41.交換機

41.交換機

交換機（Switch）意為“開關”是一種用於電（光）訊號轉發的網路裝置。它可以為接入交換機的任意兩個網路節點提供獨享的電訊號通路。最常見的交換機是乙太網交換機。其他常見的還有電話語音交換機、光纖交換機等。

交換機的交換結構

1)軟體執行交換結構：結構靈活，速度慢，堆疊困難，埠越多效能越弱。

2)矩陣交換結構：完全硬體實現，速度快、延時小、結構緊湊、實現相對簡單、不易擴充套件、不利於效能監控和執行管理。

3)匯流排交換：使用多路複用TDM技術，效能好、便於堆疊擴充套件、易實現廣播、易實現監控管理，但是對匯流排頻寬要求較高。

4)共享儲存器交換結構：結構簡單易於實現，成本高，適合小型交換機。

交換機配置

交換機有三種配置方式：
1、使用Console控制埠進行本地配置。第一次配置只能採取這種方式。
2、使用Telnet遠端登入到交換機進行配置。
3、使用Web，利用瀏覽器進行配置。

Catelyst 6500交換機CatOS系統，CatOS的相關命令格式如下：
CatOS設定系統時間:set time 星期幾 月/日/年 時:分:秒
CatOS配置管理地址:set interface sc0 IP地址 子網掩碼 廣播地址
CatOS配置預設路由:set ip route 0.0.0.0 預設路由的IP地址

IOS下相關命令格式是：
clock set 時:分:秒 日 月 年（設定系統時間）
CatOS下相關命令格式是：
set time 星期 月/日/年 時:分:秒（設定系統時間）

TFTP（簡單檔案傳輸協議），與交換機配置無關。

交換機埠配置

Catalyst 3500考察IOS系統，其相關命令格式如下：
（1）interface g0/1（進入g0/1介面的介面配置模式）
（2）no shutdown（開啟交換機埠，本項可以不寫，因為交換機預設所有埠全部啟用，）
（3）duplex auto|full|half (任選其一，按順序分別是自適應、全雙工、半雙工)
（4）speed 10|100|1000（任選其一，按順序分別對應10Mbps、100Mbps、1Gbps，雙方通過千兆乙太網互聯）

交換機系統配置

IOS下相關命令格式是：
ip address IP地址 子網掩碼（設定IP地址，其中vlan1的地址即管理地址）
ip default-gateway ip地址（設定預設路由）

配置遠端登入口令：
line vty 0 4
password 7 zzz（加密口令）
password 0 zzz（明文口令）
ip地址是針對埠的配置，所以要在埠模式下進行配置。預設路由是針對整個交換機的配置，所以要在全域性（config）模式下配置。

STP生成樹協議

生成樹協議是工作於OSI模型第二層的鏈路管理協議

最早的標準是IEEE 802.1D

生成樹協議依賴BPDU生成樹形結構

STP協議會讓埠進入兩種模式之一：阻塞模式（只能接收和讀取BPDU，不能接受和轉發資料）和轉發工作模式（所有資料正常轉發）

交換機優先順序範圍是0-61440，預設值32768，增量4096，即每次變化的值必須是4096的整數倍，同時值越小優先順序越高。

BPDU包含兩種：配置BPDU（<=35B），拓撲變化通知BPDU（<=4B）

一臺Cisco 6500交換機的生成樹優先順序是20480，若將其優先順序提升2級，即20480-（4096*2）=12288；正確的配置命令是：

Switch-6500>(enable)set spantree priority 12288	

Bridge ID由2B的優先順序和6B的交換機MAC地址組成

BPDU包含兩種：配置BPDU（<=35B），拓撲變化通知BPDU（<=4B）

Bridge ID最小的為根網橋，BPDU每隔2s傳送一次。

BPDU中包含了Root ID、Root Path Cost、Brideg ID、Port ID、Hello Time、Max Age等資訊。其中Root是由root的優先順序（2B）和Root的MAC地址（6B）結合生成的，BPDU並沒有專門攜帶Root MAC Address。

交換機STP配置

鏈路失效時，交換機們會重新構建生成樹，但是在構建時，需要經歷20s（BPDU最大生存時間）+15s（listening）+15s（learning），快速生成樹技術可以省掉前20s的時間，提高收斂速度。

