交换机原理与试验
vlan与交换机实验原理
vlan与交换机实验原理
VLAN（Virtual Local Area Network）是一种将局域网划分成多个逻辑上的子网的技术。
它通过交换机进行实现，可以提高网络的安全性、性能和管理灵活性。
在交换机上实验 VLAN 的原理涉及以下几个方面：
1. VLAN 的划分，交换机可以通过端口或者标签（Tag）来划分VLAN。
通过配置交换机，可以将不同端口划分到不同的 VLAN 中，实现不同 VLAN 之间的隔离。
2. VLAN 的通信，不同 VLAN 之间的通信需要通过路由器或三层交换机来实现。
在交换机上设置 VLAN 接口，以及 VLAN 间的路由，可以实现不同 VLAN 之间的通信。
3. VLAN 的标记，交换机可以通过 VLAN 标记来识别不同 VLAN 的数据包。
IEEE 802.1Q 协议定义了 VLAN 标记的格式，交换机可以根据 VLAN 标记来转发数据包。
4. VLAN 的管理，交换机可以通过 VLAN 数据库来管理 VLAN
的信息，包括 VLAN 的名称、VLAN ID、端口成员等。
管理员可以通过交换机的管理界面或命令行来配置和管理 VLAN。
总之，VLAN 与交换机的实验原理涉及到 VLAN 的划分、通信、标记和管理等方面，需要通过交换机的配置和管理来实现。
这样的实验可以帮助理解 VLAN 技术的工作原理和实际应用。
实验：验证交换机HUB的工作原理
实验三：验证交换机、HUB勺工作原理、验证HUB勺工作原理1、构建下图所示拓扑，为4个PC机配置IP地址与子网掩码，使它们之间相互连通。
2、在RealTime模式下，分别从PC到PC1 PC2到PC舔加一个Ping命令包，观察并记录包的连通性；切换到simulation模式下，再次观察并记录包的连通性。
3、重复实验任务2几次，观察结果是否有变化。
二、验证交换机的工作原理1、将上图中的HU换成交换机，观察交换机中的MAC Table!息。
注：在交换机上查看MAC Table!息的命令为：Switch#show mac-address-table2、在RealTime模式下，分别从PC（到PC1 PC到PC3S加一个Ping命令包，观察并记录包的连通性；观察交换机中的MAC Table信息。
3、清除交换机中的MAC Table!息，再切换到simulation模式下，观察并记录上述两个包的连通性；观察交换机中的MAC Table!息。
注：在交换机上清除MAC Table!息的命令为：Switch#clear mac-address-table dyn amic4、重复实验任务2、3,不同之处在于这次不要清除交换机中的MAC Table!息。
三、观察交换机MAC Table的学习过程1、保留原有的拓扑结构图，并清除交换机中的MAC Table!息。
2、在simulation模式下，从PC刮PC1添加一个Ping命令包，观察包的传递过程；再切换到RealTime模式下，从PC侄U PC添加一个Ping命令包，观察MAC Table!息，并分析原因。
注意将MAC Table!息中的MA地址与PC M的MA地址进行对照分析。
注：在simulation模式下的操作只是用于演示的，不会改变交换机的状态信息，这就是要在RealTime模式下重做的原因。
下面的实验步骤是类似的3、从PC到PC猱加一个Ping命令包，重复上述实验任务2的工作4、从PC到PC（添加一个Ping命令包，重复上述实验任务2的工作5、从PC到PC添加一个Ping命令包，重复上述实验任务2的工作四、测试题ActivityDelamns how 加酗忙忤Forwards 北uramo m iho Source MAC andDestinalion MAC addressES and Inromaiion m the switch MAC tableArawer ths queB-tiona balcui Lwing the information provided.1i. Where wil the 冒wii曲forward ifie frame?f I Fal | |F B4 j ]|Fa7Il ] Fa2 | I Fa5 II || Fa8t II Fa3 [ lFa6 || ]|Fa9|—]FalO□ FallI lFa122. When the mwh曰i forw^rti^ 亦円ff^irne, whidi 引別HE琴rrK畀刊唱true?1 II Switch nddsihc source MAC address Io ttic MAC table.1 I Frame Is 胡brWcR骑frame and wtli be foMardted to @11 port^FramB is 0 unicast frame and will I be sent to spediic pod cxily.