RCNA03--交换机的工作原理及其配置
交换机的工作原理

交换机的工作原理交换机是计算机网络中常用的网络设备之一,其主要功能是在局域网内实现数据的转发和交换。
下面将详细介绍交换机的工作原理。
1. 交换机的基本原理交换机通过物理接口连接到计算机和其他网络设备,它能够根据目的MAC地址来决定将数据包转发到哪个接口,从而实现数据的交换和转发。
交换机在内部维护一个MAC地址表,记录了每一个接口上连接的设备的MAC地址和对应的接口信息。
2. MAC地址表的建立当交换机收到一个数据包时,它会检查数据包中的源MAC地址,并将该地址与接收到该数据包的接口关联起来。
如果MAC地址表中已经存在该地址,则更新对应的接口信息;如果不存在,则将该地址和接口信息添加到MAC地址表中。
通过不断接收和转发数据包,交换机的MAC地址表会逐渐建立起来。
3. 数据的转发过程当交换机接收到一个数据包时,它会检查数据包中的目的MAC地址。
如果目的MAC地址在MAC地址表中存在,则交换机将数据包转发到与目的MAC地址关联的接口上;如果目的MAC地址在MAC地址表中不存在,则交换机将数据包广播到所有的接口上,以便找到目的设备。
4. 学习和过滤交换机的一个重要功能是学习和过滤。
通过不断接收和转发数据包,交换机能够学习到局域网中每一个设备的MAC地址,并将其记录在MAC地址表中。
当交换机收到一个数据包时,它会检查数据包中的目的MAC地址,如果该地址在MAC地址表中存在,则交换机将数据包转发到对应的接口上;如果该地址在MAC地址表中不存在,则交换机会将数据包广播到所有的接口上,以便找到目的设备。
5. 网络分割和隔离交换机可以将局域网划分为多个虚拟局域网(VLAN),不同的VLAN之间是隔离的,数据包不能直接在不同的VLAN之间进行转发。
这样可以提高网络的安全性和性能。
交换机通过配置VLAN和端口的关联关系,实现不同VLAN之间的隔离和通信。
6. 数据包的转发速度交换机的转发速度是衡量其性能的重要指标之一。
理论交换机的工作原理及其配置-

C
0260.8c01.2222
MAC 地址表
E0: 0260.8c01.1111
B
E0
E1
0260.8c01.3333
D
E2
E3
0260.8c01.4444
2020/2/20
交换机工作原理
A
0260.8c01.1111
C
0260.8c01.2222
MAC 地址表
E0: 0260.8c01.1111
E2: 0260.8c01.2222
E1: 0260.8c01.3333 E3: 0260.8c01.4444
E0
E1
B
0260.8c01.3333
E2
E3
D
0260.8c01.4444
广播地址在数据链路层表示为FFFF.FFFF.FFFF 该地址不会被交换机学习到 目的地址为该地址的数据帧将被交换机扩散
2020/2/20
交换机显示命令
显示交换机硬件及软件的信息
Switch#show version
显示当前运行的配置参数
Switch#show running-config
显示保存的配置参数
Switch#show configure
2020/2/20
常用交换机 EXEC 命令
将当前运行的配置参数复制到flash
2020/2/20
堆叠和集群
堆叠: 通过堆叠线缆将交换机的背板连 接起来,扩大级联带宽
集群: 将多台相互级联的交换机作为一 台逻辑设备来进行管理(在集群 中,只有一台起管理作用的交换 机,称为命令交换机)
2020/2/20
交换机组件
Flash
交换机工作原理

交换机工作原理交换机是计算机网络中常用的网络设备,用于实现数据包的转发和交换。
它在局域网(LAN)中起到关键作用,能够提供高速、可靠的数据传输。
本文将详细介绍交换机的工作原理及其相关概念。
一、交换机的基本概念1.1 网络交换网络交换是指将数据包从一个端口接收并发送到另一个端口的过程。
交换机通过学习和转发数据包来实现网络交换。
1.2 学习和转发交换机通过学习源MAC地址来建立一个MAC地址表,记录网络上各个主机的MAC地址和对应的端口。
当交换机接收到一个数据包时,它会查找目标MAC 地址在MAC地址表中的对应端口,并将数据包转发到该端口。
