CCNA第8章2層交換和生成樹(shù)協(xié)議

局域網(wǎng)交換（第二層交換）局域網(wǎng)交換概述網(wǎng)橋與交換機(jī)局域網(wǎng)分割1第二層交換機(jī)處理數(shù)據(jù)報(bào)文的MAC包頭。2與共享介質(zhì)局域網(wǎng)相比，第二層交換機(jī)使網(wǎng)絡(luò)性能大幅度提高。因?yàn)榈诙咏粨Q機(jī)是一種特殊的網(wǎng)橋——他們?cè)诿總€(gè)端口允許同時(shí)多個(gè)以太網(wǎng)CSMA/CD協(xié)議進(jìn)行工作，因而可以減少潛在的沖突。第2層交換提供的性能如下基于硬件的橋接(ASIC)線速(wirespeed)低延遲低成本

局域網(wǎng)交換概述2層交換的局限性必須絕對(duì)正確地分隔沖突域創(chuàng)建一個(gè)功能強(qiáng)大的橋接網(wǎng)絡(luò)的正確方法是80/20原則橋接網(wǎng)絡(luò)雖然能夠分隔沖突域,但不能分隔廣播域,所以限制了網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和增長(zhǎng)能力,降低了整體性能.隨著網(wǎng)絡(luò)的增長(zhǎng),廣播,組播及生成樹(shù)的慢收斂會(huì)存在很大問(wèn)題.所以交換機(jī)不能取代路由器.信號(hào)強(qiáng)度隨著傳輸距離的增大而降低。每種以太網(wǎng)類型均具有最大網(wǎng)段長(zhǎng)度。LAN網(wǎng)段限制網(wǎng)橋交換機(jī)與集線器1、網(wǎng)橋

網(wǎng)橋是將一個(gè)LAN段與另一LAN段連接起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

網(wǎng)橋是基于軟件交換.每個(gè)網(wǎng)橋只有一個(gè)生成樹(shù).轉(zhuǎn)發(fā)二層廣播通過(guò)接收每個(gè)數(shù)據(jù)幀的源地址,學(xué)習(xí)ＭＡＣ地址并跟據(jù)二層地址做出轉(zhuǎn)發(fā)決定．2、交換機(jī)

交換機(jī)提供了橋接能力以及在現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)上增加帶寬的功能。交換機(jī)基于硬件(ASIC芯片)交換數(shù)據(jù)交換機(jī)可以有多個(gè)生成樹(shù)轉(zhuǎn)發(fā)二層廣播通過(guò)接收每個(gè)數(shù)據(jù)幀的源地址，學(xué)習(xí)ＭＡＣ地址并跟據(jù)二層地址做出轉(zhuǎn)發(fā)決定網(wǎng)絡(luò)擁塞高性能PC更多經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)占用帶寬較多的應(yīng)用程序網(wǎng)橋運(yùn)行于OSI模型第2層轉(zhuǎn)發(fā)、過(guò)濾或泛洪幀端口較少速度較慢LAN交換機(jī)較高的端口密集度大型幀緩沖區(qū)支持各種端口速度混合快速內(nèi)部交換交換模式：直通存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)免分片交換模式

1、直通式（快速轉(zhuǎn)發(fā)）交換機(jī)檢測(cè)到目標(biāo)地址后即轉(zhuǎn)發(fā)幀轉(zhuǎn)發(fā)速度快延遲固定轉(zhuǎn)發(fā)錯(cuò)誤幀2、碎片隔離轉(zhuǎn)發(fā)前校驗(yàn)前64字節(jié)速度比存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式快，但比直通式慢延遲固定3、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)并檢查全部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)速度慢延遲可變轉(zhuǎn)發(fā)前校驗(yàn)Frame交換機(jī)的雙工模式