|[ I Frame is a unicast frame and will! be ftaoded to all parts.I~~Frsrne |$ a .ri 也皐t frarriB buf II w|l| he at th@ 爭蔽5AclivityDficenriin& how the switch lorwartte a Irame ba^ed on the Sou re& MAC andQasbnaiscin MAC addn^sscs and inf口unnadon in tfhe swrlch MAC table.Answer the queBbons belqw u&ing the intormalion pruvided.PfftambleOe&lin^liQnMACSwrw MAC Lenglh TypeEn<^ip$yl@1^d□ataEnd tX 伽Eg1OB□C3U應諛吐Fal F B2 F* F A4F H» FaB F«7 FaS F B3 FaIG Fall FullOO DE1 iFal□ Fa*口血| ---- |FalO□ Fa? 1 lFa5 1 ~~鬪 1 |Fj11! iFaS I lFa6 1 lFa&□ F>121. WhHffi will 帕SwilGh forward IhB Fra囲？2. When the swiloh Forwdrdfi lh«& frame, whkti 占他rrW1t©j and I IUH?I 1 Swtch adds source <iddiBss to lhe MAC tobk:.Fromc is a brciaiHca或rname! and will Ibc forwarded to oil peris. 1 1Frame is a uni&asK rramc and VH IH be sent ia spociFic port only.J Frame is a unncasE FramB and 甬III bo Flooded to all ports.Frame is o unicast FrarriE but it will be dropped ai 1he switch.。
第2章交换机原理与试验
2.1.3 交换机的简单分类 1. 模块式与固定配置式 按交换机的配置可否改变，可把交换机分为模块 式和固定配置式。 (1) 模块式：模块式交换机的模块可以插拔，模块 通常是 100 Mb/s 或 1000 Mb/s 光纤接口模块，或 1000 Mb/s的RJ-45接口模块，或堆叠模块。交换机上则有相 应的插槽。使用时，模块插入插槽之中。模块式交换 机配置灵活，模块可按需要购买。一般说来，模块式 交换机的档次较高。 (2) 固定配置式：固定配置式交换机的接口固定， 硬件不可升级。
自动检查网络上数据包的以太网祯头，但要让芯片能检查IP帧头，需要
更高的技术，同时也更费时。当然，这与各个厂商的实现方法有关。
（4）根据IP组播划分VLAN
IP 组播实际上也是一种VLAN的定义，即认为一个组播组就
是一个VLAN，这种划分的方法将VLAN扩大到了广域网，因此 这种方法具有更大的灵活性，而且也很容易通过路由器进行扩展， 当然这种方法不适合局域网，主要是效率不高。
（3）基于网络层划分VLAN 这种划分VLAN的方法是根据每个主机的网络层地址或协议 类型(如果支持多协议)划分的，虽然这种划分方法是根据网络地 址，比如IP地址，但它不是路由，与网络层的路由毫无关系。它 虽然查看每个数据包的IP地址，但由于不是路由，所以，没有
RIP，OSPF等路由协议，而是根据生成树算法进行桥交换
这种划分的方法的优点是定义VLAN成员时非常简
单，只要将所有的端口都指定义一下就可以了。它的 缺点是如果VLAN A的用户离开了原来的端口，到了一
个新的交换机的某个端口，那么就必须重新定义。
（2）基于MAC地址划分VLAN
这种划分VLAN的方法是根据每个主机的MAC地址来划分， 即对每个MAC地址的主机都配置他属于哪个组。这种划分VLAN 的方法的最大优点就是当用户物理位置移动时，即从一个交换机 换到其他的交换机时，VLAN不用重新配置，所以，可以认为这 种根据MAC地址的划分方法是基于用户的VLAN，这种方法的缺 点是初始化时，所有的用户都必须进行配置，如果有几百个甚至 上千个用户的话，配置是非常累的。而且这种划分的方法也导致 了交换机执行效率的降低，因为在每一个交换机的端口都可能存 在很多个VLAN组的成员，这样就无法限制广播包了。另外，对 于使用笔记本电脑的用户来说，他们的网卡可能经常更换，这样， VLAN就必须不停的配置。
实验一 交换机基本实验