1.3 广播和单播广播是指将数据包发送到网络上的所有主机,而单播则是将数据包发送到特定的主机。
交换机可以根据目标MAC地址来判断是广播还是单播,并相应地转发数据包。
二、交换机的工作原理2.1 帧转发交换机通过帧转发来实现数据包的交换。
当交换机接收到一个数据帧时,它会解析帧头中的源MAC地址,并将该地址与MAC地址表中的记录进行比较。
如果该地址已经存在于表中,则交换机可以确定目标MAC地址对应的端口,并将数据帧转发到该端口。
如果该地址不在表中,则交换机会将源MAC地址和对应的端口添加到表中,并将数据帧广播到所有其他端口。
2.2 MAC地址学习交换机通过学习源MAC地址来建立MAC地址表。
当交换机接收到一个数据帧时,它会将源MAC地址和对应的端口添加到表中。
如果表已满,交换机会使用一种替换算法来选择一个条目进行替换。
2.3 广播和单播处理交换机可以根据目标MAC地址来判断是广播还是单播。
当交换机接收到一个广播帧时,它会将该帧广播到所有其他端口。
当交换机接收到一个单播帧时,它会根据目标MAC地址在MAC地址表中查找对应的端口,并将帧转发到该端口。
2.4 VLAN划分虚拟局域网(VLAN)是一种逻辑上划分的局域网。
交换机可以将不同的端口划分到不同的VLAN中,实现不同VLAN之间的隔离。
交换机的工作原理

交换机的工作原理交换机是计算机网络中的重要设备,它用于连接多个网络设备,并负责在网络中转发数据包。
交换机的工作原理是通过学习和转发数据帧来实现的。
下面将详细介绍交换机的工作原理。
1. 学习过程:当交换机接收到一个数据帧时,它会检查数据帧中的目标MAC地址。
交换机会将源MAC地址和对应的接口信息存储在一个地址表中,这个过程称为学习。
通过学习,交换机可以知道哪个接口连接着哪个MAC地址。
2. 转发过程:当交换机接收到一个数据帧时,它会查找地址表,找到目标MAC地址对应的接口。
如果地址表中没有目标MAC地址的记录,交换机会将数据帧广播到所有接口上,以便让目标设备回应并更新地址表。
一旦交换机知道了目标设备的位置,它就只会将数据帧转发到目标设备所在的接口上,而不会广播到所有接口上。
3. 碰撞域和广播域:交换机可以将网络划分为多个碰撞域和广播域。
碰撞域是指在同一个碰撞域内的设备之间可以同时发送数据帧,而不会发生碰撞。
广播域是指在同一个广播域内的设备可以收到广播消息。
交换机通过学习和转发数据帧,可以将网络划分为多个碰撞域,从而提高网络的性能和安全性。
4. VLAN(虚拟局域网):交换机还支持虚拟局域网(VLAN)功能。
VLAN可以将交换机的端口划分为不同的逻辑网络,即使这些端口物理上连接在同一个交换机上,也可以实现逻辑上的隔离。
VLAN可以提供更好的网络管理和安全性。
5. QoS(服务质量):交换机可以支持QoS功能,用于对不同类型的数据流进行优先级处理。
例如,对于实时音视频流,交换机可以提供更低的延迟和更高的带宽,以保证音视频的传输质量。
总结:交换机是计算机网络中的关键设备,它通过学习和转发数据帧来实现数据的传输。
交换机可以将网络划分为多个碰撞域和广播域,提高网络的性能和安全性。
此外,交换机还支持VLAN和QoS功能,提供更好的网络管理和服务质量。
CCNA03-交换机工作原理及VLAN

对于目的地址: 0–物理 地址(单播地址) 1–逻辑地址(组播地址)
例如:00-06-1b-e3-93-6c
IBM
00-0d-28-be-b6-42
CISCO
Page 6/49
802.3 以太网帧格式
帧 启 始 定 界 符
大于0600H表示类型,小 于0600H表示长度 源地址
类 型/ 长 度
Cisco CCNA系列课程之三:
交换机工作原理及VLAN
主题:
• • • • 交换机工作原理 VLAN 虚拟局域网 单臂路由 实验演示
数据链路层与交换机
• 数据链路层 – 位于网络层不物理层之间
网络层 数据链路层
数据链路层协议
网络层 数据链路层
包(Packet) 帧 (Frame) 比特(Bit) 数据单元
交换机的配置模式
Page 33/ 49
分段 灵活性 安全性
VLAN = 广播域 = 逻辑网络(子网)
UTP 或STP 带 , 即 数据速基 率 为 10 0物 M 理介质 以太网专用 为
Page 10/49