半雙工（CSMA/CD）單一數(shù)據(jù)流向沖突可能性大與Hub連接時(shí)工作在半雙工SwitchHub全雙工點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接雙方必須都支持全雙工無(wú)沖突可能不再采用沖突檢測(cè)電路LAN交換機(jī)功能總結(jié)網(wǎng)段是由單條不間斷的網(wǎng)絡(luò)電纜所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)連接。以太網(wǎng)電纜和網(wǎng)段只能跨越有限的物理距離，若超過(guò)該距離，傳輸質(zhì)量就會(huì)降低。集線器接收傳入比特，并放大電信號(hào)，然后將這些比特從它的所有端口發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)上的其它設(shè)備，通過(guò)這種方式對(duì)網(wǎng)段進(jìn)行擴(kuò)展。如果網(wǎng)段上的兩個(gè)或多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，則會(huì)發(fā)生沖突?？偨Y(jié)（續(xù)）共享同一帶寬的網(wǎng)段稱為沖突域，這是由于當(dāng)網(wǎng)段中兩個(gè)或兩個(gè)以上的設(shè)備同時(shí)進(jìn)行通信時(shí)，在該網(wǎng)段中可能會(huì)發(fā)生沖突。可以使用運(yùn)行于OSI模型第2層（或更高層）的其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來(lái)劃分網(wǎng)段，以減少特定網(wǎng)段中競(jìng)爭(zhēng)帶寬的設(shè)備數(shù)量，為網(wǎng)段中的設(shè)備提供更多的帶寬。Catalyst2960交換機(jī)LED指示燈1、地址學(xué)習(xí)2、幀的轉(zhuǎn)發(fā)/過(guò)濾3、回路防止（STP生成樹(shù)）交換機(jī)的三個(gè)功能1、交換機(jī)的地址學(xué)習(xí)以太網(wǎng)交換機(jī)通過(guò)內(nèi)部的MAC地址表做出轉(zhuǎn)發(fā)/過(guò)濾的決定MAC地址表存放在交換機(jī)的RAM中初始的MAC地址表為空MACaddresstable0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3ABCD1、交換機(jī)的接口收到數(shù)據(jù)幀后，查找MAC地址表，如沒(méi)有相應(yīng)的表項(xiàng)，交換機(jī)將該數(shù)據(jù)幀泛洪（flood）到所有其它的接口上2、通過(guò)讀取幀中的源MAC地址，交換機(jī)將端口及其連接的主機(jī)映射起來(lái)，放入MAC地址表0260.8c01.4444E0:0260.8c01.1111MACaddresstable0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.3333E0E1E2E3DCBA1、如果交換機(jī)連接的所有主機(jī)都發(fā)送過(guò)數(shù)據(jù)幀，就可以建立起一個(gè)完整的MAC地址表，交換機(jī)將據(jù)此做出轉(zhuǎn)發(fā)/過(guò)濾的決定注意：MAC地址表是動(dòng)態(tài)變化的，如果在一定時(shí)間內(nèi)某一主機(jī)沒(méi)有新的數(shù)據(jù)幀發(fā)送，則相應(yīng)的表項(xiàng)將被清除，默認(rèn)5分鐘0260.8c01.3333E0:0260.8c01.1111E2:0260.8c01.2222E1:0260.8c01.3333E2:0260.8c01.4444MACaddresstable0260.8c01.11110260.8c01.2222E0E1E2E3DCBA0260.8c01.44442、交換數(shù)據(jù)幀

1、如果數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址在MAC地址表中有相應(yīng)的表項(xiàng)，則交換機(jī)將該數(shù)據(jù)幀直接發(fā)往對(duì)應(yīng)的接口，從而保證其它接口上的主機(jī)不會(huì)收到無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)幀2、廣播幀和組播幀仍將被泛洪（flood）到除接收接口以外的所有其它接口0260.8c01.33330260.8c01.22220260.8c01.4444E0:0260.8c01.1111E2:0260.8c01.2222E1:0260.8c01.3333E3:0260.8c01.44440260.8c01.1111E0E1E2E3DCABMACaddresstable2、過(guò)濾數(shù)據(jù)幀3、冗余網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、冗余拓?fù)湎擞捎趩吸c(diǎn)故障所引致的網(wǎng)絡(luò)不通問(wèn)題2、冗余拓?fù)鋮s帶來(lái)了廣播風(fēng)暴、重復(fù)幀和MAC地址表不穩(wěn)定的問(wèn)題網(wǎng)段1網(wǎng)段2服務(wù)器/主機(jī)X服務(wù)器/主機(jī)Y廣播風(fēng)暴

主機(jī)X發(fā)送一個(gè)廣播，該廣播將由交換機(jī)A擴(kuò)散到網(wǎng)段2網(wǎng)段1網(wǎng)段2服務(wù)器/主機(jī)X服務(wù)器/主機(jī)Y交換機(jī)A交換機(jī)B廣播Broadcast交換機(jī)B從網(wǎng)段2收到交換機(jī)A發(fā)出的廣播幀后又?jǐn)U散到網(wǎng)段1網(wǎng)段1網(wǎng)段2服務(wù)器/主機(jī)X服務(wù)器/主機(jī)Y交換機(jī)A交換機(jī)B交換機(jī)不斷循環(huán)擴(kuò)散廣播導(dǎo)致風(fēng)暴形成網(wǎng)段1網(wǎng)段2服務(wù)器/主機(jī)X服務(wù)器/主機(jī)Y交換機(jī)A交換機(jī)B重復(fù)幀

