交换机的安装与配置

项目：交换机的安装与配置
➢项目描述：要求设计一个结构清晰、易于 扩展的交换机互联方案，满足校园网的规 模的扩大及功能的增加，并一段时间内保 持先进性。还要防止因单点失效造成全网 瘫痪，即使出现单点失效也要将影响减到 最小，可通过交换机的配置实现以上的目 标。
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• 项目分析
为了实现网络系统建设目标，使骨干网络系 统具有良好的扩展性和灵活的接入能力， 并且易于管理、易于维护，在组网设计上 采用3层结构化设计方案：接入层、汇聚层 和核心层。
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• 三层交换原理 假设两个使用IP协议的站点A、B通过第三层
交换机进行通信，发送站点A在开始发送时，把 自己的IP地址与B站的IP地址比较，判断B站是否 与自己在同一子网内。若目的站B与发送站A在 同一子网内，则进行二层的转发。若两个站点不 在同一子网内，如发送站A要与目的站B通信， 发送站A要向“缺省网关”发出ARP(地址解析)封 包，而“缺省网关”的IP地址其实是三层交换机 的三层交换模块。当发送站A对“缺省网关”的 IP地址广播出一个ARP请求时，如果三层交换模 块在以前的通信过程中已经知道B站的MAC地址， 则向发送站A回复B的MAC地址。
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否则三层交换模块根据路由信息向B站广播一个 ARP请求，B站得到此ARP请求后向三层交换模 块回复其MAC地址，三层交换模块保存此地址并 回复给发送站A,同时将B站的MAC地址发送到二 层交换引擎的MAC地址表中。从这以后，当A向 B发送的数据包便全部交给二层交换处理，信息 得以高速交换。由于仅仅在路由过程中才需要三 层处理，绝大部分数据都通过二层交换转发，因 此三层交换机的速度很快，接近二层交换机的速 度，同时比相同路由器的价格低很多。
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• 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(链路地址)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。
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• 核心层设计
核心层交换机是整个网络的中心交换机， 具有较高的交换性，用于连接和汇聚各汇 聚层交换机的流量。核心层交换机一般采 用高档的三层交换机，这类交换机具有很 高的交换背板宽带、较高的高速以太网端 口和光纤端口。
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• 二层交换机与三层交换机的区别 简单的讲二层交换机工作在数据链路层
(第二层)，三层交换机工作在网络层(第 三层)
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• 三层交换机是带有第三层路由功能的第二层交换 机，但它是二者的有机结合，并不是简单地把路 由器设备的硬件及软件叠加在局域网交换机上， 三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部 的数据交换，所具有的路由功能也是为这目的服 务的，能够做到一次路由，多次转发。对于数据 包转发等规律性的过程由硬件高速实现，而象路 由信息更新、路由表维护、路由计算、路由确定 等功能，由软件实现。
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核心层 汇聚层 接入层
网络规划图
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• 接入层的设计
接入层位于网络拓扑结构的最底层，接入层 交换机用于连接终端用户，端口密度一般 比较高，并且应配备高速上连端口。一般 可采用二层交换机。
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• 汇聚层的设计
汇聚层交换机用于汇聚接入层交换机的 流量，并上连至核心层交换机，一般采用 三层交换机。这类交换机一般具有一定数 量的高速端口，以提供较高的数据吞吐能 力
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• 二层交换机的工作原理：
（1） 由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要 求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有N个端口， 每个端口的带宽是M，交换机总线带宽超过N×M，那么这 交换机就可以实现线速交换；
（2） 学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表，地 址表的大小（一般两种表示方式：一为BEFFER RAM，一为 MAC表项数值），地址表大小影响交换机的接入容量； （3） 二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的 ASIC （Application specific Integrated Circuit）芯片，因此 转发速度可以做到非常快。由于各个厂家采用ASIC不同， 直接影响产品性能。
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基于上述的设计方案，我们将交换机的 安装与调试的实施分为3个任务：
➢任务一：接入层交换机的实现—配置 ➢任务二：汇聚层交换机的实现—配置 ➢任务三：核心层交换机的实现—配置
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• 任务1：接入层交换机的实现--配置接入层交换机 ➢ 任务描述：接入层为所有的终端用户提供一个接入点。 ➢ 配置要求： • 交换机名称 • 加密口令 • 虚拟终端口令 • 控制台终端和虚拟终端超时时间 • 禁用IP地址解析特性 • 管理IP地址 • 默认网关
a14Βιβλιοθήκη 相关知识 中继器 集线器 网桥 交换机
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• 中继器 中继器(REPEATER) 是对信号进行再生
和还原的网络设备，是 OSI 参考模型的物 理层连接设备。适用于完全相同的两类网 络的互连，主要功能是通过对数据信号的重 新发送或者转发，来扩大网络传输的距离。
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中继器是最简单的网络互联设备，主要完成物理层的功能， 负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复 制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。由于存在损 耗，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度 时将造成信号失真，因此会导致接收错误。中继器就是为解 决这一问题而设计的。它完成物理线路的连接，对衰减的信 号进行放大，保持与原数据相同。一般情况下，中继器的两 端连接的是相同的媒体，但有的中继器也可以完成不同媒体 的转接工作。从理论上讲中继器的使用是无限的，网络也因 此可以无限延长。事实上这是不可能的，因为网络标准中都 对信号的延迟范围作了具体的规定，中继器只能在此规定范 围内进行有效的工作，否则会引起网络故障。