机的三大功能： 1、地址学习 2、转发/过滤 3、环路避免

一、交换机的三大功能 （一）地址学习 MAC地址表在初始化的时候为空. E0 E1 E2 E3 A B C D MAC地址表在初始化的时候为空. MAC地址表学名CAM（Content Addressable memory）表

一、交换机的三大功能 （一）地址学习（续） E0 E1 E2 E3 主机A发送数据帧给主机C E0: 0260.8c01.1111 E0 E1 E2 E3 D C B A MAC地址表 主机A发送数据帧给主机C 交换机通过学习数据帧的源MAC地址，记录下主机A的MAC地址 对应端口E0 该数据帧转发到除端口E0以外的其它所有端口 (不清楚目标主机的单点传送用泛洪方式)

一、交换机的三大功能 （一）地址学习（续） E0 E1 E2 E3 主机D发送数据帧给主机C E0: 0260.8c01.1111 E3: 0260.8c01.4444 E0 E1 E2 E3 D C A B MAC地址表 主机D发送数据帧给主机C 交换机通过学习数据帧的源MAC地址，记录下主机D的MAC地址对应端口E03 该数据帧转发到除端口E3以外的其它所有端口 (不清楚目标主机的单点传送用泛洪方式)

一、交换机的三大功能 （二）转发/过滤 X E0 E1 E2 E3 交换机A发送数据帧给主机C 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 D C A B MAC地址表 交换机A发送数据帧给主机C 在地址表中有目标主机，数据帧不会泛洪而直接转发

一、交换机三大功能 （二）转发/过滤（续） 同一接口可以关联多个地址.

一、交换机三大功能 对于组播帧和广播帧的处理： E0 E1 E2 E3 主机D发送广播帧或多播帧 广播帧或多点帧泛洪到除源端口外的所有端口 0260.8c01.1111 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地址表 主机D发送广播帧或多播帧 广播帧或多点帧泛洪到除源端口外的所有端口

一、交换机三大功能 多个交换机构成的网络 SW1 5 SW2 Sw1: Sw2: A1 B1 C1 D1 4 3 2 1 A2 B2 C2 E1 0260.8c01.1111 E2 0260.8c01.2222 E3 0260.8c01.3333 E4 0260.8c01.4444 E1 0260.8c01.5555 E2 0260.8c01.6666 E3 0260.8c01.7777 E4 0260.8c01.8888

一、交换机的三大功能 多个交换机构成的网络(续) 5 SW1 SW2 Sw1: Sw2: 思考：该网络有多少个冲突域？多少个广播域呢？ A1 B1 C1 D1 4 3 2 1 A2 B2 C2 D2 5 0260.8c01.1111 0260.8c01.2222 0260.8c01.3333 0260.8c01.4444 0260.8c01.5555 0260.8c01.6666 0260.8c01.7777 0260.8c01.8888 SW1 SW2 Sw1: Sw2: E1 0260.8c01.1111 E2 0260.8c01.2222 E3 0260.8c01.3333 E4 0260.8c01.4444 E5 0260.8c01.8888 E5 0260.8c01.5555 E5 0260.8c01.6666 E5 0260.8c01.7777 E1 0260.8c01.5555 E2 0260.8c01.6666 E3 0260.8c01.7777 E4 0260.8c01.8888 E5 0260.8c01.1111 E5 0260.8c01.2222 E5 0260.8c01.3333 E5 0260.8c01.4444 思考：该网络有多少个冲突域？多少个广播域呢？

一、交换机三大功能 （三）环路避免 服务器/主机 X 路由器 Y 网段 1 网段 2 冗余拓扑消除了由于单点故障所引致的网络不通问题 冗余拓扑却带来了广播风暴、重复帧和MAC地址表不稳定的问题

一、交换机三大功能 （三）环路避免（续） 广播 回路 更复杂的拓扑结构可能导致多重回路 在第2层没有能够防止这种回路的机制 服务器/主机 工作站 回路 广播 更复杂的拓扑结构可能导致多重回路 在第2层没有能够防止这种回路的机制

x 一、交换机三大功能 （三）环路避免（续） 阻塞 回路的解决办法: 生成树协议（Spanning-Tree Protocol） 将某些端口置于阻塞状态就能防止冗余结构的网络拓扑中产生回路

二、交换机转发帧的方式 直通转发 交换机只检查目的地址 存储转发 收到帧后要做冗余效验再做转发 无碎片转发 只检查帧的前64个字节

三、Cisco Catalyst交换机的外观 Catalyst 2950 交换机LED指示器 Port LED port SYST：系统指示灯标识 RPS：冗余电源指示灯 STRT：状态（States），默认模式 UTL：利用率（Utilization） DUPLX：双工模式 SPEED：速率 MODE：模式按钮

