Microsoft Word - 07.doc

Size: px

Start display at page:

Download "Microsoft Word - 07.doc"

列燕
4 years ago
Views:

1 Chapter7 Layer 2 Switching Switching Services 路由协议有在阻止层 3 的循环的过程. 但是假如在你的 switches 间有冗余的物理连接, 路由协议并不能阻止层 2 循环的发生, 这就必须依靠生成树协议 (Spanning Tree Protocol,STP) 不像 bridges 使用软件来创建和管理 MAC 地址过滤表,switches 使用 ASICs 来创建和管理 MAC 地址表, 可以把 switches 想象成多端口的 bridges 层 2 的 switches 和 bridges 快于层 3 的 router 因为它们不花费额外的时间字查看层 3 包头信息, 相反, 它们查看帧的硬件地址然后决定是转发还是丢弃. 每个端口为 1 个冲突域, 所有的端口仍然处于 1 个大的广播域里层 2 交换提供 : 1. 基于硬件的桥接 (ASIC) 2. 线速 (wire speed) 3. 低延时 (latency) 4. 低耗费 Bridging vs. LAN Switching 桥接和层 2 交换的一些区别和相似的地方 : 1.bridges 基于软件,switches 基于硬件 2.switches 和看作多端口的 bridges 3.bridges 在每个 bridge 上只有 1 个生成树实例, 而 switches 可以有很多实例 4.switches 的端口远多于 bridges 5. 两者均转发层 2 广播 6. 两者均通过检查收到的帧的源 MAC 地址来学习 7. 两者均根据层 2 地址来做转发决定 Three Switch Function at Layer 2 层 2 交换的一些功能 : 1. 地址学习 (address learning): 通过查看帧的源 MAC 地址来加进 1 个叫做转发 / 过滤表的 MAC 地址数据库里 2. 转发 / 过滤决定 (forward/filter decisions): 当 1 个接口收到 1 个帧的时候,switch 在 MAC 地址数据库里查看目标 MAC 地址和出口接口, 然后转发到符合条件的那个目标端口去 3. 循环避免 (loop avoidance): 假如有冗余的连接, 可能会造成循环的产生,STP 就用来破坏这些循环 Spanning Tree Protocol(STP)

2 Spanning Tree Terms Digital Equipment Coporation(DEC) 在被收购和重命名为 Compaq 的时候, 创建了原始的 STP, 之后 IEEE 创建了自己的 STP 叫做 802.1D 版本的 STP. 和之前的 DEC 的 STP 不兼容.STP 的主要任务是防止层 2 的循环,STP 使用生成树算法 (spanning-tree algorithm,sta) 来创建个拓扑数据库, 然后查找出冗余连接并破坏它我们来看些关于 STP 的术语 : 1.STP:bridges 之间交换 BPDU 信息来检测循环, 并通过关闭接口的方式来破坏循环 2. 根桥 (root bridge): 拥有最好的 bridge ID 即为根桥, 网络中的一些诸如哪些端口被堵塞 (block) 哪些端口作为转发模式的决定都由根桥来决定 3.BPDU:Bridge Protocol Data Unit, 所有的 switches 通过交换这些信息来选择根 switch 4.bridge ID: 用于 STP 跟踪网络中的所有 switches, 这个 ID 由 bridge 优先级 (priority) 和 MAC 地址符合而成, 优先级默认为 32768,ID 最低的即为根桥 4. 非根桥 (nonroot bridge): 不是根桥的全为非根桥, 非根桥交换 BPDUs 来更新 STP 拓扑数据库 5. 根端口 (root port): 与根桥直接相连的端口, 或者是到根桥最短的接口. 如果到根桥的连接不止 1 条, 将比较每条连接的带宽, 耗费 (cost) 低的作为根端口 ; 如果耗费相同就比较 bridge ID,ID 低的将被选用 6. 指定端口 (designated port): 耗费低的端口, 作为转发端口 7. 端口耗费 (port cost): 带宽来决定 8. 非指定端口 (nondesignated port): 耗费较高, 为堵塞模式 (blocking mode), 即不转发帧 9. 转发端口 (forwarding port): 转发端口用来转发帧 10. 堵塞端口 (blocked port): 不转发帧, 用来防止循环的产生, 虽然不转发, 但是它可以监听 (listen) 帧 Spanning Tree Operations 之前说过 :STP 的任务就是查找出网络中的所有连接, 并关闭些会造成循环的冗余连接.STP 首先选举 1 个根桥, 用来对网络中的拓扑结构做决定. 当所有的 switches 认同了选举出来的根桥后, 所有的 bridge 开始查找根端口. 假如在 switches 之间有许多连接, 只能有 1 个端口作为指定端口 Selecting the Root Bridge bridge ID 用来在 STP 域里选举根桥和决定根端口, 这个 ID 是 8 字节长, 包含优先级和设备的 MAC 地址,IEEE 版本的 STP 的默认优先级是决定谁是根桥, 假如优先级一样, 那就比较 MAC 地址,MAC 地址小的作为根桥 Selecting the Designated Port 假如不止 1 个连接到根桥, 那就开始比较端口耗费, 耗费低的作为根端口, 下面是一些典型的耗费标准 : 1.10Gbps:2