交换机是用来连接局域网的主要设备
▪ 交换机能够根据以太网帧中目标地址智能的转収数据,因此交换 机工作在数据链路层 ▪ 交换机分割冲突域,实现全双工通信
Page 11/49
端口1
前导码
目的地址
数据
46~1500 字节
帧校验 序列
4字节
7字节
1 字 节
6字节
6字节
2 字 节
数据链路层封装
物理层封装
Page 7/49
•
介质访问控制(MAC)子层(802.3) – 将上层交下来的数据封装成帧迚行収送(接收时迚行相反的 过程,将帧拆卸); – 实现和维护介质访访问控制协议,例如CSMA/CD; – 比特差错检测; – MAC帧的寻址,即MAC帧由哪个站(源站)収出,被哪个 站/哪些站接收(目的站)。
交换机的工作原理

交换机的工作原理交换机是计算机网络中的重要设备,用于实现局域网内计算机之间的数据交换和通信。
它通过接收和转发数据包来实现计算机之间的通信,并且能够根据目的地址将数据包转发到相应的目标设备。
交换机的工作原理可以分为以下几个方面:1. 数据链路层的处理:交换机工作在OSI模型的第二层,即数据链路层。
它通过物理接口接收到达的数据包,并根据帧头中的目的MAC地址来判断数据包的目标设备。
交换机会维护一个MAC地址表,记录着每个接口对应的MAC地址,以便进行目的地址的匹配。
2. 学习与转发:当交换机接收到一个数据包时,它会首先检查数据包的源MAC地址,并将该地址与接收到数据包的接口绑定,更新MAC地址表。
如果目的MAC地址在MAC地址表中存在,则交换机会将数据包转发到相应的接口;如果目的MAC地址不在MAC地址表中,则交换机会将数据包广播到所有接口,以便学习到目的MAC地址所在的接口。
3. 交换与过滤:交换机会根据目的MAC地址将数据包转发到相应的接口,而不是广播到所有接口。
这种交换方式称为单播。
同时,交换机还可以根据需要进行多播和组播的转发。
此外,交换机还可以根据网络管理员的配置,对某些特定的源MAC地址或目的MAC地址进行过滤,以实现网络安全策略。
4. 冲突域的划分:交换机能够将局域网划分为多个冲突域。
在传统的集线器(Hub)网络中,所有设备共享同一个冲突域,当多个设备同时发送数据时,会产生冲突,导致网络性能下降。
而交换机通过为每个接口创建独立的冲突域,可以避免冲突的发生,提高网络的传输效率。
5. VLAN的支持:交换机还可以支持虚拟局域网(VLAN)的划分。
VLAN将一个物理局域网划分为多个逻辑上的虚拟局域网,不同的VLAN之间的通信需要通过交换机进行路由。
VLAN的划分可以提高网络的安全性和管理性,同时也可以优化网络的性能。
总结起来,交换机的工作原理包括数据链路层的处理、学习与转发、交换与过滤、冲突域的划分以及VLAN的支持。
RCNA-03-VLAN-v1.0

配置VLAN Trunk
将端口设置成Trunk端口
Switch(config)# interface interface-id Switch(config-if)#switchport mode trunk
指定Trunk端口的缺省VLAN
Switch(config-if)#switchport trunk native vlan vlan-id
802.1Q的缺省VLAN
一个802.1Q的Trunk端口有一个缺省VLAN的ID值 802.1Q不为缺省VLAN的帧打标签
VLAN 3
VLAN 2
Trunk
集线器
Trunk
VLAN 3
VLAN 2
VLAN 1
VLAN 1
没有打标签的VLAN流量(缺省VLAN)
课程议题
VLAN和Trunk
VLAN 10
VLAN 20
VLAN 30
802.1Q帧格式
交换机的端口
ACCESS端口
UnTagged端口,即接入端口 Access端口只能属于一个VLAN,它发送的帧不带有VLAN标签,一般用 于连接计算机的端口
Trunk端口
Tag Aware端口,即干道接口 可以允许多个VLAN通过,它发出的帧一般是带有VLAN标签的,一般用 于交换机之间连接的端口
检查单臂路由的配置
