IP網絡技術基礎-網絡第二層部分

第二層交換主要內容一：交換技術二：VLAN三：VLAN標志四：VTP五：STP六：VLAN間路由一交換技術第2層交換第3層交換第4層交換多層交換第2層交換交換需要的信息：MAC地址軟、硬件：硬件專用集成電路（ASIC）限制及特性：廣播域的擴展和性能問題生成樹協議收斂慢第2層交換具體過程：DMACSMAC包的變化第2層交換數據處理過程0000.0c00.11110000.0c00.2222pc1server10000.0c00.11110000.0c00.22220000.0c00.11110000.0c00.2222第3層交換交換需要的信息：三層地址軟、硬件：硬件選路ASIC特性：終止廣播第三層交換的過程:DA決定轉發路徑 校驗、驗證第三層包頭的完整性 更新TTL包的數據變化第三層數據處理過程10.10.10.254pc1server110.10.10.1011.11.11.1110.10.10.1011.11.11.1111.11.11.1110.10.10.1011.11.11.254第三層數據處理過程10.10.10.254pc1server10000.0C00.1111???????10.10.10.1011.11.11.11?????????0000.0C00.222210.10.10.1011.11.11.11IP:11.11.11.11MAC:0000.0C00.2222IP:10.10.10.10MAC:0000.0C00.111111.11.11.254第4層交換交換需要的信息：MAC/IP+第4層信息UDPTCP端口號軟、硬件：硬件交換過程多層交換結合2、3層交換一次選路、多次交換二：VLAN靜態VLAN配置VLAN靜態VLAN靜：動VLAN：V+LAN配置VLANSetvlanvlan-nummod/portSetvlan102/1-10Interfacefa0/14Switchportaccessvlan2ShowvlanVLAN標志鏈路類型VLAN禎標志方法TRUNK配置TRUNK標識應用環境鏈路類型接入鏈路屬于一個VLAN干道鏈路承載多個VLANVLAN標識：ISLIEEE802.1Qshowportcapabilities混合鏈路VLAN標識方法——ISL組成：頭、原始以太網數據FRAME、尾部禎校驗序列（FCS）長度：頭部+尾部的禎校驗序列=26+4=30字節ISL頭原以太禎ISLFCSVLAN標識方法——IEEE802.1QTPID:0x8100(802.1Q/802.1P)VLANID:12bit其中:0和4096保留初始MAC地址2字節TPID2字節TCI初始類型/數據新CRCTRUNK協商和配置(1)動態TRUNK協議(DTP)配置TRUNKSettrunkmod_num/port_numon|off|desirable|auto|nonegotiatevlan_range[isl|dot1q|lane|negotiate]端口一端口二Onon|desirable|autoDesirableon|desirable|autoAutoon|desirableNonegotiateNonegotiate(nonenegotiage不發送DTP)TRUNK協商和配置(2)從trunk上清除VLANCleartrunkmod_num/port_numvlan_range查看Showtrunkmod_num/port_num四：VTP概念VTP操作及模式配置VTPVTP修剪VLANtrunk協議(VTP)用途:在網內管理VLAN的添加、刪除、重命名提高配置一致性消息傳送：第2層干道禎相關概念：ＶＴＰ域操作模式：服務器：默認模式；建立、修改、刪除ＶＬＡＮＶＴＰ域參數發出、接收通告根據通告同步ＶＬＡＮ配置客戶機：不能建立、修改、刪除ＶＬＡＮ透明模式：不參與ＶＴＰ不通告不同步VTP版本１：轉發（域名版本和本機相同的）ＶＴＰ版本２：轉發（不要求版本相同）ＶＴＰ運行傳送：域內的交換機上的ＶＬＡＮ信息傳送途徑：交換機互連的trunk消息：通告請求、匯總通告、子集通告通告請求：客戶機服務器匯總通告：ＶＬＡＮ１每３００秒發送拓撲變化時發送子集通告：ＶＬＡＮ詳細信息ＶＴＰ通告 服務器 客戶機 透明模式 透明模式通告請求匯總通告子集通告ＶＴＰ配置版本號配置改變配置版本號（Ｎ）＋１->通告->接收通告->N+1>N->請求子集通告->修改ＶＬＡＮ配置ＮＯＴＥ：最高配置版本號－覆蓋原有配置版本號Ａ＝版本號Ｂ不更新同步ＶＴＰ配置選擇ＶＴＰ版本選擇ＶＴＰ域選擇ＶＴＰ模式選擇ＶＴＰ版本ＶＴＰ版本２特有的：令牌環不認識的ＴＬＶ不同的透明模式處理：Ｖ１：版本、域相同后Ｖ２：不檢查版本一致性檢查：ＣＬＩ、ＳＮＭＰ時檢查版本號傳播：setvtpv2enableVＴＰ域選擇第一臺交換機：創建新域后續交換機：加入已有域ＶＴＰ模式選擇第一臺：服務器／透明模式后續：選定模式后首先做如下操作：Clearconfigall－>重起－>客戶機－>配置為選定模式獨立于網絡：透明模式ＶＴＰ模式選擇 服務器客戶機客戶機VLAN2VLAN3重起ＶＴＰ配置Setvtpdomaindomain-namepasswordpasswordmode[server|client|transparent]v2enableVtpdomainnameVtpmodeShowvtpdomainShowvtpstatisticsClearvtpstatisticsVTP修剪（pruning)作用：限制廣播、多播、未知地址的單播通過沒有端口屬于該ＶＬＡＮ的交換機Vlan10Vlan10VTP修剪（pruning)Vlan10Vlan10配置VTPpruning默認：關閉VTPpruningVLAN1不能啟用VTPpruningSetvtppruneeligiblevlan_rangeclearvtppruneeligiblevlan_range查看：Showtrunk五：STPSTP簡介PVSTEtherChannel透明橋接／二層交換ＭＡＣ地址？