3 2.1Gbps: Mbps: Mbps:100 Spanning-Tree Port States 运行 STP 的 bridges 和 switches 的 5 种状态 : 1. 堵塞 (blocking): 不转发帧, 只监听 BPDUs, 主要目的是防止循环的产生. 默认情况下, 当 switch 启动时所有端口均为 blocking 状态 2. 监听 (listening): 端口监听 BPDUs, 来决定在传送数据帧之前没有循环会发生 3. 学习 (learning): 监听 BPDUs 和学习所有路径, 学习 MAC 地址表, 不转发帧 4. 转发 (forwarding): 转发和接收数据帧 5. 禁用 (disabled): 不参与帧的转发和 STP, 一般在这个状态的都是不可操作的一般来说, 端口只处于转发和堵塞状态, 如果网络拓扑发生了变化, 端口会进入监听和学习状态, 这些状态是临时的 Convergence 汇聚, 也叫收敛 (convergence): 当所有端口移动到非转发或堵塞状态时, 开始收敛, 在收敛完成前, 没有数据将被传送. 收敛保证了所有的设备拥有相同的数据库达到一致. 一般来说从堵塞状态进入到转发状态需要 50 秒 Spanning Tree Example 我们来看 1 个 STP 的例子, 拓扑图给出了已知的 MAC 地址, 并且所有优先级均为 32768:

4 注意 A 的 MAC 地址最小, 优先级均为 32768, 所以 A 作为根桥, 并且要注意的是根桥的所有端口均作为转发模式 ( 指定端口 ). 接下来决定根端口, 直接与根桥相连的作为根端口, 而且作为转发模式, 所以可以判定出根端口个指定端口,bridge ID 决定指定和非指定端口. 但是注意 D 和 E 之间, 由于 D 的 bridge ID 小, 所以 D 的为指定端口,E 的作为非指定端口, 如下 :

5 LAN Switch Types LAN 的交换类型决定了当 switch 的端口接收到 1 个帧的时候如何去处理延时 (latency): 指数据包进入一个网络设备到离开该设备的出口接口所花的时间, 这个根据不同的交换模式也不一样 3 种交换模式 : 1.cut-through(fastforward):Cisco 称这种模式叫 cut-through,fastforward 或者 real time 模式, 使用这种模式的时候,LAN switch 只读取到帧的目标地址为止, 减少延时, 但是不适合与高偏向错误率的网络 2.fragmentfree(modified cut-through): 和 cut-through 类似, 但是 LAN switch 读取到数据 (data) 部分的前 64 字节, 这个是 Catalyst 1900 的默认模式 3.store-and-forward: 在这个模式下,LAN switch 复制整个帧到它的缓冲区里, 然后计算 CRC, 也帧的长短可能不一样, 所以延时根据帧的长短而变化. 如果 CRC 不正确, 帧将被丢弃 ; 如果正确,LAN switch 查找硬件目标地址然后转发它们 3 种模式对帧的读取程度具体如下 :

Configuring the Catalyst 1900 and 2950 Switches 1900 是款低端 switch 产品, 分为 1912 和 1924 系列 :1912 是有 12 个 10BaseT 端口而 1924 是有 24 个 10BaseT 端口 1900 and 2950 Switch Startup 当 1900 启动后, 先运行 POST,

6 Configuring the Catalyst 1900 and 2950 Switches 1900 是款低端 switch 产品, 分为 1912 和 1924 系列 :1912 是有 12 个 10BaseT 端口而 1924 是有 24 个 10BaseT 端口 1900 and 2950 Switch Startup 当 1900 启动后, 先运行 POST, 此时每个端口的发光二级管 (LEDs) 是绿色的, 当 POST 完成后,LEDs 开始闪烁然后熄灭 ; 假如 POST 发现某个端口出问题了的话, 系统 LED 和那个出问题的端口的 LED 开始变黄. 假如你的 console 线缆接好了的话,POST 开始显示菜单, 如下 : 1 user(s) now active on Management Console. User Interface Menu [M] Menus [K] Command Line [I] IP Configuration Enter Selection:K CLI session with the switch is open To end the CLI session, enter [Exit]. > 而 2950 的启动, 有点像 router, 先进入 setup 模式. 但是默认你可以不对其进行配置, 启动如下 : --- System Configuration Dialog --- Would you like to enter the initial configuration dialog? [yes/no]: no Press RETURN to get started! 00:04:53: %LINK-5-CHANGED: Interface Vlan1, changed state to administratively down 00:04:54: %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Vlan1, changed state to down Switch> Setting the Passwords

