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第 4 章 交换与虚拟局域网

第 4 章 交换与虚拟局域网. 本章主要内容. 交换式以太网的特点 交换机的工作过程和数据传输方式 交换机的通信过滤、地址学习和生成树协议 VLAN 的组网方法和特点 实践内容 利用交换机组装简单的交换式以太网 配置以太网交换机 在交换式以太网上划分 VLAN. 共享式以太网存在的主要问题. 覆盖的地理范围有限 以太网覆盖的地理范围随网络速度的增加而减小 网络总带宽容量固定 以太网的固定带宽被网络中的所有节点共同拥有 节点增加，冲突概率增大，带宽浪费也越严重 不能支持多种速率 以太网的传输介质是共享的. 交换的提出.

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第 4 章 交换与虚拟局域网

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Presentation Transcript

  1. 第4章 交换与虚拟局域网

  2. 本章主要内容 • 交换式以太网的特点 • 交换机的工作过程和数据传输方式 • 交换机的通信过滤、地址学习和生成树协议 • VLAN的组网方法和特点 • 实践内容 • 利用交换机组装简单的交换式以太网 • 配置以太网交换机 • 在交换式以太网上划分VLAN

  3. 共享式以太网存在的主要问题 • 覆盖的地理范围有限 • 以太网覆盖的地理范围随网络速度的增加而减小 • 网络总带宽容量固定 • 以太网的固定带宽被网络中的所有节点共同拥有 • 节点增加，冲突概率增大，带宽浪费也越严重 • 不能支持多种速率 • 以太网的传输介质是共享的

  4. 交换的提出 • 共享以太网存在的问题的解决方法：分段 • 何谓分段？ • 将大型以太网分割成两个或多个小型以太网 • 每个段使用CSMA/CD介质访问控制方法维持段内用户的通信 • 段与段之间通过“交换”设备沟通 • 交换设备在一段接收信息，经处理后转发给另一段

  5. 利用集线器组成的大型共享式以太网

  6. 利用集线器组成的大型共享式以太网

  7. 交换设备的类型 • 交换设备有多种类型 • 常见的交换设备 • 局域网交换机：工作于数据链路层，连接较为相似的网络 • 路由器：工作于互联层，实现异型网络互联

  8. 以太网交换机组网 • 将一台计算机直接连到交换机端口 • 该计算机独享该端口提供的带宽 • 将一个网段连到交换机端口 • 该网段上的所有计算机共享该端口提供的带宽

  9. 以太网交换机的工作过程

  10. 数据转发方式 • 直接交换 • 测到目的地址字段，立即转发 • 存储转发交换 • 完整地接收整个数据，对数据进行差错检测 • 改进的直接交换 • 接收数据头部，判断头部字段是否正确

  11. 地址学习 • 建立端口/MAC地址映射表需要解决的问题 • 交换机怎样知道哪台计算机连接哪个端口 • 交换机怎样维护地址映射表以保持其“新鲜” • 地址学习 • 读取帧的源地址并记录帧进入交换机的端口（节点只要发送信息，交换机就能建立该表项） • 利用计时器维护表项的“新鲜”性

  12. 通信过滤 • 目的：隔离本地信息，避免不必要的数据流动 • 方法： • 利用端口/MAC地址映射表和帧的目的地址决定是否转发或转发到何处 • 如果地址表中不存在帧的目的地址，交换机则需要向除接收端口以外的所有端口转发

  13. 通信过滤举例

  14. 生成树协议 • 交换机级联是否可以出现环路？ • 集线器级联不能出现环路（无论是水平还是树型结构） • 交换机级联可以出现环路（交换机执行生成树协议） • 生成树协议 • 通过实现生成树协议相互的交换信息 • 利用交换的信息将网络中的环路断开 • 逻辑上形成一种树型结构 • 按照逻辑结构转发信息

  15. 生成树协议举例

  16. 虚拟局域网VLAN • 什么是虚拟局域网？ • 将局域网上的用户或节点划分成若干“逻辑工作组” • 逻辑组的用户或节点可以根据功能、部门、应用等因素划分而无须考虑它们所处的物理位置 • 利用以太网交换机就可以配置VLAN

  17. 利用共享式以太网需要做些什么？ • 一个逻辑工作组的站点需要移到另一个逻辑工作组（如站点从LAN1移动到LAN3） • 一个逻辑工作组的站点需要物理位置的移动（如LAN1中的站点从1楼移动到3楼） • 移动站点的物理位置或逻辑工作组有时需要重新布线

  18. 利用共享式以太网需要做些什么？ • 一个逻辑工作组的站点需要移到另一个逻辑工作组（如站点从LAN1移动到LAN3） • 一个逻辑工作组的站点需要物理位置的移动（如LAN1中的站点从1楼移动到3楼） • 以软件方式实现逻辑工作组的划分与管理

  19. VLAN的组网方法 • 静态VLAN • 交换机上的VLAN端口由管理员静态分配 • 这些端口保持这种配置直到人工改变它们 • 动态VLAN • 交换机上VLAN端口是动态分配的 • 分配原则通常以MAC地址、逻辑地址或数据包的协议类型为基础

  20. 在一台交换机上配置VLAN

  21. 跨越多台交换机的VLAN

  22. VLAN的优点 • 减少网络管理开销 • 控制广播活动 • 提供较好的网络安全性 • 利用现有的集线器以节省开支

  23. 实践：组装简单的交换式以太网 • 以太网交换机 • 从端口和外形上很难区分交换机和集线器 • 交换机的类型： 10M交换机、100M交换机和10M/100M自适应交换机 • 网卡 • 10M、100M和10/100M自适应以太网卡

  24. 交换式以太网中的电缆 • 计算机与交换机连接 • 直通电缆 • 交换机与交换机级联 • 上行端口（级联端口）与普通端口：直通电缆 • 普通端口与普通端口：交叉电缆 • 交换机与集线器级联 • 上行端口（级联端口）与普通端口：直通电缆 • 普通端口与普通端口：交叉电缆

  25. 计算机连入交换机

  26. 集线器连入交换机

  27. 以太网交换机的配置 • 配置方式 • 终端控制台 • Telnet • WWW • 专用软件

  28. 实践中组装的交换式以太网 • 交换机：Cisco2924

  29. 终端控制台的连接

  30. 超级终端的串口配置

  31. 终端控制台启动后的显示界面 键入<回车>后

  32. 查看交换机的端口/MAC地址映射表 • 显示端口/MAC地址映射表（show mac-address-table） • 进入en级别命令方式

  33. 查看VLAN配置 • show vlan

  34. 添加VLAN • vlan database - vlan 0002 name LAN0002 - exit 添加后的显示

  35. 为VLAN分配端口 • configure terminal - interface Fa0/1 - switchport mode access和switchport access vlan 0002 - exit 加入端口之后

  36. 删除VLAN • vlan database - no vlan 0002 – exit • VLAN删除后，属于该VLAN的所有端口将处于非激活状态

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