实验一交换机基本实验1、实验目的熟悉交换机的基本接口熟悉交换机的启动及基本配置理解交换机MAC地址表的原理掌握交换机的配置方法和相关的配置命令2、交换机的工作原理交换机是一种基于MAC（网卡的硬件地址）识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。
交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。
我们知道，传统的局域网Ethernet 使用具有冲突检测的载波监听多路访问(CSMA/CD)方法。
在CSMA/CD网络中，节点可以在它们有数据需要发送的任何时候使用网络。
在节点传输数据之前，它进行"监听"以了解网络是否很繁忙。
如果不是，则节点开始传送数据。
如果网络正在使用，则节点等待。
如果两个节点进行监听，没有听到任何东西，而开始同时使用线路，则会出现冲突。
在发送数据时，它如果使用广播地址，那么在此网段上的所有PC都将收到数据包，这样一来如果该网段PC众多，很容易引起广播风暴。
而冲突和广播风暴是影响网络性能的重要因素。
为解决这一问题就引入了交换技术交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。
具体的工作流程如下：（1）当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的；（2）再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口；（3）如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上；（4）如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。
不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表参见教材（略）3实验设备◆CISCO 交换机台◆DCE/DTE线缆对◆测试终端台◆5类双绞线验内容和步骤3.1 基本实验把pc机的串口连接上1924交换机的配置端口（console）后，设置好超级终端，启动交换机就进入配置界面。
交换机工作原理实验报告
交换机工作原理实验报告
实验目的：了解交换机的工作原理及配置方法，并通过实验测试交换机的工作状态和效果。
实验设备和材料：
1. 交换机：华为交换机S5720-36C-PWR-EI；
2. 计算机：一台联网计算机；
3. 网线：若干条CAT6网线；
4. 其他配件：电源线、串口线、USB线。
实验步骤：
1. 将交换机通过电源线连接供电，并通过串口线将交换机连接到计算机；
2. 在计算机上打开串口软件，如SecureCRT等；
3. 在串口软件中选择对应的串口号、波特率等配置，并打开串口进行连接；
4. 在交换机终端上输入用户名和密码，登录交换机管理界面；
5. 配置交换机端口：通过交换机管理界面配置交换机端口，在端口上设置VLAN、IP地址、端口速率和双工模式等参数；
6. 连接计算机和交换机：将计算机网线插入交换机端口上，并通过网络配置设置计算机的IP地址、子网掩码和网关等参数；
7. 测试网络连通性：在计算机上通过ping命令测试网络是否连通，如果网络通畅，则交换机配置正确。
实验结果：
通过以上实验步骤，成功配置了交换机，并测试网络连通性良好，证明了交换机的工作原理及配置方法并掌握了。
实验总结：
通过本次实验，我们了解了交换机的基本工作原理及配置方法，掌握了交换机管理界面的使用和端口的配置方法，对计算机通过交换
机进行网络连接和通信有了更深刻的理解，这对日后的实际工作和学习都有很大帮助。
现代交换原理实验
现代交换原理实验
现代交换原理实验可以包括以下内容：
1. 交换机的基本组成部分和工作原理。
交换机是通信系统中的核心设备，实验应该重点介绍交换机的基本构造和工作原理，包括交换机的输入、输出、交叉连接和寻址等。
2. 交换机的性能指标和测试方法。
现代的交换机具备复杂的性能指标，比如吞吐量、时延、丢包率和稳定性等，实验应该介绍如何测试这些性能指标的方法和步骤。
3. 实验设备的搭建和连接。
实现现代交换原理实验需要构建一个模拟交换机网络，实验应该详细介绍如何连接实验设备，比如交换机、计算机和测试仪器等。
4. 交换机的基本操作和配置。
实验应该包括交换机的基本操作和配置过程，比如交换机的登录、用户管理、端口配置和VLAN配置等。
5. 交换机故障排除和分析。
实验中应该强调交换机故障排除和分析的重要性，包括故障诊断、故障定位和故障处理等。
6. 网络安全技术实验。
现代交换原理实验还应该包括网络安全技术实验，比如ARP欺骗攻击实验、端口安全配置实验和802.1X认证实验等。
总之，现代交换原理实验应该通过实际操作和模拟实验来让学生更深入地了解和掌握交换机的原理和应用，并为日后的职业生涯做好充分的准备。