Router#show ip route Codes: C - connected, S - static, R - RIP B - BGP O - OSPF, IA - OSPF inter area N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2 E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2 i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, ia - IS-IS inter area * - candidate default Gateway of last resort is no set C 192.168.10.0/24 is directly connected, FastEthernet 0/0.10 C 192.168.10.1/32 is local host. C 192.168.20.0/24 is directly connected, FastEthernet 0/0.20 C 192.168.20.1/32 is local host. C 192.168.30.0/24 is directly connected, FastEthernet 0/0.30 C 192.168.30.1/32 is local host.
交换机原理与基本配置

交换机原理与基本配置交换机原理与基本配置交换机是计算机网络中一种重要的网络设备,它可以连接多台计算机,实现数据通信和信息交换。
本文将介绍交换机的工作原理和基本配置。
一、交换机的工作原理交换机主要根据数据包的目的MAC地址来进行数据的转发。
当计算机A发送数据包到交换机时,交换机会解析数据包中的目的MAC地址。
如果目的MAC地址在交换机的转发表中存在,交换机将数据包转发给对应的端口,达到数据通信的目的。
如果目的MAC地址在转发表中不存在,交换机会向所有端口广播数据包,以查找目的MAC地址所在的端口。
当交换机收到回应时,会更新转发表,将目的MAC地址与对应的端口绑定。
交换机可以实现数据包级别的转发,因此能够提供较高的带宽利用效率。
与集线器(hub)相比,交换机能够实现隔离不同计算机之间的通信,从而减少网络冲突和碰撞,提高数据传输的效率和可靠性。
二、交换机的基本配置1. 连接交换机首先,我们需要将计算机与交换机进行连接。
通常情况下,计算机和交换机之间使用网线连接,通过网线的RJ45接口实现物理连接。
在连接时,需要确保网线连接到计算机的网卡和交换机的端口上。
2. 设置IP地址交换机通常具有管理接口,可以通过该接口进行交换机的配置。
要访问交换机的管理界面,我们需要将计算机的IP地址与交换机处于同一个网络段中。
在计算机的网络设置中,我们可以通过设置IP地址、子网掩码、网关等参数,使计算机和交换机处于同一个局域网中。
3. 登录交换机通过计算机的浏览器输入交换机的管理IP地址,可以通过网页登录交换机的管理界面。
在登录界面中,我们需要输入交换机的用户名和密码进行认证。
4. 配置端口在交换机的管理界面中,我们可以对交换机的端口进行配置。
通常情况下,交换机的端口会自动学习和更新目的MAC地址,但我们也可以手动指定某个端口的目的MAC地址,从而限制该端口的通信。
5. VLAN配置VLAN(Virtual Local Area Network)是一种逻辑上的划分,可以将交换机的端口划分为多个虚拟的局域网。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
配置堆叠交换机命令
Switch(config)#interface fastethernet 1/0/10 Switch(config-if)# 或 Switch(config)#member 1 Switch@1(config)# interface fastethernet 0/10 Switch@1(config-if)#
常用的交换机配置命令
配置接口速率
S2126G(config-if)#speed [10|100|auto]
配置接口双工模式
S2126G(config-if)#duplex [auto|full|half]
显示接口的状态
S2126G#show interfaces
交换机显示命令
显示交换机硬件及软件的信息
