ccna系列課程(4)交換技術(shù)

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1、咱們今天來(lái)看一下局域網(wǎng)交換技術(shù)，也稱為層2交換技術(shù)，內(nèi)容主要包括層2交換的工作原理、網(wǎng)絡(luò)環(huán)路、如何利用Spanning-TreeProtocol來(lái)解決網(wǎng)絡(luò)環(huán)路、VLAN及VTP技術(shù)，閑話少說(shuō)，書歸正傳。我們?cè)诮榻B交換技術(shù)之前不得不提一下傳統(tǒng)的共享以太網(wǎng)的工作方式，了解一下沖突域，廣播域以及網(wǎng)絡(luò)分段是怎么回事，這些知識(shí)在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)里大家應(yīng)該有所了解，我在這里再簡(jiǎn)單介紹一下：???大家都知道傳統(tǒng)共享以太網(wǎng)使用的是CSMA/CD機(jī)制，即載波偵聽多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)。我們來(lái)詳細(xì)分析一下：?????????CSMA/CD是一種

2、分布式介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)都能獨(dú)立地決定數(shù)據(jù)幀的發(fā)送與接收。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前，首先要進(jìn)行載波監(jiān)聽，只有介質(zhì)空閑時(shí)，才允許發(fā)送幀。這時(shí)，如果兩個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)同時(shí)監(jiān)聽到介質(zhì)空閑并發(fā)送幀，則會(huì)產(chǎn)生沖突現(xiàn)象，這使發(fā)送的幀都成為無(wú)效幀，發(fā)送隨即宣告失敗。每個(gè)節(jié)點(diǎn)必須有能力隨時(shí)檢測(cè)沖突是否發(fā)生，一旦發(fā)生沖突，則應(yīng)停止發(fā)送，以免介質(zhì)帶寬因傳送無(wú)效幀而被白白浪費(fèi)，然后隨機(jī)延時(shí)一段時(shí)間后，再重新爭(zhēng)用介質(zhì)，重發(fā)送幀。???????最早由Inter，施樂(lè)，DEC三家公司提出以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，后來(lái)IEEE組織制定了802.

3、3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了以太網(wǎng)的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的MAC子層，主要就是定義了10BASE-2、10BASE-5、10BASE-T、10BASE-F等，規(guī)定了介質(zhì)，帶寬，距離等。同時(shí)還定義了一個(gè)802.2標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層的LLC子層，即邏輯鏈路控制子層，主要是提供了一個(gè)數(shù)據(jù)鏈路層與網(wǎng)絡(luò)層的接口，如圖所示網(wǎng)絡(luò)層有很多協(xié)議，數(shù)據(jù)鏈路層提供了很多協(xié)議之間的區(qū)分，使用網(wǎng)絡(luò)層的哪一個(gè)協(xié)議，這就是為什么數(shù)據(jù)幀要封裝一個(gè)LLC的頭部信息。但傳統(tǒng)以太2幀中不是使用LLC封裝而是在數(shù)據(jù)幀中有一個(gè)2個(gè)字節(jié)的type來(lái)表明上網(wǎng)所使用的協(xié)

4、議,如下圖所使用的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議是ARP。下面來(lái)看一下沖突域，廣播域沖突域：共享式以太網(wǎng)中的所有節(jié)點(diǎn)在需要與其他節(jié)點(diǎn)通訊時(shí)是可以發(fā)送數(shù)據(jù)的，但是CSMA/CD的機(jī)制卻在確保在某個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送數(shù)據(jù)，那如果肉個(gè)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)了，出現(xiàn)這種情況會(huì)導(dǎo)致沖突，那么在這個(gè)共享式網(wǎng)絡(luò)中可能產(chǎn)生沖突的這么一個(gè)范圍，我們就稱為沖突域。廣播域：廣播域是指在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中廣播包所能到達(dá)的范圍。也就是說(shuō)如果在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送了一個(gè)廣播包，這個(gè)廣播包可以到達(dá)的范圍，我們稱為廣播域，作為一名專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)工作人員，具有識(shí)別沖突域和廣播域的

