网络基础知识总结_交换机

Posted 2020-09-18

1

交换机就是做数据的转发，交换机转发的依据是MAC地址表,（路由器转发的依据是路由表）

交换机的MAC地址表里写着MAC地址 interface VLANID 。

交换机处理的是数据帧。

不管是静态路由还是动态路由，路由表是通过路由协议来完成的，而MAC地址表是通过 学习 而来的。

交换机的原理就是四个动作：转发 学习 泛洪 老化 。

详细如下：

交换机转发数据帧，转发的依据是MAC地址表。

那MAC地址表如何形成呢？通过学习 泛洪  两个动作完成。

那MAC地址表如何维护呢？是通过老化时间。老化时间为5分钟。如果5分钟内收不到某一MAC地址，就把该MAC地址删除掉。

MAC地址表是占内存占空间的，如果不老化的话，会产生很多条很多条，使交换机的转发速度越来越慢。

有一种攻击：

用一个软件模拟的发数据帧给交换机，源MAC地址不停的变，一分种变N多次，这样交换机就得不停的学习，持续一段时间后，交换机的内存就不够用了，这样交换机就死机了。这是攻击的一种。但老化时间无法防止这种攻击。

三层口是处理数据包的（可以理解为七层模型中的第三层，有包头），可以设置IP，路由器的接口可以设置IP，

但交换机的口是二层口（可以理解为七层模型中的第二层），是转发数据帧的，可不能设置IP。

交换机就跟电脑一样，只能设置一个IP。

物理局域网 LAN  Local Area Network

虚拟局域网 VLAN Virtual Local Area Network

把一物理局域网划分为虚拟局域网两种方法式：

根据端口划分，是静态VLAN   两个动作 ，建立VLAN，把接口加入VLAN

根据MAC地址划分，是动态VLAN（动态VLAN是很复杂的，只探讨静态VLAN）

VLAN 1是默认VLAN ,也叫本征VLAN，意思是代表交换机本身

你对VLAN 1设置的东西就是对交换机本身设置的

你对VLAN 1设置的IP，就是对交换机本身设置的IP

2

两交换机之间的虚拟局域网VLAN如何通信？ 配置中继链路（trunk）

原理：

让两交换机上的一条链路承载多个VLAN的信息，即允许通过多个VLAN。

即成为中继链路就可以承载多个VLAN信息。

而成为中继链路的前提是两交换机的端口进行协商。

只有协商的结果是中继才能承载，不是中继就承载不了。

而协商的结果是由协商模式决定的。

有五种模式

access     无论如何协商都成不了中继链路

trunk      一定要成为中继

auto       自动，无所谓 两端都是auto成不了中继

desirable  期望，期望成为中继

不协商模式   这个忽略

以上四种模式都会发一种协商数据帧DTP，每30秒发一次。

DTP就是动态trunk协议

成为中继链路数据帧都流过来之后，对方的交换机怎么知道这个数据帧属于VLAN几呢 ？

在trunk接口上打标签，一端打标签，另一端拆标签。

打标签就是重新封装

封装有两种（encapsulation）

IEEE 802.1q  #是数字1 全球通用的

ISL          #是思科独有

IEEE 802.1q是如何封装的？

目标MAC 源MAC tag  type/length  data     fcs

6        6     4    2            46－1500 4   字节

tag标签是4个字节，32位，其中只有12位代表vlan id 

2的12次方是4096

所以vlan编号的范围是0－4095 0是开头，4095是结尾，开头和结尾都不用。

所以是1－4094，又因为1是本征VLAN

所以

2－1000    #是人为可用的

1001－1005 #保留的 每个交换机都有 令牌环网 光纤网用的

1006－1024 #内置的  科研用

1025－4094 #人为可用的

如果要创建大于1000的VLAN号，需要把VTP的模式改为透明模式。

ISL的封装

head  目标MAC 源MAC  type/length  data     fcs   crc  

头 26  6        6      2          46－1500 4      4  字节

head头26字节，其中只有15位表示vlan id.

在29系列的交换机上，只支持802.1q的封装，封装命令不需要敲，因为根本没有封装命令，默认就是802.1q封装，

在3系列以上的交换机上，支持两种封装  如果不封装，switchport mode trunk 命令敲不上，会报错。

真实设备的所有口默认期望模式，模拟器的所有口默认自动模式。

3

背景：

形成物理环路就会发生广播风暴，每个交换机都在不停的更新MAC地址表，CPU很忙，交换机不停的闪烁，这很正常说明在转发数据，如果不闪了一直亮，说明交换机死机了。

那如何解决呢？

把物理环路逻辑的断开，即把一个口逻辑的阻塞掉，然后就不是一个环路了。这就是生成树协议。

生成树协议（STP spanning tree protocol）：

将物理环路中的某个接口逻辑的阻塞。防止广播风暴。不用敲任何的命令，自动阻塞

生成树原理详解：

如何选根桥？

每台交换机在启动的时候会向外发送一个称为BPDU的数据帧，该帧中包含的其中一项是该交换机（网桥）的ID号，称为BridgeID(BID).

BID由两部分组成：

网桥的优先级（默认为32768）和该网桥的MAC地址。

最终比较BID，最小的BID为根桥交换机(root bridge switch)

当根桥选出来之后，只有根桥交换机每2秒产生一次BPDU，其它非桥交换机只转发BPDU。

如何选根端口？

每个非根桥上有一个根端口（root port），在每台非根桥上选一个接口为根端口

1 比较到根网桥整个路径的开销最小

开销与带宽有关，以下是人为规定的

10M/s 开销为100；

100M/s 开销为19 

1G/s 开销为4；

10G/s 开销为 2

  2 比较对端网桥/直连网桥较小的BID

  3 比较较小的PORT ID 

  PORT ID 也由两部分组成：

  PORT优先级 PORT编号

  注意：portid是比较BPDU出接口的

 

如何选指定端口(dp)？

在每个网段上选一个接口为指定端口 （designate port）

 1 根桥上的所有端口都是指定端口

 2 比较到达根桥路径开销最小的

 3 比较较小的BID

 4 比较较小的PORTID

 5 剩下的口就是阻塞的

 

4

一个VLAN会有一个环，有多少个VLAN就有多少个环，一个VLAN就有一个根。

手动修改优先级，就可以指定谁是根。且修改优先级的时候也只能改某个VLAN的优先级。

如果三层和二层之间某根线断掉了，二层交换机要绕弯路才能找到根，这样就降低了速度。

所以，我们可以在三层的两个交换机之间连接两根网线做链路捆绑，把两根聚合成一根，这样，不仅带宽提高了，提升了速度，还去掉了环路。

5

路由器的物理接口上配子接口

6

一个设备即有路由器功能又有交换机的功能

7

切换网关用的，在系统上叫群集 ，故障转移 HA高可用；在设备上叫路由热备。

有两种技术，一种是全球通用的vrrp  一种是思科独有的HSRP    都是切换网关用的，

8

HSRP

本文出自 “青春邓勇” 博客，请务必保留此出处http://dengyong.blog.51cto.com/8409869/1927153