二三層交換機(jī)設(shè)計(jì)原理及轉(zhuǎn)發(fā)流程（36頁(yè))ppt課件

1、二三層交換機(jī)設(shè)計(jì)原理及轉(zhuǎn)發(fā)流程柏杰先 3694目錄根本概念集線(xiàn)器、交換機(jī)、路由器交換原理及轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程常見(jiàn)的根本配置網(wǎng)絡(luò)分層概念網(wǎng)絡(luò)分層概念 七層：運(yùn)用層， telnet/ftp/路由協(xié)議。 四層：傳輸層，TCP/UDP協(xié)議。 三層：網(wǎng)絡(luò)層，通常是IP，數(shù)據(jù)包成為報(bào)文。 二層：鏈路層，比如說(shuō)以太網(wǎng)，數(shù)據(jù)包稱(chēng)為幀。 一層：物理層。以太網(wǎng)頭IP頭L2 HEADERL3 HEADERDATAL4 HEADERTCP頭鏈路層鏈路層：擔(dān)任直接相連的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通訊二層設(shè)備：銜接同類(lèi)型的鏈路網(wǎng)段，如兩個(gè)以太網(wǎng)的物理網(wǎng)段L2L1L2L2L1L3L3鏈路層地址在以太網(wǎng)運(yùn)用的地址是MAC地址(48 bit二進(jìn)制的

2、地址)，可劃分為單播地址、多播地址和廣播地址。6字節(jié)數(shù)字，如 00-50-FC-1F-C0-3A第一字節(jié)最低位為0，如 00-e0-fc-00-00-06，單播地址。第一字節(jié)最低位為1，如 01-e0-fc-00-00-06，多播地址。特殊地址 ：FF-FF-FF-FF-FF-FF廣播地址MAC地址沒(méi)有層次關(guān)系，一切的MAC地址只需數(shù)值的不同，沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)上的包含關(guān)系一個(gè)MAC地址獨(dú)一代表網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)點(diǎn)鏈路層鏈路層網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)平面的網(wǎng)絡(luò)：沒(méi)有層次關(guān)系等于HUBHUBHUB網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層：擔(dān)任一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通訊三層設(shè)備：銜接多個(gè)IP網(wǎng)段3層交換機(jī)/路由器L2L1L3L2L1L3L2L2L3/8/8網(wǎng)絡(luò)層地

3、址IP地址：4字節(jié)數(shù)字IP地址有層次關(guān)系/8 是一個(gè)大網(wǎng)絡(luò)地址/16 是其中的一個(gè)子網(wǎng)3/16 是這個(gè)子網(wǎng)中的一個(gè)主機(jī)地址55/16是這個(gè)子網(wǎng)中的廣播地址網(wǎng)絡(luò)地址主機(jī)地址掩碼長(zhǎng)度網(wǎng)絡(luò)層在網(wǎng)絡(luò)層，才可以組建大型網(wǎng)絡(luò)31/8/16目錄根本概念集線(xiàn)器、交換機(jī)、路由器交換原理及轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程常見(jiàn)的根本配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要類(lèi)型集線(xiàn)器 Hub2層交換機(jī) L2 Switch3層交換機(jī) L3 Switch路由器 Router集線(xiàn)器物理層以太網(wǎng)設(shè)備，沒(méi)有智能簡(jiǎn)單的硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的功能把每個(gè)端口收到的報(bào)文向一切其他端口廣播，就象一個(gè)分線(xiàn)盒“共享10M交換機(jī)由硬件芯片執(zhí)行數(shù)據(jù)幀或報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)通訊設(shè)備，分為二層交換機(jī)和三層交換

4、機(jī)通常接口單一，主要就是以太網(wǎng)硬件強(qiáng)大，軟件較簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)發(fā)才干高：10萬(wàn)-1000萬(wàn)PPS三層交換機(jī)也逐漸實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的功能和多種協(xié)議二層交換機(jī)二層交換機(jī) 有少量的智能，可以學(xué)習(xí)MAC地址，準(zhǔn)確轉(zhuǎn)發(fā)。 能夠支持生成樹(shù)協(xié)議，可以防止多個(gè)以太網(wǎng)段之間出現(xiàn)環(huán)路“獨(dú)占10M/100M。三層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備三層交換機(jī)有很強(qiáng)的智能，功能類(lèi)似于路由器通常用CACHE替代路由表，容量較小路由器Router經(jīng)過(guò)IP路由做轉(zhuǎn)發(fā)，可跨越大型的、各種鏈路類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)。 路由器傳統(tǒng)路由器的轉(zhuǎn)發(fā)才干較低：1萬(wàn)-10萬(wàn)PPS以前，廣域網(wǎng)的帶寬也低：9.6K, 64K，128K，2M.當(dāng)前的高端路由器也采用高速硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)高效率的轉(zhuǎn)發(fā)接口類(lèi)型

5、交換機(jī)： 以太網(wǎng)為主路由器： 同步串口，異步串口，10/100M以太網(wǎng)，ATM, E1/E3/PRI，T1/T3，HSSI，BRI 高端路由器/交換機(jī)：100M/1G/10G以太網(wǎng), 255M/622M/2.5G POS, 155M/622M ATM二層交換機(jī)主要構(gòu)造軟件： 二層硬件： 二層 一層 STP等協(xié)議以太網(wǎng)交換物理接口傳統(tǒng)路由器主要構(gòu)造軟件： 七層 四層 三層 二層硬件： 一層 IP轉(zhuǎn)發(fā)物理接口TCP/UDP 路由協(xié)議 鏈路協(xié)議三層交換機(jī)主要構(gòu)造軟件： 七層 四層 三層 二層硬件： 三層 二層 一層 IP以太網(wǎng)交換物理接口TCP/UDP 路由協(xié)議 以太網(wǎng)協(xié)議IP交換路由表的區(qū)別交換機(jī)