1、主機(jī)X發(fā)送單播幀給主機(jī)Y

2、交換機(jī)也將收到該單播幀（廣播網(wǎng)絡(luò)），若交換機(jī)的MAC地址表中沒(méi)有主機(jī)Y的地址，則該幀將被擴(kuò)散

單播Unicast網(wǎng)段1網(wǎng)段2服務(wù)器/主機(jī)X服務(wù)器/主機(jī)Y交換機(jī)A交換機(jī)B主機(jī)Y分別收到來(lái)自交換機(jī)B發(fā)送的兩次同一幀網(wǎng)段1網(wǎng)段2服務(wù)器/主機(jī)X服務(wù)器/主機(jī)Y交換機(jī)A交換機(jī)B不穩(wěn)定的MAC地址表

交換機(jī)B從端口0收到主機(jī)X發(fā)送的單播幀后，將主機(jī)X的MAC地址加入MAC地址表，同端口0映射起來(lái)。同時(shí)將該幀擴(kuò)散到網(wǎng)段2網(wǎng)段1網(wǎng)段2服務(wù)器/主機(jī)X服務(wù)器/主機(jī)Y交換機(jī)A交換機(jī)BSegment2網(wǎng)段1網(wǎng)段2服務(wù)器/主機(jī)X服務(wù)器/主機(jī)Y交換機(jī)A交換機(jī)B

交換機(jī)B從端口1收到主機(jī)X發(fā)送的單播幀后，將主機(jī)X的MAC地址加入MAC地址表，同端口1映射起來(lái)。同時(shí)將該幀擴(kuò)散到網(wǎng)段2回路的解決辦法:生成樹(shù)協(xié)議

Spanning-TreeProtocol將某些端口置于阻塞狀態(tài)就能防止冗余結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲挟a(chǎn)生回路

阻塞x生成樹(shù)術(shù)語(yǔ)根橋（Ｂootbridge ）橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ＢＰＤＵ）橋ＩＤ（bridgeID）非根橋（nonrootbredge）端口開(kāi)銷(portcost)根端口（rootport）指定端口（designatedprot）非指定端口（nondesignatedprot）轉(zhuǎn)發(fā)端口（forwardingport）阻塞端口（blockedport）生成樹(shù)協(xié)議（STP）如何工作x標(biāo)志（designated）端口根（root）端口標(biāo)志（designated）端口非標(biāo)志端口非根網(wǎng)橋SWXSWY100baseT

10baseT根網(wǎng)橋BPDU運(yùn)行生成樹(shù)算法的交換機(jī)定期發(fā)送BPDU選取一個(gè)根網(wǎng)橋（rootbridge）每個(gè)非根網(wǎng)橋只有一個(gè)根端口（rootport）每網(wǎng)段只有一個(gè)標(biāo)志端口（designatedport）生成樹(shù)協(xié)議的工作過(guò)程(1)一：選取惟一一個(gè)根網(wǎng)橋(rootbridge)BPDU中包含網(wǎng)橋ID（BridgeID）注意：BridgeID(8B)=優(yōu)先級(jí)(2B)+交換機(jī)MAC地址(6B)1、交換機(jī)默認(rèn)的優(yōu)先級(jí)為32768，可以修改，優(yōu)先級(jí)值最小的成為根網(wǎng)橋。2、如果優(yōu)先級(jí)值相同，MAC地址最小的成為根網(wǎng)橋，BridgeID值最小的成為根網(wǎng)橋，根網(wǎng)橋缺省每2秒發(fā)送一次BPDU生成樹(shù)協(xié)議的工作過(guò)程(2)二：在每個(gè)非根網(wǎng)橋選取惟一一個(gè)根端口(rootport)注意：根網(wǎng)橋上沒(méi)有根端口，根端口存在于非根網(wǎng)橋上。1、非根網(wǎng)橋到根網(wǎng)橋線路開(kāi)銷最小的成為根端口。2、如果開(kāi)銷相同，則上一級(jí)交換機(jī)的網(wǎng)橋ID小的端口成為根端口。3、如果上一級(jí)網(wǎng)橋ID相同，則比較端口優(yōu)先級(jí)，小的成為根端口。4、如果端口優(yōu)先級(jí)相同，端口號(hào)小的成為根端口。線路代價(jià)：10M=100,100M=19,1G=4,10G=2生成樹(shù)協(xié)議的工作過(guò)程(3)三：在每網(wǎng)段選取惟一一個(gè)標(biāo)志端口designatedPort注意：每一條線路都有一個(gè)標(biāo)志端口。1、每條線路的端口到根網(wǎng)橋線路開(kāi)銷最小的成為標(biāo)志端口。2、如果線路開(kāi)銷相同，網(wǎng)橋ID小的端口成為標(biāo)志端口。3、如果網(wǎng)橋ID相同，則比較端口優(yōu)先級(jí)，小的成為標(biāo)志端口。4、如果優(yōu)先級(jí)相同，則端口號(hào)小的成為標(biāo)志端口。注意：一個(gè)端口既不是根端口，也不是標(biāo)志端口，就是非標(biāo)識(shí)端口，非標(biāo)志端口被阻塞，只能接收BPDU練習(xí)請(qǐng)指出：1、根網(wǎng)橋、根端口和標(biāo)志端口2、哪些端口處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)？哪些處于阻塞狀態(tài)SwitchYMAC0c0022222222Defaultpriority32768SwitchXMAC0c0011111111Defaultpriority32768Port0Port1Port0Port1SwitchZMac0c0011110000Defaultpriority32768Port0