快速生成樹技術主要包含：

• backbonefast：網中鏈路失效時
• uplinkfast：直連鏈路失效時
• portfast：只適用於埠連線單個主機的時候。
• BPDU Filter：強行要求埠轉為轉發狀態。

交換機的總頻寬

交換機的總頻寬等於各個埠頻寬之和。如果是全雙工埠的話，其埠頻寬要按照2倍頻寬計算。對於諸如10/100Mbps這樣的10Mbps/100Mbps自適應埠，其頻寬按照最高速率計算。

一臺交換機具有48個10/100Mbps埠和2個1000Mbps埠，如果所有埠都工作在全雙工狀態，那麼這臺交換機的總頻寬應為48 * 100 * 2+2 * 1000 * 2=13.6Gbps

交換表的建立與維護

CatOS檢視交換表（交換機MAC地址表）的命令如下所示：
（1）Show cam dynamic
（2）VLAN Dest MAC/Route Des [CoS] Destination Ports or VCs / [Protocol Type]
（3）124 00-00-f0-82-05-4f 3/2 [ALL]

IOS檢視交換表（交換機MAC地址表）的命令是：
（1）Show mac-address-table
（2）Destination Address Address Type VLAN Destination Port
（3）0002.2173.8b5c Dynamic 113 Fast Ethernet 0/1

CatOS下相關命令格式如下：
（1）Set vlan vlan_id name vlan_name（建立指定id和名字的vlan）
（2）Set trunk 埠號 on 協議（ISL或dot1q，而dot1Q（802.1Q使用的廣泛程度遠高於ISL））
（3）Set trunk 埠號 vlan vlan_id（設定允許中繼的vlan），多個id之間用，分隔。

交換機的交換模式

交換模式共四種：
靜態交換：以網管預先設定的為準。

直通交換：接收到目的地址（在資料幀中的位置是第9到14位元組）後立刻轉發，不需要等待資料幀接收完畢。

碎片丟棄：僅接受並檢查資料幀的前64B後就立刻轉發。

儲存轉發：完整接收儲存並檢查整個資料幀，確認無誤後再轉發。

交換機vlan配置

Vlan有三種工作模式：
server：可以建立、刪除和維護vlan資訊，供client學習
client：只能從server處學習vlan資訊
transparent：可以建立、刪除和維護自己的vlan資訊，是獨立的，自行維護，其vlan資訊僅供自用，不從server處學習

VLAN的trunk協議有dot1q（802.1Q）和ISL兩種可選。相互通訊的埠需要採用同樣的協議進行配置。即AD均正確。ISL是僅適用於cisco裝置的VLAN協議，IEEE 802.1q是國際標準的VLAN協議，且用於不同廠家的交換裝置互連。題中使用的是cisco交換機和h3c交換機，所以要實現VLAN Trunk功能時，必須在直接相連的兩臺交換機埠上都封裝dot1Q協議，保證協議的一致性。

CatOS相關配置命令如下：
進入特權模式（俗稱enable模式）–enable
配置vtp域–set vtp domain 域名
配置vtp工作模式–set vtp mode server或client或transparent
建立vlan–set vlan vlan號 name vlan名
為埠分配vlan–set vlan vlan號 埠號
封裝trunk協議–set trunk 埠號 on 協議
設定允許中繼的vlan–set trunk 埠號 vlan號
從允許中繼的vlan列表中刪除–clear trunk 埠號 vlan號

交換表內容的建立和維護

1、交換表的內容包括：目的MAC地址及其所對應的交換機埠號和所在的虛擬子網，其中虛擬子網用VLAN ID表示。

2、剛開機時，交換表是空白的。交換機工作時會分析每個進來的幀，根據幀中MAC地址檢視交換表，若表中存在，就轉發到對應的埠；若不存在，就廣播到除源埠外的所有埠（Flood洪泛技術）。交換機通過自學習的方式建立交換表。

3、交換機重新整理交換表的方法是，每次儲存一個地址表項時，都被蓋上一個時間戳，每當一個地址被參考，該表項就會被蓋上一個新的時間戳。以時間戳為依據，將經過一段時間沒被參考的地址從交換表中移除，以便騰出空間，儲存新的表項。

4、大中型交換機檢視交換表的命令是show cam dynamic。

區域網交換機的功能

交換機有三個基本功能：
1、建立和維護表示MAC地址與交換機埠對應關係的交換表。

2、在源埠和目的埠之間建立一條虛連結。

3、完成資料幀的轉發和過濾。