member:设备号,在堆叠模式下设备号从 设备个数。 member:设备号,在堆叠模式下设备号从1-设备个数。单机模式下设备号只能为 设备号 1。 Priority的范围1 10.默 Priority的范围1-10.默认值为1。
交换机描述及显示成员 命令
Switch(config)#device-description member 1 up_switch Switch(config)#device-description member 2 down_switch Switch(config)#end Switch#show member member MAC address priority alias SWVer HWVer
------ ---------------- -------- -------------------------------- ----- ----1 2 00d0.f8ef.9dd0 1 00d0.f8ef.9e60 10 up_switch down_switch 1.3 1.0 1.3 1.0
TFTP
Console Telnet
任何Interface 任何
连接到console 连接到
配置线: 配置线: 1、DB9-to-DB9 、 2、RJ45-to-DB9 、 3、RJ45-to-RJ45 、
1. PC机Com口-配置线-交换机Console口 配置线- 2. PC超级终端程序 3. PC Com口的配置: 波特率 9600,数据位 8,奇偶校验 no,停止位 1,流量 控制 no
0260.8c01.1111 0260.8c01.2222 0260.8c01.3333 0260.8c01.4444
B
0260.8c01.1111
0260.8c01.3333
F0/1
C
F0/2
X X F0/4
F0/3
D
0260.8c01.2222
0260.8c01.4444
已知单播帧: 已知单播帧: 过滤操作Filtering 过滤操作
交换机的操作模式
1.进入特权模式 1.进入特权模式
Switch>enable Switch#
2.返回用户模式 2.返回用户模式
Switch#disable或 或 Switch#exit Press RETURN to get started! Switch>
交换机的操作模式
配置模式: 配置模式: 主机名(config)#]:配置交换机的整体 全局配置模式[主机名 主机名 参数 子模式: 子模式: 1.接口配置模式[主机名 主机名(config-if)#]:配置交换机的 1.接口配置模式 主机名 接口参数 主机名(config-vlan)#]:配置交换 2. VLAN配置模式[主机名 VLAN配置模式 主机名 机的VLAN参数 机的VLAN参数 VLAN
0260.8c01.4444
未知单播帧,广播帧: 未知单播帧,广播帧: 执行广播操作Flooding 执行广播操作
管理交换机 MAC 地址表
查看MAC地址表 查看MAC地址表 MAC
S2126G#show mac-address-table
配置MAC地址表记录的生存时间(缺省为300秒) 配置MAC地址表记录的生存时间(缺省为300秒 MAC地址表记录的生存时间 300
将接口启用
S2126G(config-if)#no shutdown
将接口关闭
S2126G(config-if)#shutdown
测试目的端的可达性
S2126G#show ip interfaces S2126G#ping {IP address}
交换机工作原理
MAC 地址表
A B
0260.8c01.1111
S2126G(config)#enable secret level 15 0 Star
“0”表示输入的是明文形式的口令 “0”表示输入的是明文形式的口令
常用的交换机配置命令
为交换机分配管理IP地址 为交换机分配管理IP地址 IP
S2126G(config)#interface vlan 1 S2126G(config-if)#ip address {IP address} {IP subnetmask}
交换机的操作模式
从子模式下直接返回特权模式
Switch(config-if)#end Switch#
