Switch中文详尽学习笔记

第一章园区网概述

园区网特点

1. 在一个固定地理区域内的一个公司或一个公司的一部分。

2. 拥有该园区网的公司通常也拥有该园区内所用的物理线路。

传统园区网的主要问题

1. 可用性

2. 性能

在传统园区网中，通常用多端口网桥将一个局域网分段成隔离的碰撞域。这样可解决两个问题：

1. 冲突域（Collision Domain）

2. 距离限制

网络中通信的三种形式：单播（Unitcast）、组播（Multicast）、广播（Broadcast）。

1. 多点广播实例：Cisco IP/TV分发多媒体数据、定位IP服务上的Novell 5。

2. 提出请求的广播：IP的地址解析协议（ARP）、NetBIOS的名字请求、网间包交换协议（IPX）寻找最近服务器（Get Nearest Server，GNS）请求。

3. 发布通告的广播：IPX服务通告协议（SAP）数据包、路由信息协议（RIP）、内部网关路由选择协议（IGRP）。

遏制广播的两种方法：

1. 使用路由器生成多个子网；

2. 利用交换机实施VLAN。

当前园区网由两部分组成：

1. 局域网交换机

2. 路由器

传统的80/20规则和新的20/80规则

1. 80/20规则：在设计恰当地网络环境中，一个给定

网段上80%的流量是本地的，不超过20%的网络流量需要通过主干。

2. 20/80规则：只有20%的流量是到本地工作组局域网的，而80%的流量需要流出本地网络。

导致流量模式的改变有两个因素：

1. 基于Web应用的计算普遍，很多PC既是信息的接受者，也是信息的发布者；

2. 企业部署集中式的服务器群（既降低成本、提高安全、便于管理）。

新的园区网模型中的3类服务

1. 本地服务：本地数据流不进入网络主干或通过路由器

2. 远程服务：远程服务数据流穿过广播域边界，但可能也可不通过网络主干

3. 企业级服务：放在距离网络主干很近的一个独立的子网上

与OSI分层相应的PDU和设备类型

模型层 PDU类型设备类型

数据链路层(第2层) 数据帧交换机/网桥

网络层(第3层) 数据包路由器

传输层(第4层) TCP数据分段 TCP端

多层交换机

多层交换基于单独的流，MLS-SE为MLS流维护一个缓存条目并为每个流存储统计信息。流中的所有数据包都与缓存中的信息进行比较。

缺省情况下，256秒之后，如果没有任何流利用到一个MLS缓存项（Cache Entry），那么这个缓存项将从缓存中删除。

路由器的优势

决定转发路径

验证3层包头的完整性、有效期(on header only)

修改TTL

处理并响应任何选项信息

MIB中更新转发统计数据

安全控制

第3层交换的优势（路由器没有）

低成本

低延时

交换机和网桥

第二层交换机由于采用ASIC（专用集成电路，Application-Specified Integrated Circuits）硬件处理技术，所以交换机可比以太网桥低得多的成本提供高达Gbit速率的可扩展性和低时延。

第三层交换机主要有两种产品

多层交换

Cisco快速转发（CEF）

Cisco分层模型中各层使用的主要设备

层次层次名设备

第一层访问层Catalyst 1900，2820，2900，4000，5000

第二层分布层Catalyst 5000(支持多层交换，带路由模块)

2926G(需要外部路由支持)

6000(密集Fast或Gigabit以太网口，如120个Gigabit端口)

第三层核心层Catalyst 6500，8500(multicast routing，支持PIM协议)

接入层交换机应用

接入端口数交换机

低于50 19xx, 2820, 29xx(如CAD/CAM和IC设计环境)，35xx

低于100 4***(可提供多达36Gbit以太网端口，96个用户接入)

大于100 5***(Multigigabit 10/100/1000Mbps)

园区两个基本元素：

1. 交换区块（Switching Block）

2. 核心区块（Core Block）

影响交换区大小的主要因素：

1. 数据类型和行为；

2. 工作组的大小和数量（一般不超过2000个用户）

说明交换区过大：

1. 分布层路由上出现流量瓶颈；

2. 广播和Multicast降低了Switch和Router的处理速度。

分割交换区的原则

1. 应基于网络上通过的流量（Traffic Flow），而不是Blocking中的节点数；

2. 为了进行分割，需要定期进行流量采集。

有两种基本的核心层设计：

1. 紧缩核心（Collapsed）

◎ 分布层和核心层功能由同一个设备执行；

◎ 每台接入层交换机到分布层交换机都有一条冗余链路；

◎ 第三层冗余是由运行HSRP的两台分布层交换机提供的。

2. 双核心（Dual）：在核心层至少有两个设备提供冗余。但他们之间没有连接，以防止生成树循环。

路由选择协议所支持Blocking的最大数量

协议支持路由对等的最大数量核心层子网数 Blocking数

OSPF 50 2 25

EIGRP 50 2 25

RIP 30 2 15

实施第三层核心的好处：

很多设计采用第二层――第三层――第二层的模型，取得了成功，但有些情况下需要使用第三层核心，主要好处：

1. 快速收敛：路由协议收敛时间5s~10s，而生成树收敛时间在50s；

2. 自动负载均衡：路由协议可在多条等成本路径间均衡负载；

3. 消除对等问题：可以支持更多的Switching Blocking，达100个。

坏处：费用和性能。

传统路由器功能：

_ Determine paths based on logical addressing

_ Run layer 3 checksums (on header only)