環路ＳＴＰ簡介生成一條到根網橋的無環路路徑選擇一個根網橋生成覆蓋子網中所有交換機的樹阻斷冗余鏈路出現轉發鏈路中斷重新計算生成樹拓撲結構激活被阻斷的鏈路橋接協議數據單元(BPDU)在每個端口每2秒發送一次;達到:為穩定的生成樹網絡拓撲結構選擇根為每個交換網段選擇指定交換機將冗余端口block字節數域內容2協議ID1版本1消息類型1標志(包括拓撲變化)2根優先級6根ID4路徑開銷2網橋優先級6網橋ID1端口優先級1端口ID2消息壽命2最大壽命2Hello計時器2轉發延遲選舉rootbridge啟動時:根優先級+根ID=網橋優先級+網橋ID組合例子:80.00.00.00.0c.12.34.56低數值優先默認優先級:32768(0x8000)與根網橋建立關聯路徑開銷->網橋ID->端口ID低值優先路徑開銷:從交換機到根網橋方向的鏈路開銷之和鏈路開銷:鏈路速率計算結果:根交換機根端口指定交換機生成樹端口狀態阻斷:開始狀態計算后關閉繼續收發BPDU傾聽:只能聽數據禎周期:forwarddelay學習:添加地址周期:forwarddelay轉發:收發數據關閉:硬件問題或配置關閉STP端口狀態阻斷傾聽轉發學習disabledSTP端口狀態阻斷傾聽轉發學習disabled所有的端口在開始時處于阻斷狀態，避免形成環路．如果生成樹決定另有更優路徑，端口處于阻斷狀態．STP端口狀態阻斷傾聽轉發學習disabled端口從阻斷狀態進入傾聽狀態,在傾聽狀態,端口收集其他到根網橋的路徑信息,端口可以傾聽數據禎但不能收發.傾聽狀態表示端口準備收發數據,但是端口繼續接收足夠信息確保端口不會形成環路.傾聽的時間為:forwarddelaySTP端口狀態阻斷傾聽轉發學習disabled學習狀態和傾聽狀態類似.不過學習狀態可以將學到的信息保留.這個狀態的時間也是:forworddelaySTP端口狀態阻斷傾聽轉發學習disabled轉發狀態的端口可以收發數據.STP端口狀態阻斷傾聽轉發學習disabledDisabled是指端口被administrativelydown.生成樹計時器Hello時間:2秒最大時間(maxage):20秒轉發延遲(fwddelay):15秒Default直徑:7計時器20S15S15S阻斷傾聽學習轉發最大壽命轉發延遲轉發延遲處理生成樹中的拓撲變化根交換機ABCDE鏈路失效RPRPRPDPDPDP阻斷拓撲變化BPDU交換機D注意到鏈路變化,從它的RP向根網橋發出拓撲變化BPDU(通過改變BPDU中的1-byte的flag域來表示),D一直發送拓撲變化BPDU,直到從RP端口所在段的指定交換機以拓撲變化確認做響應.處理生成樹中的拓撲變化根交換機ABCDE鏈路失效RPRPRPDPDPDP阻斷拓撲變化BPDU拓撲變化確認BPDU交換機B向D發送拓撲變化確認BPDU,并向根網橋發送拓撲變化BPDU處理生成樹中的拓撲變化根交換機ABCDE鏈路失效RPRPRPDPDPDP阻斷拓撲變化BPDU根交換機收到拓撲變化BPDU,改變它的配置消息,標識發生了拓撲變化.根網橋交換機在配置消息中設置拓撲變化的時間為:maxage+forworddelay處理生成樹中的拓撲變化根交換機ABCDE鏈路失效RPRPRPDPDPDP阻斷根網橋的拓撲變化消息收到根交換機的拓撲變化配置消息,交換機以forworddelay作為老化周期,老化存儲的MAC信息(默認周期:5分鐘).根網橋的拓撲變化消息處理生成樹中的拓撲變化根交換機ABCDE鏈路失效RPRPRPDPDPDP阻斷根網橋的拓撲變化消息收到根交換機的拓撲變化配置消息,交換機以forworddelay作為老化周期,老化存儲的MAC信息(默認周期:5分鐘).根網橋的拓撲變化消息處理生成樹中的拓撲變化BCDRPRPRPDPDPDP交換機以forworddelay作為老化周期,老化存儲的MAC信息,直到不再收到根交換機的拓撲變化配置消息,DP配置STPSetspantreeenable|disableallShowspantree[vlan|mod_num/port_num][active]Switch(config)#spantreevlan-listSwtich(config)#showspantreevlanCST生成樹協議運行在VLAN1上所有的交換機選擇一個根網橋可能引起次優路徑生成樹拓撲復雜,收斂緩慢,重新配置增多較少BPDU,消耗較少帶寬減輕交換機的處理負載PVST每個VLAN運行一個生成樹協議實例生成樹拓撲簡化,收斂加快擴展性增強網絡可靠性增強BPDU增多,消耗較多帶寬加重交換機的處理負載PVST+和CST兼容,和PVST向后相同在802.1Q鏈路上收發CSTBPDU(IEEE標準網橋組MAC地址)BPDU作為組播數據通過802.1QVLANTrunk上的每個VLAN,收發使用SSTP(CiscoSharedSpanningTreeProtocol)的BPDU配置根交換機Setspantreeroot[secondary][vlan-list]dianetwork-diameterhellohello-interval根端口的選擇PathcostPortID(端口優先級+端口號)Pathcost=portcost之和Pathcost相同時,端口優先級小的優先Setspantreeportcostmod_num/port_num