交换机操作帮助特点
1.支持命令简写(按TAB键将命令补充完整) 1.支持命令简写( TAB键将命令补充完整) 支持命令简写 键将命令补充完整 2.在每种操作模式下直接输入“?”显示该模式下所有 2.在每种操作模式下直接输入“ 在每种操作模式下直接输入 的命令 3.命令空格 “?”显示命令参数并对其解释说明 3.命令空格 “?”显示命令参数并对其解释说明 4.字符“?”显示以该字符开头的命令 字符 4.字符“ 5.命令历史缓存: 5.命令历史缓存: 命令历史缓存 (Ctrl+P)显示上一条命令,(Ctrl+N)显示下一条命令 Ctrl+P)显示上一条命令,(Ctrl+N) ,(Ctrl+N 6.错误提示信息 6.错误提示信息
RCNA理论 -
交换机的工作原理及其配置 交换机的工作原理及其配置
1
议题
课程的目的 • 交换机的基本配置方法及命令行模式 交换机的基本配置方法及命令行模式 • 交换机的基本原理 交换机的基本原理 • 交换机常用技术 交换机常用技术
交换机组件
Flash
RAM
ROM
CPU
Interface
常用的交换机配置方法
交换机工作原理
MAC 地址表
A
0260.8c01.1111
F0/1: F0/2: F0/3: F0/4:
0260.8c01.1111 0260.8c01.2222 0260.8c01.3333 0260.8c01.4444
B
F0/1 F0/2
F0/3 F0/4
0260.8c01.3333
C
D
0260.8c01.2222
F0/1 F0/2
F0/3 F0/4
0260.8c01.3333
C
D
0260.8c01.2222
0260.8c01.4444
主机之间互相发送数据, 主机之间互相发送数据,交换机会学习数 据帧的源MAC地址。 地址。 据帧的源 地址
交换机工作原理
MAC地址表
A
F0/1: F0/2: F0/3: F0/4:
同步配置文件
Switch#wr Building configuration... [OK] Switch#synchronize flash:config.text ! %Success : Synchronization success,total length 144
在堆叠中, 统首先根据设备优先级来确定堆叠的主机,优先级最高 在堆叠中,系统首先根据设备优先级来确定堆叠的主机,优先级最高的设 先根据设备优先级来确定堆叠的主机 备将成为堆叠的主机;如果优先级相同,则系统根据设备的MAC地址确定堆叠的 备将成为堆叠的主机;如果优先级相同,则系统根据设备的MAC地址确定堆叠的 MAC 主机。MAC地址小的设备将成为主机。 主机。MAC地址小的设备将成为主机。 地址
F0/1 F0/2
F0/3 F0/4
0260.8c01.338c01.4444
交换机初始化时MAC地址表是空的。 地址表是空的。 交换机初始化时 地址表是空的
交换机工作原理
MAC 地址表
F0/1: 0260.8c01.1111
A B
0260.8c01.1111
级联和堆叠
级联: 级联: 通过交换机的普通端口通过普通 线缆简单联接起来 堆叠: 通过堆叠线缆将交换机的背板连 接起来,扩大级联带宽 接起来,
堆叠的分类-菊花链
堆叠的分类- 堆叠的分类-主从式
M2031
图1 堆叠模块M2031前面板
交换机显示命令
显示交换机硬件及软件的信息
Switch(config)# device-priority 1 8
Switch#show version
显示当前运行的配置参数
Switch#show running-config
显示NVRAM中配置参数的副本 显示NVRAM中配置参数的副本 NVRAM
Switch#show configure
常用交换机 EXEC 命令
将当前运行的配置参数复制到flash 将当前运行的配置参数复制到flash
配置交换机的主机名
Switch(config)#hostname S2126G S2126G(config)#
配置交换机口令
配置交换机的登陆密码
S2126G(config)#enable secret level 1 0 star
“0”表示输入的是明文形式的口令 “0”表示输入的是明文形式的口令 配置交换机的特权密码