第六章交换机及其配置总结

红太狼 2022-03-06 04:54 312阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  6 交换机及其配置
 *   *  6.1 交换机的交换结构
     *   *  矩阵交换结构
         *  总线交换结构
         *  共享存储器交换结构
     *  6.2 交换机的交换模式
     *  6.3 虚拟局域网VLAN技术
     *   *  VLAN技术特点
         *  VLAN标识
         *  VLAN Trunk
         *  划分vlan的方法
     *  6.4 生成树协议STP
     *  6.5 实训：交换机配置
     *   *  1.使用console端口配置
         *  2.使用telnet命令配置
         *  3.浏览器配置交换机
     *  6.6 交换机相关操作
     *   *  1.使用浏览器配置交换机
         *  2.配置交换机系统信息
         *   *  设置交换机主机名
             *  配置超级用户口令
             *  远程登录口令
             *  设置系统时间
             *  设置管理地址(ip地址)和默认路由
         *  3.交换机端口的配置
         *   *  配置交换机端口的关闭与开启
             *  配置交换机端口的通信方式
             *  配置交换机端口的传输速率
             *  交换机端口的两种系统的区分
         *  4.交换机VLAN的配置
         *   *  交换机VLAN的配置
         *  6.7 vlan实训任务
         *   *  IOS
             *  catos
         *  6.8 vlan trunk实训任务
         *   *  IOS配置
             *  catos
         *  6.9 交换机STP配置 生成树配置
         *   *  打开或关闭STP
             *  配置根网桥和备份根网桥
             *  配置生成树优先级
             *  三个加速
         *  BPDU过滤

# 6 交换机及其配置 #

## 6.1 交换机的交换结构 ##

*  接受数据帧时，将串行代码转换为并行代码
 *  转发时，将并行代码转换为串行代码

### 矩阵交换结构 ###

交换矩阵：在任意两个端口之间建立连接，保证传输

### 总线交换结构 ###

数据帧按照时隙在总线上传输  
交换机的端口数为M，每个端口数为N，总线带宽为M\*N

### 共享存储器交换结构 ###

共享存储RAM

## 6.2 交换机的交换模式 ##

快速转发、碎片丢弃和存储转发  
快速转发：直通转发模式，检测到6个字节（包含目的地址）就立即转发，  
无法进行校验、纠错，即被直接转发  
存储转发：先存储起来，然后进行循环冗余校验检查，在对错误帧进行处理后，才取出数据帧的目的地址，进行转发操作。支持不同速度的端口间转发  
碎片丢弃：自由分段模式，碎片隔离交换模式，检查冲突碎片，读64字节  
介于两者之间

## 6.3 虚拟局域网VLAN技术 ##

逻辑组都是一个独立的逻辑网段和广播域  
不受用户所在的物理位置和物理网段的限制，都是通过软件的方式完成的

### VLAN技术特点 ###

VLAN工作在OSI参考模型的第二层数据链路层  
广播信息只发送给该VLAN中的结点  
每一个VLAN都是独立的网络，各自都有唯一的子网号，VLAN只能通过第三次路由才能进行通信

### VLAN标识 ###

`VLAN ID或VLAN name`  
ID是**12位二进制数**（4096） **1-1000**用于以太网，1-1025标准范围，1025-4096扩展  
name由**32位字符标识**，可以是**数字或字母**  
系统自动生成VLAN名，缺省VLAN名为VLAN00111 5位

### VLAN Trunk ###

**IEEE 802.1Q标准**  
用来传输多个vlan（跨越交换机传输vlan）  
用帧标签来封装数据帧  
两交换机必须支持vlan trunk

### 划分vlan的方法 ###

*  基于端口划分vlan
 *  基于mac地址
 *  基于第三层协议或地址（tcp、ip、ipx、）

## 6.4 生成树协议STP ##

二层的链路管理协议  
保证网络中没有回路的前提下，为第二层提供冗余路径

**IEEE 802.1D标准**  
通过交换机之间的**BPDU网桥协议数据单元**，并用生成树算法STA对其进行计算  
把部分端口设置**阻塞**状态，**只能接受和读取BPDU，不能接受和转发数据帧**  
只要网络拓扑发生变化或网络出现故障，生成树就会重新计算

交换机与网桥在STP工作过程中是有区别的。交换机每一个VLAN选择一个生成树

BPDU  
每2s在网络发生故障、网络拓扑变化，立即发送BPDU  
BPDU数据包的两种类型：**配置BPDU(不超过35字节)、拓扑变化通知BPDU（不超过4字节)**

根id和桥id用8字节表示，前两个字节为优先级，后两个字节的mac地址，优先级必须是4096倍数，以小为优。优先级相同时，就要根据mac地址决定，也是以小为优，从左到右

