交换机与路由器技术：以太网MAC和以太网帧交换机工作原理及基本配置

Posted 2023-04-11 明月Java全宇宙

目录

• 一、以太网MAC和以太网帧
• 二、以太网交换机工作原理
• 三、交换机的基本配置
• • 1、思科设备命令行基础
  • • 1.1、要想进入设备的命令行界面
    • 1.2、命令行基础
    • 1.3、常见配置

一、以太网MAC和以太网帧

交换机的工作原理
1、交换机它是属于数据链路层的设备，数据链路层所传输的是数据帧，所封装的是MAC头部(主要有源MAC地址、目的MAC地址)差错校验
2、数据链路层的功能

• 建立逻辑连接，进行物理地址寻址，差错校验
• 数据链路的建立、维护和拆除
• 数据帧的封装、传输、同步、差错校验，在数据链路层也可以做流量控制
  (—般情况下不在数据链路层做)
  3、以太网
• 以太网的标准(802局域网标准)
  有线局域网
  无线局域网
• 以太网= 局域网

4、交换机主要讲的以太网交换机(局域网的交换机)
5、以太网的基本概念
6、以太网的发展史
10BASE-T （10兆）
100BASE-T （100兆）
1000BASE-T （1000兆）
7、早期的网络的共享式网络、目前所使用的是交换式网络

• 交换式网络
  以太网交换机
  以太网MAC地址(在目前的所有网络接口都具有一个全球唯—的以太网MAC地址)

8、以太网的MAC

• 用来标识一个以太网上的某个单独的设备或—组设备
  IP地址的概念:用于标识网络中的某一台主机

• 两个设备要想在以太网（局域网）中进行通信，那就必须要MAC地址进行交互

• 两个设备需要在网络中进行通信，就必须配置相应的IP地址

• MAC地址有48的二进制组成，通常表示为12位的十六进制
  34-41-5D-B5-D6-19
  00110100-01000001-01011101-10110101-11010110-00011001

• 一个MAC地址的表示方式：前面24位表示了厂商的编码，后面24位是序列号，从而就可以实现全球唯一

• 单独设备：当第8位为0的时候，表示是单独设备，单播地址（即展开为48位二进制数的第8位）

• 一组设备：当第8位为1的时候，表示是一组设备，组播地址

• 所有设备：FF-FF-FF-FF-FF-FF,一个全为1的MAC地址，广播地址

• 00-00-00-00-00-00:默认填充地址，当不知道对方的MAC地址时，会自动填充一个目的的MAC地址

9、以太网的帧

• Ethernet II(基本上抓的都是这个类型的帧）
• IEEE802.3帧
  
  Type和Length:都是用于去标识上层数据的类型
  上层是网络层
  由于在网络层有不同的协议:IP (0x0800) ARP (0x0806) ICMP IGMP RARP

二、以太网交换机工作原理

1、早期的共享式以太网，它是由集线器（Hub) 连接，其工作在物理层
"Hub"是中心的意思，集线器的主要功能是对接受到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离。



2、现在采用交换式网络（以太网交换机）

---

广播:—种信息的传播方式;—对多的方式工作模式

• 单工:数据报只能单向传输
• 半双工:数据可以双向传输，但不能同时进行
• 全双工:数据可以双向并且同时进行（现在都是这种方式）

三、交换机的基本配置

1、掌握思科设备的命令行基础
2、会对交换机进行基本配置
3、会通过talnet和ssh对交换机进行远程管理

1、思科设备命令行基础

1.1、要想进入设备的命令行界面

• 设备支持命令行
  去查看设备上的接口，是否有console
• 需要有console线
• 需要超级终端软件进行连接
  （1）putty
  （2）secret CRT
  （3）xshell (连接Linux较多）

1.2、命令行基础

• 思科设备上的命令行模式
  （1）用户模式：查看统计信息（用得非常少），用“>”表示
  

用户模式切换到特权模式
enable
en //命令可以简写

（2）特权模式：查看并修改设备的配置（一般情况下都是查看居多），用“#”表示

特权模式切换到全局模式
configure terminal
conf t //命令可以简写

（3）全局模式：针对设备的整体配置参数，用“（config）#”表示

全局模式切换到接口模式
interface fastethernet0/1
int f0/1 //命令简写

（4）接口模式：针对设备的接口修改配置参数，用“（config-if)#”表示
（5）进入对应模式，只能一级一级进入
（6）返回对应模式，一级一级返回使用“exit”，如果说想要快速直接返回到特权模式，可以使用“end”
（7）