5、能力是所需要的一項(xiàng)重要技能。第一層設(shè)備的加入是擴(kuò)大了沖突域，只有加入第二層設(shè)備或三層設(shè)備才可以分隔沖突域，也就是說(shuō)如果加入了網(wǎng)橋、交換機(jī)和路由器可以將沖突域分割成較小的部分，從面降低對(duì)帶寬的競(jìng)爭(zhēng)，減少?zèng)_突。路由器還有一個(gè)好處，可以劃分更小的廣播域。這就叫網(wǎng)絡(luò)分段。而用二層設(shè)備來(lái)減少?zèng)_突域的范圍叫做“微分段”，也就是說(shuō)不是正真意義的分段。真正意義的分段是網(wǎng)段號(hào)不同，不可能進(jìn)行直接通訊。所以二層設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)分段，但不能真正將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分段，而路由器是可以實(shí)現(xiàn)真正網(wǎng)絡(luò)分段的。這句話，大家好好理解一下！給出一個(gè)表借大家參考

6、。那么咱們的交換技術(shù)毫無(wú)疑問(wèn)使用的就是交換機(jī)，我們來(lái)看一個(gè)交換機(jī)的功能：交換機(jī)的三大功能：MACA地址的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)或者是數(shù)據(jù)幀的過(guò)濾利用生成樹協(xié)議防止網(wǎng)絡(luò)環(huán)路首先我們來(lái)看第一個(gè)交換機(jī)MAC地址的學(xué)習(xí)功能，交換機(jī)是通過(guò)MAC表來(lái)進(jìn)行交換轉(zhuǎn)發(fā)工作的，所以MAC地址表是交換工作的核心，網(wǎng)絡(luò)與交換機(jī)的不同之處就在于網(wǎng)橋使用軟件來(lái)創(chuàng)建和管理MAC地址表的，而交換機(jī)使用ASIC來(lái)創(chuàng)建和管理MAC地址表。交換機(jī)的MAC地址學(xué)習(xí)功能：交換機(jī)初始化時(shí)，要學(xué)習(xí)進(jìn)入交換機(jī)的數(shù)據(jù)幀的源地址，并且把源地址及其對(duì)應(yīng)的交換機(jī)的端口號(hào)記錄

7、在MAC地址表。在MAC地地址表形成之后，交換機(jī)要學(xué)習(xí)進(jìn)入交換機(jī)數(shù)據(jù)幀的目的地址，并且與MAC地址表中的條目進(jìn)行比較，完成相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)。交換機(jī)開機(jī)初始化時(shí)，MAC地址表是空的，因?yàn)镸AC地址表是存儲(chǔ)在內(nèi)存中的。如果計(jì)算機(jī)A發(fā)送數(shù)據(jù)幀到計(jì)算機(jī)C,此時(shí)交換機(jī)的E0口接收該數(shù)據(jù)幀，交換機(jī)記錄下該數(shù)據(jù)幀的源地址C的對(duì)應(yīng)關(guān)系及E0口的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如圖所示：由于交換機(jī)并不知道C的MAC地址，所以將此數(shù)據(jù)幀對(duì)除了E0口以外的其他端口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。如果是計(jì)算機(jī)D發(fā)送數(shù)據(jù)幀到計(jì)算機(jī)C，此時(shí)交換機(jī)的E3口接收該數(shù)據(jù)幀，交換機(jī)記錄下該數(shù)據(jù)幀的

8、源地址D的地址與端口的對(duì)應(yīng)關(guān)系。此時(shí)交換機(jī)仍然不知道C的地址，所以還是要對(duì)除了E0口以外的其他端口上進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。交換機(jī)不斷記錄每個(gè)接口上接收到的數(shù)據(jù)幀的地址，一段時(shí)間以后所有的端口所連接的MAC地址都會(huì)記錄到MAC地址表中。此時(shí)計(jì)算機(jī)A再向計(jì)算機(jī)C發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，就直接查MAC地址表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)即可，不會(huì)再轉(zhuǎn)發(fā)到其他端口上。在這個(gè)圖中計(jì)算機(jī)A和計(jì)算機(jī)B通過(guò)HUB連接到Switch的