## 6.5 实训：交换机配置 ##

### 1.使用console端口配置 ###

接口标准RJ-45 是**交换机刚出厂**时，**第一次**对其进行配置所用的方法  
要一台安装超级终端软件的计算机，还要RJ-45 9针或25针  
设置：**传输速率9600，数据为8位，停止为1位**

### 2.使用telnet命令配置 ###

通网，有权限，配置好管理地址，远程登录密码

### 3.浏览器配置交换机 ###

tcp/ip，配置好ip，通网，支持java

catos大型交换机OS：以set开头  
cisco小型交换机IOS

## 6.6 交换机相关操作 ##

### 1.使用浏览器配置交换机 ###

catos：catalyst6500  set ip http server enable
    cisco IOS：switch-3548  ip http server

### 2.配置交换机系统信息 ###

#### 设置交换机主机名 ####

IOS:(config)hostname switch-PHY-3548
    OS:(enable)set system name switch-PHY-3548

#### 配置超级用户口令 ####

IOS:(config)enable password zzz(明文)
    IOS:(config)enable password 7 zzz (加密)
    IOS:(config)enable secret 5 zzz (加密)
    
    OS:(enable):set  enablepass

#### 远程登录口令 ####

IOS:(config)line vty 0 4   虚拟终端用户模式，开启5个虚拟终端0-4
    IOS:(config)password 0 zzz(明文)
    IOS:(config)password 7 zzz(加密)
    
    OS:(enable):set  password

#### 设置系统时间 ####

IOS：clock set 08:30:00 23 Nov 2010
    OS:set time Mon 06/15/98 12:30:00

#### 设置管理地址(ip地址)和默认路由 ####

IOS(config)：int vlan 1
    IOS(config-if):ip address 10.10.10.2 255.255.255.0
    默认路由
    IOS(config):ip default-gateway 203.105.1.1 只需要ip地址
    
    OS:set interface sc0 10.10.10.3 255.255.255.0 10.10.10.255(广播地址可选)
    默认路由
    OS:set ip route 0.0.0.0 202.110.59.164

config：全局模式  
config-if:接口模式，退出接口模式使用`exit`

os中管理接口为sc0，ios管理接口为vlan1

注意：  
**cisco 3开头的或3以下的都是小型交换器，是ios**  
**cisco 6开头为大型交换机，是os**

### 3.交换机端口的配置 ###

有时候需要强制设置为某一种模式（半双工、全双工）

IOS(config)：interface fastEthernet 0/24
    IOS(config-if):description To-lib    To-lib是内容

`OS:set port name 1/2 Server Link`  
name是描述  
1是模块化，2接口号  
Server Link是内容

#### 配置交换机端口的关闭与开启 ####

IOS(config):interface fastEthernet 0/24
    IOS(config-if):shutdown   关闭端口
    IOS(config-if):no shutdown  开启端口
    
    OS:set port enable 4/5   开启端口
    OS:set port disable 4/5   关闭端口

#### 配置交换机端口的通信方式 ####

IOS(config):int fastEthernet 0/24
    IOS(config-if):duplex full
    IOS(config-if):duplex half
    IOS(config-if):duplex auto
    
    OS:set port duplex 5/1 full
    OS:set port duplex 5/1-24 full
    OS:set port duplex 5/1 half
    OS:set port duplex 5/1-24 half

5/1-24 代表设置从5号模块的第一个端口到5号模块的第二十四个端口

#### 配置交换机端口的传输速率 ####

IOS(config):int fastEthernet 0/24
    IOS(config-if):speed 10    单位Mbps
    IOS(config-if):speed 100
    IOS(config-if):speed auto 自适应
    
    OS:set port speed 5/1 auto
    OS:set port speed 5/1-24 auto
    OS:set port speed 5/1-24 10
    OS:set port speed 5/1-24 100

#### 交换机端口的两种系统的区分 ####

IOS：  
接口模式设置属性，内容

IOS(config):int fastEthernet 0/24
    IOS(config-if):speed 10

CatOS 没有接口模式  
`OS:set port speed 5/1-24 100`  
格式：set , 对象类型(port) ,属性,具体对象(接口号),内容连续端口只写一个模块号

### 4.交换机VLAN的配置 ###

VTP是VLAN中继协议，OSI参考模型第二层协议，用于管理域中VLAN 的建立删除和重命名  
在VTP server上面配置一个新的VLAN时，该VLAN配置自动传给其他交换机，减少配置同一个VLAN工作量，保持VLAN配置的一致性

#### 交换机VLAN的配置 ####

VTP有三种工作模式

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>工作模式</th> 
   <th>功能</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>VTP Server</td> 
   <td>可以建立删除和修改VLAN，一个VLAN域中只设定一个VTP server</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>VTP Client</td> 
   <td>不可以建立和删除修改VLAN，可以同步学习VTP Server中VLAN信息列表</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>VTP Transparent</td> 
   <td>不参与VTP工作，不同步学习VTP Server的VLAN信息列表，可以建立、删除和修改VLAN</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

