第三章交换机基本原理与配置

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第三章交换机基本原理与配置

文章目录

一、数据链路层的功能

数据链路层负责网络中相邻节点之间可靠的数据通信，并进行有效的流量控制
在局域网中，数据链路层使用帧完成主机对等层之间数据的可靠传输
数据链路层在物理线路上提供可靠的数据传输，对网络层而言为一条无差错的线路

位于网络层与物理层之间

在这里插入图片描述

（1）数据链路的建立、维护与拆除
         物理地址、网络拓扑

（2）帧包装、帧传输、帧同步
         组帧：把数据封装在帧中，按顺序传送
         定界与同步：产生/识别帧边界

（3）帧的差错恢复
         差错恢复：采用重传的方法进行

（4）流量控制
         流量控制及自适应：确保中间传输设备的稳定及收发双方传输速率的匹配

二、以太网
1.以太网介绍
IEEE的 802.3 标准 1983 年 6 ，IEEE标准委员会通过了第一个 802.3 标准。
IEEE于1990 年9月通过了使用双绞线介质的以太网（10Base-T）标准，该标准很快成为办公自动化应用中首选的以太网技术
1991～1992 年，Grand Junction 网络公司开发了一种高速以太网。这种网络的基本特征，如帧格式、软件接口、访问控制方法等，与以往的以太网相同，但其运行速率可达到 100Mb/s
在快速以太网的官方标准提出后不到一年，对千兆以太网的研究工作也开始了，这种网络的速率可达到 1000Mb/s。1996 年，IEEE 802.3 成立了一个标准开发任务组，1998 年完成并通过了该标准

2.以太网MAC地址

在这里插入图片描述

计算机联网必需的硬件是安装在计算机上的网卡
通信中，用来标识主机身份的地址就是制作在网卡上的一个硬件地址
每块网卡在生产出来后，除了具有基本的功能外，都有一个全球唯一的编号来标识自己，这个地址就是 MAC 地址，即网卡的物理地址

MAC 地址由48位二进制数组成，通常分成六段，用十六进制表示，如 00-D0-09-A1-D7-B7
其中前24位是生产厂商向 IEEE 申请的厂商编号，后 24 位是网络接口卡序列号
MAC 地址的第8位为0时，表示该 MAC 地址为单播地址；为1时，表示该 MAC 地址为组播 MAC 地址。一块物理网卡的地址一定是一个单播地址，也就是第8位一定为0；组播地址是一个逻辑地址，用来表示一组接收者，而不是一个接收者

2.1单播、广播和组播的区别
单播：一对一
广播：一对多
组播：一堆列

3.以太网帧格式
在这里插入图片描述

前导码（Preamble）：

长度：8个字节（前7字节的值为0xAA，而最后 1 字节的值为 0xAB）
作用：同步发送方和接受方的时钟，确保数据能够准确传送和接收

开始帧分隔符（Start Frame Delimiter）：

长度：1个字节
作用：标志以太网帧的开始，让接收设备知道马上要有数据来

目的地址（Destination Address）：

长度：6个字节
作用：指定接收方设备的MAC地址（接收方唯一的MAC地址）

源地址（Source Address）：

长度：6个字节
   作用：标识发送方设备的MAC地址（发送方唯一的MAC地址）

类型（Type）：

长度：2个字节
作用：封装的类型（IP、ARP）（特定协议类型的标识符）

数据（Data）：

长度：0~46字节，最小为0字节，最大为1500字节（MTU）
作用：实际传输的数据内容（可以是任何类型的数据）

校验（Checksum）：

  长度：4个字节
   作用：确保数据在传输过程中不会发生错误
   原理：有错误重发，没有错误默认接收到了

结束帧分隔符（End Frame Delimiter）：

在某些描述中可能不包括，但在实际帧结构中通常不被明确标识为一个单独的字段

三、交换机
1.交换机以及设备的简介
Cisco交换产品体系
Cisco 2960系列交换机
一款入门级交换机，属于Cisco2950系列的升级产品
Cisco 3560系列交换机
一款企业级交换机，属于Cisco3550系列的升级产品
Cisco 4500系列交换机
一款模块化的交换机，实现功能化扩展保护企业投资
Cisco 6500系列交换机
一款高端交换机设备，主要用于大型企业网或电信运营商网络

设备型号	说明
WS-C2960-24TT-L	24个10/100+2个10/100/1000端口
WS-C2960-24TC-L	24个10/100+2个双介质干兆以太网上行链路端口
WS-C2960G-24TC-L	20个10/100/1000+4个双介质干兆以太网上行链路端口
WS-C2960-48TT-L	48个10/100+2个10/100/1000端口
WS-C2960-48TC-L	48个10/100+2个双介质干兆以太网上行链路端口

2.交换机的工作原理

在这里插入图片描述

交换机如何转发数据帧

查看mac地址表，如果没有接口和mac地址对应则广播数据帧
查看mac地址表，如果有接口和mac地址对应则直接单播
mac地址表老化时间300s，如果老化时间以内mac地址产生变化则重新刷新这个时间

交换机的工作原理

核心作用：交换机相当于一个快递员，在网络中传递信息包（数据帧）

地址学习：

当交换机首次接收到一个数据帧时，先查看数据帧“发件人地址”（源MAC地址）

将“发件人地址”（源MAC地址）和数据帧的端口号关联起来，并存储在信息簿（MAC地址表）

数据转发：

再次接收到数据帧时，先查看它的“收件人地址”（目的MAC地址）

在“地址簿”种查找“收件人地址”

如果找到了对应的“收件人地址”，交换机就会知道设备在哪个端口，并直接发送

如果没有找到，交换机就会把数据帧发送到所有端口（广播或洪波）
持续学习：交换机运行过程中会不断更新“地址簿”

3.交换机接口模式
交换机接口模式：
单工：两个数据站之间只能沿单一方向传输数据，类似于麦克风和扬声器
半双工：半双工数据传输使两个数据站之间可以实现双向数据传输，但不能同时进行，类似于对讲机
全双工：全双工数据传输是在两个数据站之间可双向且同时进行数据传输的模式，相当于手机

接口速率：

（1）接口连接时进行协商

（2）协商失败则无法正常通信
在 IEEE 802.3 标准中已经明确定义以太网的通信速率，而且各厂商生产的设备完全遵循这些标准，但问题是不同的设备往往遵循不同的标准。

4.交换机的配置
交换机的配置
用console线连接电脑的com口，对于有的电脑没有com口的，需要购买转接头，一端是usb的转接头
然后用crt软件配置端口，协议以及速率即可进行配置
在学习当中，会用ensp模拟软件模拟华为的各种网络设备，直接用控制台的方式对其进行配置或telnet远程登陆的方式配置

四.VLAN
虚拟局域网（Virtual Local Area Network）是一组逻辑上的设备和用户，这些设备和用户并不受物理位置的限制，可以根据功能、部门及应用等因素将它们组织起来，相互之间的通信就好像它们在同一个网段中一样，由此得名虚拟局域网。

1.VLAN概述与优势
分割广播域

物理分割
逻辑分割
VLAN的优势

控制广播
增强网络安全性
简化网络管理
2.VLAN的种类
静态VLAN

基于端口划分静态VLAN

动态VLAN

基于MAC地址划分动态VLAN

静态VLAN的配置

VLAN的范围

VLAN ID范围	范围	用途
0，4095	保留	仅限系统使用用户不能查看和使用这些VLAN
1	正常	默认VLAN用户能够使用该VLAN，但不能删除它
2-4094	正常	可使用，可删除