_ Use Time to Live (TTL)

_ Process and responds to any option information

_ Can update Simple Network Management Protocol (SNMP) managers with Mana gement Information Base (MIB) information

_ Provide Security

第三层交换机优点：

_ Hardware-based packet forwarding

_ High-performance packet switching

_ High-speed scalability

_ Low latency

_ Lower per-port cost

_ Flow accounting

_ Security

_ Quality of service (QoS)

Quality of Service的含义

Messages are given more resources if they need it. 例如电视会议应用比电子邮件可能会得到更多的带宽。

所以第四层的路由器或交换机可以根据第四层信息来控制流量。一种方法是采用标准的或扩展的访问控制列表。另一种方法是通过NetFlow交换来提供流的第四层统计。

第二章连接交换区块

快速以太网的距离限制

技术线缆分类线缆长度

100BaseTX EIA/TIA类型5（UTP）非屏蔽双绞线2对 100m

100BaseT4 EIA/TIA类型3,4,5（UTP）非屏蔽双绞线4对 100m

100BaseFX 多模光纤MMF缆线 62.5um光纤核心，125um外层包装（62.5/125） 400 m

Gbit以太网距离限制

技术线缆分类线缆长度

1000BaseCX 铜质屏蔽双绞线 25m

1000BaseT 铜质EIA/TIA类型5（UTP）非屏蔽双绞线4对 100m

1000BaseFX 多模光纤 62.5um光纤核心和50um光纤芯，使用波长为780nm 260m 1000BaseLX 单模光纤 9um光纤芯，使用波长为1300nm 3km(最长支持10km)

Catalyst两种OS

OS类型交换机

Cisco IOS Catalyst 1900/2800，2900XL

Set命令集 Catalyst 2926，2926G，2948G，4000，5000，6000

自动协商优先级识别

优先级次序物理层技术

A 100BaseTX全双工

B 100BaseT4

C 100BaseTX半双工

D 10BaseT全双工

E 10BaseT半双工

Token Ring分段方法

Method Forwarding Decision Frame Modification Ring Numbering

Transparent bridging MAC address N/A

Source-route bridging RIF RIF Ring numbers must be unique among bridge po rts.

Source-route transparent bridging MAC address or RIF RIF Ring numbers mus t be unique among bridge ports.

Source-route switching Route descripto Ring numbers can be same across s witch ports (single ring can be segmented on several ports).

IOS命令集标识一个端口（1900/2800，2900XL）

Switch（config-if）#description description-string

如果在标识字串中有空格，必须用引号括起来。

Switch（config-if）#description “description string”

而基于set命令的交换机设置端口标识没有这个问题，命令不同，用Set port name 命令。

UTP电缆遵守100m规则：

1. 从交换机到配线架（Patch Panel）为5m；

2. 从Patch Panel到办公室模块（Punch-down Block）为90m；

3. 从Punch-down Block到Desktop为5m。

CDP协议

是Cisco的专有协议，用来发现邻居设备，Cisco设备每60s发送基于第二层的Mult icast，目的MAC地址是https://www.360docs.net/doc/c717633363.html,cc。

第三章通过VLAN定义共同工作组

设置VLAN Membership两种常用方法：

1. 静态VLAN――基于端口的成员身份，通过将端口指派给一个VLAN建立。

2. 动态VLAN――通过管理软件，如Ciscoworks 2000或CWSI建立，基于设备MAC

地址。

Cisco IOS下配置静态VLAN

Switch#vlan database

Switch(vlan)#vlan vlan-num name vlan-name

Switch(vlan)#exit

Switch#configure terminal

Switch(config)#interface interface module/number

Switch(config-if)#switchport mode access

Switch(config-if)#switchport access vlan vlan-num

Switch(config-if)#end

Set-based下配置静态VLAN

Switch(enable)set vlan vlan-num [name name ]

Switch(enable)set vlan vlan-num mod-num/port-list

交换环境中的两种link：

1. Access link（接入）：一单个VLAN的成员（A member of only one vlan）。

2. Trunk link（干道）：Capable of carring multiple vlans。

混合链路，即该链路既是Trunk link又是Access link，它可传输两种帧：标记帧（带VLAN信息）和非标记帧

在交换Block中扩展VLAN时，有两种定义VLAN边界的基本方法：

1. 端到端VLAN：不管用户的位置，都可放在同一个VLAN中。目的是维护80/20规则，即把80%数据流限制在本地；

2. 本地VLAN：根据用户的位置配置，不管用户是否是同一个项目组、部门等，数据流变成了20/80模式。

VTP协议优点：

1. 即VLAN干道协议，Cisco创建。在网络中维持VLAN配置的一致性。

2. 通过混合介质主干将以太网VLAN映射到高速主干VLAN。

3. 对VLAN的准确跟踪和监管。

4. 动态报告网络中增加的VLAN。

5. 当添加新的VLAN时，实现“即插即用”。