1.3、常见配置

• 给交换机配置一个主机名

这针对设备的整体配置参数,故进入全局模式进行配置

• 我们知道交换机里面维护了一张MAC地址表，如何查看

• 交换机的双工模式

如下图，我们配置半双工通信

输入end回特权模式，输入show int f0/1查看配置情况。

• 交换机的接口速率

• 配置console口的密码，保护安全

login是应用的含义。
要善用Tab键自动补全命令行。同cmd命令行的理

交换机

一、数据链路层

• 位于网络层与物理层之间

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
• 流量的控制

二、以太网的发展

1.以太网MAC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
• MAC地址由48位二进制数组成、通常分为六段、用十六进制表示

• 例如

2.以太网帧格式

• Ethernet II帧格式

0800H表示IP协议，0806H表示ARP协议

三、交换机

交换机（Switch）意为“​​​​开关​”是一种用于电（光）信号转发的网络设备​​​​。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机。其他常见的还有电话语音交换机、​光纤交换机等。

1.交换机设备简介

2.交换机的工作原理

交换机的转发原理

• 初始状态
• MAC地址学习
• 广播未知数据帧
• 接收方回应
• 交换机实现单播通信​

计算机A、计算机B、计算机C接入交换机，交换机刚打开处于初始状态什么都不知道，计算机A向计算机B发送信号，经过交换机，交换机开始学习将计算机A的MAC地址记录在自己的MAC地址表中并记录为接口1，之后向计算机B和计算机C广播未知数据帧，计算机B接受信号并做出回应，信号经过交换机，交换机再次学习，记录计算机B的MAC地址在自己的MAC地址表中并记录为接口2，将信号传回计算机A，实现单播通信。

交换机学习到的条目不会永久保留在MAC地址表上，最久300秒。

3.交换机以太网接口的工作模式

• 单工

两个数据站之间只能沿单一方向传输数据

• 半双工

两个数据站之间可以双向数据传输、但不能同时进行

• 全双工

两个​数据站之间可以双向且同时进行数据传输

• 交换机以太网接口速率

接口连接时进行协商

协商失败则无法正常通信

4.配置前的准备

• Console线缆

• USB转COM线缆

• USB转COM+Console线缆​

5.SecureCRT软件的使用

SecureCRT软件的配置

• 端口选择
• 选择连接方式
• COM口属性

6.交换机的连接

级联

• 一根或两根网线插在两个交换机上

1.很方便，可以增加交换机的传输距离2.会浪费接口，会受到网线的带宽限制

堆叠

• 将交换机叠在一起，再用专用工具连接在一起

牛逼

7.命令

1、历史命令查询

[Huawei] display history-command

2、配置主机名

<Huawei> system-view

[Huawei] sysname SW1

3、状态信息查询

<Huawei>display version   ####查看VRP版本

<Huawei>display users    ####查看用户终端信息

4、进入接口模式并查看信息

<Huawei>sys

[Huawei]int g0/0/0

[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]dis this   ####查看当前视图下的配置信息

5、配置文件管理命令

[Huawei]display saved-configuration     ###查看设备保存的信息

[Huawei]display current-configuration   ###查看设备当前配置的信息

<Huawei>reset saved-configuration      ###擦除存储设备中的配置文件

<Huawei>compare configuration          ###比较当前配置信息与存储设备中的保存文件是否一致

6、关闭华为的信息提示中心  

[Huawei]undo info-center enable  

<Huawei>undo terminal monitor

7、配置双工及速率命令

<Huawei>sys

[Huawei]int g0/0/1

[SW1-Ethernet0/0/1]undo negotiation auto    ###关闭自动协商

[SW1-Ethernet0/0/1]speed 100                ###调至速率100M

[SW1-Ethernet0/0/1]duplex full              ###调至全双工模式， 解释：full：Full-Duplex（全双工模式）   half：Half-Duplex（半双工模式）

8、永不超时

[Huawei]user-interface console 0

[Huawei-ui-console0]idle-timeout 0 0

9、保存配置

<Huawei>save

10、用SecureCRT链接eNSP

●双击打开某台设备有【视图】和【配置】，打开【配置】---窗口配置：串口号：2000  ###这个是端口号

●打开SecureCRT 点击【链接】---【Protocol】Telnet----【Hostname】127.0.0.1----【Prot】2000

●当前终端被打开---断开【disconnect】----会话【session options】-----强制每次一个字符模式【Force charater at atime mode】---保存【OK】

●右击当前终端---链接【reconnect】

设置远程登录密码

[Huawei]user-interface vty 0 4

[Huawei-ui-vty0-4]authentication-mode password  

[Huawei-ui-vty0-4]set authentication password simple 222

[Huawei-ui-vty0-4]user privilege level 3

[Huawei-ui-vty0-4]dis this