交换机基本配置的实验原理
交换机基本配置的实验原理
交换机基本配置的实验原理是通过设置和调整交换机的各种参数和功能，使其能够按照预定规则进行数据转发和处理。
在实验中，首先需要了解交换机的基本工作原理。
交换机是一个网络设备，用于连接并转发网络数据包。
它可以通过学习和维护一个转发表来决定将数据包转发到哪个接口，从而实现数据的高效传输。
在进行基本配置的实验中，主要涉及以下几个方面的内容：
1. 硬件连接：将交换机与其他网络设备（如计算机、服务器等）连接起来，确保物理链路的正确连接。
2. IP地址设置：为交换机的管理接口分配一个合适的IP地址，以便进行远程管理和配置操作。
3. VLAN配置：划分虚拟局域网（VLAN），将不同的端口或设备划分到不同的VLAN中，实现隔离和安全控制。
4. STP配置：配置生成树协议（Spanning Tree Protocol），避免网络中的环路出现，提高网络的可靠性和容错能力。
5. 速率限制和流量控制：根据实际需求，设置端口的速率限制和流量控制策略，控制网络流量的传输速率和优先级。
6. 安全认证与访问控制：配置交换机的安全认证功能，限制非法访问和未经授权的设备接入。
7. 网络监控与故障排除：配置交换机的网络监控功能，实时监测网络状态和性能，并进行故障排除和问题定位。
通过实验原理的了解和实践操作，可以掌握交换机基本配置的方
法与技巧，进一步提升网络管理与维护的能力。
交换机的基本配置实验原理
交换机的基本配置实验原理交换机是计算机网络中的重要设备，用于连接多台计算机，实现数据的传输和交换。
在网络中，交换机的配置是非常重要的，它决定了网络的性能和稳定性。
本文将介绍交换机的基本配置实验原理。
首先，交换机的基本配置包括IP地址的设置、VLAN的配置、端口的设置等。
IP地址是计算机在网络中的唯一标识，通过设置IP地址，可以实现计算机之间的通信。
在交换机中，IP地址的设置是通过命令行界面或者Web界面进行的。
通过命令行界面，可以使用命令来设置IP地址，例如通过输入“ip address 192.168.1.1 255.255.255.0”来设置IP 地址为192.168.1.1，子网掩码为255.255.255.0。
通过Web界面，可以通过图形化界面来设置IP地址，只需要在相应的输入框中输入IP地址和子网掩码即可。
其次，VLAN是虚拟局域网的缩写，它可以将交换机划分为多个逻辑上的局域网，实现不同VLAN之间的隔离和通信。
在交换机中，VLAN的配置也是通过命令行界面或者Web界面进行的。
通过命令行界面，可以使用命令来创建VLAN，例如通过输入“vlan 10”来创建一个VLAN ID为10的VLAN。
通过Web界面，可以通过图形化界面来创建VLAN，只需要在相应的输入框中输入VLAN ID即可。
最后，端口的设置是交换机配置中的重要部分，它决定了交换机的连接方式和数据的传输速率。
在交换机中，端口的设置也是通过命令行界面或者Web界面进行的。
通过命令行界面，可以使用命令来配置端口，例如通过输入“interface gigabitethernet 1/0/1”来配置端口为GigabitEthernet 1/0/1。
通过Web界面，可以通过图形化界面来配置端口，只需要在相应的输入框中选择端口即可。
通过以上的基本配置，交换机可以实现计算机之间的通信和数据的传输。
在实验中，可以通过连接多台计算机和交换机，进行数据的传输和交换的测试。
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王晓燕
第2章交换机原理与实验
1 交换机的基本工作原理 2 所支持的网络协议 3基本使用与配置方法 4 举例配置VLAN
2.1交换机概述
交换机是目前局域网中使用最广的网络设备，它 工作在数据链路层。由于其能够根据局域网的拓扑结 构自动形成端口地址表，并依此表线速的转发数据包， 减少了网络冲突，增加了网络带宽。
由于交换机在数据传递工程中不用检查第三层的包头信息， 而是直接由第二层帧结构中的MAC地址来决定数据的转发目标。
因此，数据的交换过程几乎没有软件的参与，从而大大提高了交
换进程的速率。
交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传 输。每一个端口都可视为独立的网络，连接在其上的
网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争
2.1.3 交换机的简单分类 1. 模块式与固定配置式 按交换机的配置可否改变，可把交换机分为模块 式和固定配置式。 (1) 模块式：模块式交换机的模块可以插拔，模块 通常是 100 Mb/s 或 1000 Mb/s 光纤接口模块，或 1000 Mb/s的RJ-45接口模块，或堆叠模块。交换机上则有相 应的插槽。使用时，模块插入插槽之中。模块式交换 机配置灵活，模块可按需要购买。一般说来，模块式 交换机的档次较高。 (2) 固定配置式：固定配置式交换机的接口固定， 硬件不可升级。