IOS(config):vtp mode transparent
    IOS(config):vtp mode server 缺省值
    IOS(config):vtp mode client
    IOS(config):vtp domain pku   设置域名

OS:set vtp mode transparent/server/client/off
    OS:set vtp domain pku

**在一个域中，client，transparent可以设置多个，server只能设置一个**

### 6.7 vlan实训任务 ###

VLAN由VLAN ID（12位）和VLAN name（32位标识符）组成  
1是缺省VLAN，只能使用但不能删除它，也不能修改名字

以太网vlan只能创建**2-1000** id号

#### IOS ####

建立vlan

IOS:vlan data
    IOS(vlan):vlan 1000 name vlan1000    
    IOS(vlan):exit

1000为vlan id vlan1000为vlan name

删除vlan

IOS(vlan):no vlan 1000

修改vlan  
`IOS(vlan):vlan 1000 name v1000`  
1000为vlan id vlan1000为vlan name

#### catos ####

建立vlan  
`set vlan 999 name vlan999`

删除vlan  
`clear vlan 999`

修改vlan  
`set vlan 999 name v999`

把端口划分到vlan中

ios
    ios:configure terminal
    ios(config):int f0/24
    ios(config-if):switchport access vlan 248
    
    catos
    os:set vlan 42 5/20   vlan号42   端口号5/20

### 6.8 vlan trunk实训任务 ###

cisco ISL：思科私有协议  
IEEE 802.1Q：俗称dot1q，国际标准协议可以用于不同厂商

#### IOS配置 ####

IOS:configure terminal          进入到全局模式
    IOS(config):interface f0/24    进入到接口模式
    IOS(config-if):switchport mode trunk   进入工作模式
    IOS(config-if):switchport trunk encapsulation dot1Q     802.1Q协议
    IOS(config-if):switchport trunk encapsulation isl            isl协议
    IOS(config-if):switchport trunk encapsulation negotiate  协商模式
    IOS(config-if):switchport trunk allowed vlan 10,14   允许通过的端口
    IOS(config-if):switchport trunk allowed vlan 10-14
    IOS(config-if):switchport trunk allowed vlan except 100-1000

#### catos ####

OS:set trunk 5/1 on dot1Q   设置协议
    OS:set trunk 5/1 vlan 37-42  允许通过的vlan
    OS:clear trunk 5/24 3-36  取消vlan通过   不用输入vlan一词

### 6.9 交换机STP配置 生成树配置 ###

#### 打开或关闭STP ####

IOS:

IOS:configure terminal
    IOS(config):spanning-tree vlan 3
    IOS(config):no spanning-tree vlan 3

catos

OS:set spanning-tree enable   不用输入vlan一词
    OS:set spanning-tree disable  不用输入vlan一词

#### 配置根网桥和备份根网桥 ####

IOS

IOS(config):spanning-tree vlan 3 root primary     主根-8192
    IOS(config):spanning-tree vlan 3 root secondary   备用根，-4096

catos

OS:set spanning-tree root 1,200-204
    OS:set spanning-tree secondary 1,200-204

#### 配置生成树优先级 ####

增量4096，值越小优先级越高 **以小为优**  
0最高优先级，61440优先级最低

IOS  
`IOS(config):spanning-tree vlan 3 root priority 8192`

catos  
`OS:set spanning-tree priority 8192`

#### 三个加速 ####

配置`BackboneFast`生成树可选功能 骨干链路失效 间接链路失效  
间接链路失效(骨干链路)，30s回复

配置`UplinkFast`生成树可选功能 上行链路失效  
提高了直接链路失效情况下的收敛时间

配置`PostFast`生成树可选功能 PC机和服务器  
只能用于连接单个主机或服务器，不能连接集线器，中继器，交换机，网桥，否则，将可能造成暂时的生成树循环

### BPDU过滤 ###

IOS

IOS(config):spanning-tree backbonefast
    IOS(config):spanning-tree uplinkfast max-update-rate 32000
    IOS(config):spanning-tree uplinkfast 
    IOS(config):spanning-tree portfast default
    IOS(config):spanning-tree portfast

catos

OS:set spantree backbonefast enable
    OS:set spantree uplinkfast enable
    OS:set spantree uplinkfast  enable rate 40
    OS:set spantree postfast 3/2 enable
    OS:set spantree bpdu-filter enable

`set spantree bpdu-filter 3/1-24 enable`  
启用bpdu

总结  
交换机的配置方式（console，telnet，管理地址，端口配置）  
生成树协议标准与配置（BPDU、优先级）  
VTP（三种模式特点与配置、trunk配置）  
VLAN（特点、配置）  
STP可选功能，3个FAST（作用、配置）