6、往往運(yùn)用CACHE表裝載主機(jī)路由，大約幾千條。主機(jī)路由用HASH算法做準(zhǔn)確匹配。另外有少量網(wǎng)段路由，可做最正確匹配路由器通常路由轉(zhuǎn)發(fā)表包含了一切可用路由，做最正確匹配交換機(jī)路由表維護(hù)交換機(jī)的芯片路由表是一個(gè)CACHE上層軟件產(chǎn)生路由時(shí)不參與芯片路由表芯片處置報(bào)文時(shí)，沒(méi)有找到路由，產(chǎn)生一個(gè)CACHE-MISS，上報(bào)CPUCPU查軟件路由表，得到一個(gè)主機(jī)路由，參與芯片路由表以后，到這個(gè)主機(jī)的報(bào)文就可以做高速轉(zhuǎn)發(fā)了交換機(jī)路由表維護(hù)三層芯片CPU2 CACHE-MISSRTRT1 沒(méi)有路由3 查軟件路由表4 提交硬件軟件目錄根本概念集線(xiàn)器、交換機(jī)、路由器交換原理及轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程常見(jiàn)的根本配置交換的原理計(jì)算機(jī)

7、發(fā)包二層交換三層交換籠統(tǒng)過(guò)程計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)上的 IP模塊發(fā)包時(shí)，檢查目的地址能否在本地網(wǎng)段： DestIP & Mask = MyIP & Mask ？本地包直接發(fā)遠(yuǎn)方包要查路由表，發(fā)送給路由器HUB路由器/24/24/240/24三層轉(zhuǎn)發(fā)的原理1 、經(jīng)過(guò)路由協(xié)議或配置得到遠(yuǎn)方網(wǎng)段的路由2 、鏈路層把收到的IP報(bào)文上交給IP層3、 IP層按路由做轉(zhuǎn)發(fā)4 、鏈路層把幀發(fā)送到鄰居二層轉(zhuǎn)發(fā)的原理一MAC學(xué)習(xí): 從端口收到的幀中讀出MAC地址，得到它們的對(duì)應(yīng)信息HUBMAC1MAC2MAC3MAC4port1port2port3port4FDB表MAC1 : Port1 MAC2 : Port2MAC3

8、,MAC4 : Port3MAC5,MAC6,MAC7 : Port4三層轉(zhuǎn)發(fā)的原理二鏈路層把收到的IP報(bào)文上交給IP層M1, M2, IPL2L1L2L3L3IP1, IP2, ICMPDATA以太網(wǎng)頭，從M1發(fā)送到M2IP頭，從IP1()發(fā)送到IP2()H1 IP=MAC=M1 IP=0MAC=M2R1ETHIPDATAIPDATA三層轉(zhuǎn)發(fā)的原理三IP層按路由做轉(zhuǎn)發(fā)目的IP=轉(zhuǎn)發(fā)表得到路由： /24 下一跳0 出口e2路由1：/8 路由2：/24 路由3：/24路由表的“最正確匹配把報(bào)文交以太網(wǎng)接口e2向0發(fā)送三層轉(zhuǎn)發(fā)的原理四鏈路層把幀發(fā)送到鄰居M2, M3, IPL2L1L2L3IP1,

9、 IP2, ICMPDATA以太網(wǎng)頭，從M1發(fā)送到M2IP頭，從IP1()發(fā)送到IP2()R2 IP=0MAC=M3 IP=0MAC=M2R1ETHIPDATAIPDATAL3MAC地址變了，而IP地址都沒(méi)有變！三層轉(zhuǎn)發(fā)的原理五/240/24/24接口e10/24接口e20/24R1R2R3H1H20/24源IP和目的IP都不斷不變?cè)碝AC和目的MAC在每個(gè)網(wǎng)段間都要改動(dòng) M1-M2 M2-M3 M3-M4 M4-M5三層轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程總結(jié)鏈路層收到一個(gè)以太網(wǎng)幀檢查校驗(yàn)和等參數(shù)能否合法假設(shè)目的MAC地址不是我的，也不是組播和廣播MAC，就忽略假設(shè)不支持二層轉(zhuǎn)發(fā)刪除幀頭，把數(shù)據(jù)部分按幀頭里的協(xié)議類(lèi)型交上層協(xié)議處置如IPIP層收到IP包就是以太網(wǎng)幀的數(shù)據(jù)檢查校驗(yàn)和等參數(shù)能否合法假設(shè)IP地址是接口IP地址之一，闡明是本地報(bào)文，按IP頭里的協(xié)議類(lèi)型交上層協(xié)議處置如TCP三層轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程總結(jié)否那么，用目的IP地址查轉(zhuǎn)發(fā)表有路由那么交“出接口對(duì)應(yīng)的鏈路協(xié)議發(fā)出，沒(méi)有路由那么丟棄鏈路協(xié)議(以太網(wǎng))得到這個(gè)要發(fā)出的IP包，以及出接口和下一跳IP地址信息在IP包前面添加以太網(wǎng)幀頭，源MAC地址是我的MAC地址，目的MAC地址是下一跳的 MAC地址用下一跳IP地址查ARP表得到，發(fā)出。假設(shè)