costSwitch(config-if)#spantreecostcost_value

Setspantreeportprimod_num/port_numprioritySwitch(config-if)#spantreeprioritypriority_value修改生成樹的計時器Setspantreefwddelaydelay[vlan]SetspantreehellointervalSetspantreemaxageagingtime[vlan]以太通道(EtherChannel)高帶寬、負載均衡、冗余800M或8G全雙工帶寬管理：以太網集束控制器（EthernetBundleController,EBC)根據源-目的地址對負載均衡集束中的一條鏈路失效時，EBC通知增強地址識別邏輯（EnhancedAddressRecognitionLogic,EARL),EARL清除失效鏈路上的MAC地址。然后重新計算源-目的地址對端口收斂協議（PAgP）在支持以太通道的端口間傳送，動態與相臨交換機交換彼此成組能力選擇成對的、雙向的點到點鏈路組成通道限制：不能用在動態VLAN端口上當channel中的一個端口的vlan、速率、雙工方式改變時，整個channel中的端口都改變vlan、速率、雙工方式配置以太通道使用指導通道中的端口VLAN配置和trunk配置要相同使用相同的速率、雙工方式使用trunk時，vlan范圍以及trunk模式要相同通道兩端的配置要相同配置portchannelSetportchannelmod_num/ports[on|off|auto|desirable]Showportchannelswitch(config)#port-channelmode[on|off|auto|desirable]switch(config)#showinterfaceport-channel速端口（PortFast)速端口不經過傾聽和學習狀態進入轉發狀態，減少收斂時間用于直接連接服務器或工作站Setspantreeportfastmod_num/port_numSwitch(config-if)#spantreestart-forwarding上行速鏈路(UplinkFast)上行鏈路組：根端口+阻斷態端口（除自環端口）用于接入層交換機交換機A根交換機備份根交換機阻斷狀態檢測到直接故障檢測到直接故障檢測到間接故障UplinkFast激活UplinkFast的條件：在交換機上必須啟用了UplinkFast功能交換機必須有至少一個阻斷態端口失效必須發生在根端口上SetspantreeuplinkfastenableShowspantreeuplinkfastSwitch(config)#uplink-fastSwitch(config)#showuplink-fastBackboneFast交換機收到下級BPDU，激活根鏈路查詢PDU根交換機阻斷狀態轉發鏈路根交換機帶速骨干的STP阻斷狀態RLQ查詢和應答配置BackboneFast要在網絡中的所有交換機上啟用SetspantreebackbonefastShowspantreebackbonefast六：VLAN間路由配置VLAN間路由HSRPVLAN間的數據訪問每個VLAN是一個子網VLAN間的訪問要通過路由器Vlan11Vlan1010.10.10.020.20.20.010.10.10.020.20.20.0多個VLAN每個VLAN在路由器上有一個接口Vlan12Vlan10Vlan11Vlan20多個VLAN交換機和路由器之間的鏈路上使用trunk,只需要一條鏈路Vlan12Vlan10Vlan20Vlan11Vlan12配置外部路由處理器指定子接口定義VLAN封裝為該子接口配置IP地址Router(config)#interfaceethernetslot-number/port-number.subinterface-numberRouter(config-if)#encapsulationislvlan-numberRouter(config-if)#ipaddressip-addresssubnet-mask配置內部路由處理器在交換機上配置VLAN在RSM上配置VLAN接口Router(config)#interfacevlan-interface-numberRouter(config)#ipaddressip-addresssubnet-maskHSRP組成員一臺活躍路由器一臺備份路由器一臺虛擬路由器其他路由器HSRP組備份路由器虛擬路由器活躍路由器HSRP運行虛擬路由器的MAC地址HSRP消息HSRP狀態虛擬路