三、Cisco Catalyst交换机的外观 Catalyst 2950 交换机LED指示灯： 交换机指示灯 描述 系统指示灯  灭：系统未通电 绿色：系统已加电且运行正常 淡黄色：系统出现故障，发生了一个或多个POST错误 冗余电源指示灯 灭：没有冗余电源或冗余电源被关闭 绿色：冗余电源正常 绿色闪烁：连接了冗余电源，但不可用，因为它正在为其他设备供电 淡黄色：有冗余电源，但不正常 淡黄色闪烁：内部电源出现了故障，交换机由冗余电源供电

三、Cisco Catalyst交换机的外观 Catalyst 2950 交换机LED指示灯： 端口指示灯显示模式 描述 端口状态 （STAT指示灯亮） 灭：没有连接链路 绿色：连接了链路，但没有活动 绿色闪烁：链路上有数据流传输 交替显示绿色和淡黄色：链路出现了故障。错误帧可能影响连接性。冲突过多、循环冗余校验（CRC）错误、帧长错误和超时错误都会导致链路故障 淡黄色：端口没转发数据（由于端口被管理性关闭）、 被挂起（由于地址非法）或为避免网络环路而被生成树协议（STP）挂起 端口指示灯显示模式 描述 全双工模式 （DUPLEX指示灯亮） 绿色：端口为全双工模式 灭：端口为半双工模式 速度 （SPEED指示灯亮） 灭：端口的运行速度为10Mbit/s 绿色：端口的运行速度为100Mbit/s 绿色闪烁：端口的运行速度为1Gbit/s

三、Cisco Catalyst交换机的外观 Catalyst 2950 交换机LED指示器 端口指示灯显示模式 描述 带宽使用情况 （UTL指示灯亮） 绿色：以对数值指示当前占用的带宽 淡黄色：交换机通电后最大的带宽使用量 交替显示绿色和淡黄色：取决于交换机型号，具体情况如下： 对于Catalyst 2960-12、2960-24、2960C-24和2960T-24交换机，如果所有端口指示灯都为绿色，则使用的带宽不低于总带宽的50%；如果最右边的指示灯灭，则带宽使用率为25%~50%；依此类推，如果只有最左边的指示灯呈绿色，则带宽使用率低于0.0488% 对于Catalyst 2960G-12-EI交换机，如果所有端口指示灯都呈绿色，则带宽使用率不低于50%；如果第二个GBIC（吉比特接口转换器）模块插槽的指示灯不亮，则带宽使用率为25%~50%；如果两个GBIC模块插槽的指示灯都不亮，则带宽使用率低于25%；依次类推 对于Catalyst 2960G-24-EI和2960G-24-EI-DC交换机，如果所有端口指示灯都呈绿色，则带宽使用率不低于50%；如果第二个GBIC模块插槽的指示灯不亮，则带宽使用率为25%~50%；如果两个GBIC模块插槽的指示灯都不亮，则带宽使用率低于25%；依次类推 对于Catalyst 2960G-48-EI交换机，如果所有端口指示灯都呈绿色，则带宽使用率不低于50%；如果上面的那个GBIC模块插槽的指示灯不亮，则带宽使用率为25%~50%；如果两个GBIC模块插槽的指示灯都不亮，则带宽使用率低于25%；依次类推

四、初始化管理Cisco Catalyst交换机 端口LEDs在交换机自检时的状态 在启动时, 所有的LEDs是绿色的. 每个LED关闭直到检测完成之后. 如果检测没有通过, 那么LED 变成琥珀色. 如果任何一个端口检查失败，系统LED变成琥珀色. 如果没有检查失败, POST过程完成. POST检查完成后, LEDs闪烁, 然后熄灭.

四、初始化管理Cisco Catalyst交换机 管理方式：本地管理——使用电脑的RS232标准的接口，通过配置线连接交换机的Console接口，然后使用Windows系统中的超级终端软件或其他连接登录设备，在打开的终端界面中使用命令初始化设备。

四、初始化管理Cisco Catalyst交换机 IP地址: 未指定 CDP（Cisco Discovery Protocol）: 开启 100baseT端口: 自动协商双工模式 生成树协议: 开启 控制台密码: 无

四、初始化管理Cisco Catalyst交换机 （二）配置交换机 配置模式及模式提示符 用户模式 Switch> 特权模式 Switch# 全局配置模式 Switch(config)# 端口配置模式 Switch(config-if)#

四、初始化管理Cisco Catalyst交换机 基本配置： 1、交换机标识符（主机名） Switch（config）# hostname SW1 SW1（config）# 2、管理性IP地址 3、默认网关 4、验证配置 （1）show ip interface brief （2）show mac-address-table （3）show interface （4）show running-config 5、其他命令 Switch(config-if)#ip address {ip_address} {mask} Switch(config)# ip default-gateway {ip address}