3) 碎片隔离 碎片隔离技术是在直通式的基础上改进而成的。
碎片隔离技术是指当交换机接收数据帧时，一旦检测
到该数据帧不是冲突碎片(Collision Fragment)，则进行 转发操作。冲突碎片是因网络冲突而受损的数据帧碎
片，其特征是长度小于64 字节。冲突碎片不是有效的
数据帧，应被丢弃。 碎片隔离交换方式的错误检测级别要高于直通式 交换方式。
机。
(2) 本地交换机在收到查询信息后，会先将信息帧 内的源MAC地址记录在自己的MAC地址表中。然后， 交换机再向其他所有端口发送查询信息。
(3) 目标主机接收到该信息后，会通过交换机直接 对源地址主机进行响应。此时，交换机将工作站 3 的
MAC地址也记录在MAC地址表里。
(4) 两台主机(工作站1和工作站3) 进行点对点的连 接通信。
2) 直通式 直通式的以太网交换机可以理解为在各个端口间是纵
横交叉的线路矩阵电话交换机。它在输入端口检测到一个
数据包时，检查该包的包头，获取包的目的地址，启动内 部的动态查找表转换成相应的数据端口，在输入与输出交
叉处接通，把数据包直通到相应的端口，实现交换功能。
采用这种转发方式，数据帧在完全接收之前就已经转 发了。这种方法减少了传输的延迟，同时也削减了对数据 帧的错误检测能力。
2) MAC地址表的路由过滤
当交换机接收到一个数据帧时，它会首先检查数 据帧里的MAC地址，如果该地址未缓存在MAC地址表 里，交换机就向所有的其他端口发送查询信息；如果 该地址已缓存在MAC地址表里，交换机就会按照表中 的信息进行转发，而不会广播到其他端口，这样就可 以减少对资源的占用，显著提高信息的交换速率。 以上过程称为交换机MAC地址表的缓存过滤或路由过滤。
(5) 如果两台主机在一定时间内未进行通信，交换
机将会定时刷新地址表里的地址记录。
HS1 HS2 OK 1 OK 2 PS
COLA CTSTA -
1 2 3 4 5 6 7 8 910 1112
CONSOLE
交换机
端口 2
端 口 11
查询
响应
工作站1
工作站2
工作站3
图2.1 MAC地址表的建立
返回
在交换式网络中，各主机的 MAC 地址是存储在交 换机的MAC地址表( 也称MAC地址数据库)中的。交换 机在工作过程中，会向MAC地址表不断写入新获得的 MAC地址。一旦交换机重新启动后，其内部的MAC地 址表会自动重新建立。
1) MAC地址表的建立 如图2.1所示，MAC地址表的建立过程如下： (1) 工作站 1 向目标主机 ( 工作站 3) 发送查询 ( 目标 MAC)地址信息，此时，该信息会首先发送到本地交换
有些交换机可以把存储转发与直通式两种技术结 合在一起使用。它们首先在交换机里设置一个错误检
测的门限值。当错误发生率低于该值时，使用直通式
的交换方法以减少数据的传输延迟；当错误发生率大 于该门限值时，交换机将自动改为存储转发交换方式，
从而保证了数据的正确性与准确性；在链路恢复正常
后，当错误发生率低于该门限值时，系统将再次回到 直通式工作。
2.1.1交换技术基础
交换是根据通信双方需要，用人工或自动的方法，把待传输的 信息发送到符合要求的线路上的技术统称。
在计算机网络，交换概念的提出是对传统共享工作模式（Hub）
的改进。 第二层交换过程通过使用MAC地址在低层实现通信寻址，即
网络中的数据包最终是通过MAC地址找到目标的。采用ARP协议。
使用。 当节点A向节点D发送数据时，节点B可同时向节 点C发送数据，而且这两条传输线路都有着自己的虚拟 连接，都享有网络的全部带宽。假使这里使用的是 10Mb/s的以太网交换机，那么该交换机这是的总流通 量就为20Mb/s，而使用10Mb/s的Hub，一个Hub的总流 通量不会超出10Mb/s
1. MAC地址表的建立与路由过滤
2.1.2. 局域网的三种帧交换方式
局域网交换机在传送数据时，采用帧交换 (Frame Switching)技术，该技术包括三种主要的交换方式，即 存储转发(Store and Forward)、直通式Free)。
1) 存储转发 存储转发技术是最基本的交换技术之一。在转发 数据帧前，该数据帧将被完全接收并存储在缓冲器中， 数据帧从头到尾全部接收完毕才进行转发。其间，交 换机需要解读数据帧的目的地址与源地址，并在MAC 地址表中进行适当的过滤。 在存储转发过程中还要进行高级别的冗余错误检 测(CRC，Cyclical Redundancy Check)工作，如果所接 收到的数据帧存在错误、太短(小于64 B)或太长( 大于 1518 B)，最终都会被抛弃。 采用这种转发方式的交换机在接收数据帧时延迟 较大，且越大的数据帧延迟时间越长。