100baseT100baseT練習(xí)SwitchYMAC0c0022222222Defaultpriority32768SwitchXMAC0c0011111111Defaultpriority32768Port0Port1Port0Port1SwitchZMac0c0011110000Defaultpriority32768Port0

100baseT100baseT標(biāo)志端口(F)根端口(F)非標(biāo)志端口(BLK)標(biāo)志端口(F)根端口(F)STP端口的狀態(tài)Listening偵聽(tīng)Forwarding轉(zhuǎn)發(fā)Learning學(xué)習(xí)Blocking阻塞Max-age20秒

傳輸延遲15秒

傳輸延遲15秒

重要知識(shí)點(diǎn)：收斂所有交換機(jī)和橋的端口都改變到轉(zhuǎn)發(fā)或者阻塞狀態(tài)的過(guò)程就是收斂交換機(jī)收斂時(shí)間=20秒+15秒+15秒生成樹(shù)的問(wèn)題1、不允許有并行的路徑存在2、備份路徑處于閑置3、STP重計(jì)算時(shí)會(huì)阻塞端口解決方法：1、portfast生成樹(shù)快速端口bpduguard(BPDU護(hù)衛(wèi))、bpdufilter(BPDU過(guò)虛器）2、uplinkfast生成樹(shù)快速鏈路3、backbonefast生成樹(shù)快速主干4、rstp快速生成樹(shù)5、端口聚合配置命令Switch(config-if)#spanning-treeportfastSwithc(config-if)#spanning-treebpduguardenableSwithc(config-if)#spanning-treebpdufilterenableSwithc(config)#spanning-treeuplinkfastSwithc(config)#spanning-treebackbonefastSwithc(config)#spanning-treemoderapid-pvst實(shí)驗(yàn)一：測(cè)試生成樹(shù)過(guò)程實(shí)驗(yàn)二：指定某個(gè)交換機(jī)為根交換機(jī)實(shí)驗(yàn)三：?jiǎn)⒂每焖俣丝趯?shí)驗(yàn)四：?jiǎn)⒂每焖偕蓸?shù)端口聚合PAGP（cisco私有協(xié)議）鏈路聚合LACP（IEEE通用協(xié)議）Switch(config)#interfaceport-channel1

Switch(config-if)#interfacerangefa0/1–3Switch(config-if)#channel-group1mode

active|desirable

（lacp協(xié)議|pagp協(xié)議）Switch(config-if)#switchportnonegotiate（模擬器不支持）關(guān)閉DTP（端口自動(dòng)協(xié)商）Switch(config-if-range)#switchportmodetrunk注意：設(shè)置完后要重新啟動(dòng)交換機(jī)試驗(yàn)一：將交換機(jī)的1、2、3端口聚合成一個(gè)端口注意：用三層交換機(jī)交換機(jī)的配置

交換機(jī)的默認(rèn)配置交換機(jī)的端口交換機(jī)Show命令交換機(jī)的雙工配置交換機(jī)配置MAC地址表配置文件和系統(tǒng)文件的管理交換機(jī)的雙工配置

配置IP地址（管理使用）Switch(config)#interfacevlan1Switch(config-if)#ipaddress配置默認(rèn)網(wǎng)關(guān)Switch(config)#ipdefault-gateway

配置DNSSwitch(config)#ipname-server

接口配置Switch(config)#

interfacee0/1Switch(config)#

duplexhalfSwitch(config)#speed10/100/auto配置端口安全wg_sw_a(config)#interfacee0/4wg_sw_a(config-if)#switchportmodeaccesswg_sw_a(config-if)#switchportport-securitywg_sw_a(config-if)#switchportport-securitymac-address1111.1111.1111wg_sw_a(config-if)#switchportport-securitymac-addressstickywg_sw_a(config-if)#switchportpor