7 配置密码 : 1. 登陆密码 ( 用户模式 ): 防止未授权用户登陆 2. 启用密码 ( 特权模式 ): 防止未授权用户修改配置 Setting the User Mode and Enable Mode Passwords 1900 下, 输入 K 进入 CLI, 输入 enable 进入特权模式, 再输入 config t 进入全局配置模式, 如下 : >en #config t (config)# 当进入全局配置模式后, 使用 enable password 命令配置登陆密码个启用密码, 如下 : (config)#enable password? level Set exec level password (config)#enable password level? <1-15> Level Number level1 为登陆密码,level15 为启用密码, 密码长度范围是 4 到 8 字符之间, 如下 : (config)#enable password level 1 nocoluvsnoko Error: Invalid password length. Password must be between 4 and 8 characters 重配置并验证 : (config)#enable password level 1 noco (config)#enable password level 15 noko (config)#exit #exit 2950 下的配置和配置 router 有点类似, 如下 : Switch>en Switch#conf t Switch(config)#line? <0-16> First Line number console Primary terminal line vty Virtual terminal Switch(config)#line vty? <0-15> First Line number Switch(config)#line vty 0 15 Switch(config-line)#login Switch(config-line)#password noko Switch(config-line)#line con 0 Switch(config-line)#login Switch(config-line)#password noco Switch(config-line)#exit Switch(config)#exit Switch#

8 Set the Enable Secret Password enable secret 比 enable password 更安全, 而且同时设置了 2 者的话, 只有前者起作用 1900 下的配置, 注意在 1900 下,enable secret 和 enable password 可以设置成一样的, 如下 : (config)#enable secret noko 2950 下的配置和 router 类似, 但是 enable secret 和 enable passwor 不可以设置成一样的, 如下 : Switch(config)#enable password noko Switch(config)#enable secret noko The enable secret you have chosen is the same as your enable password. This is not recommended. Re-enter the enable secret. Switch(config)#enable secret noco Switch(config)# Setting the Hostname 给 1900 配置主机名, 使用 hostname 命令, 如下 : (config)#hostname Noko Noko(config)# 给 2950 配置主机名, 使用 hostname 命令, 如下 : Switch(config)#hostname Noco Noco(config)# Setting IP Information 你可以不配置 IP 信息, 直接把线缆插进端口, 一样可以工作. 配置 IP 地址信息有 2 点原因 : 1. 通过 telnet 或其他软件方式来管理 switch 2. 配置 VLANs 和其他等网络功能默认下, 没有 IP 地址和默认网关信息配置, 在 1900 下, 使用 show ip 命令查看默认 IP 配置, 如下 : 1900#sh ip IP Address: Subnet Mask: Default Gateway: Management VLAN: 1 Domain name: Name server 1: Name server 2: HTTP server: Enable HTTP port: 80 RIP: Enable 在 1900 下使用 ip address 和 ip default-gateway 命令来配置 IP 地址信息和默认网关信息, 如下 : 1900(config)#ip address (config)#ip default-gateway

9 1900(config)# 2950 下的配置是在 VLAN1 接口下配置,VLAN1 是管理 VLAN, 默认所有接口均是 VLAN1 的成员, 配置如下 : 2950(config)#int vlan1 2950(config-if)#ip address (config-if)#no shut 2950(config-if)#exit 2950(config)#ip default-gateway (config)# 注意 2950 的 IP 地址配置是在 VLAN1 接口下, 另外要注意打开接口 Configuring Interface Description 配置描述信息, 在接口配置模式下使用 description 命令,1900 下的描述信息不能使用空格键, 如下 : 1900(config)#int e0/1 1900(config-if)#description Cisco_VLAN 1900(config-if)#int f0/ (config-if)#description trunk_to_building_4 1900(config-if)# 2950 下的描述就可以使用空格键, 如下 : 2950(config)#int fa 0/1 2950(config-if)#description Sales Printer 2950(config-if)#^Z 可以使用 show interface 和 show running-config 命令来查看这些描述信息 Erasing the Switch Configuration 1900 和 2950 的配置文件是存储在 NVRAM 里的, 但是 1900 里你不能查看 NVRAM 或 startup-config 的内容, 只能查看 running-config 的内容, 在 1900 里, 你对配置所进行的修改自动被复制到 NVRAM 里, 所以没有 copy run start 这样的命令 ; 但是 2950 就有 startup-config 和 running-config, 使用 copy run start 来保存配置到 NVRAM 里, 擦除 2950 里 startup-config 文件使用 erase startup-config 命令 ; 擦除 1900 里的使用 delete 命令. 如下 : 1900#delete? nvram NVRAM configuration vtp Reset VTP configuration to defaults 1900#delete nvram 2950 如下 : 2950#erase startup-config

实施生成树

实施生成树学习沉淀成长分享 Spanning-tree 红茶三杯 ( 朱 SIR) 微博 :http://t.sina.com/vinsoney Latest update: 2012-06-01 STP 的概念冗余拓扑 Server/host X Router Y Segment 1 Switch A Switch B Segment 2 冗余拓扑能够解决单点故障问题 ; 冗余拓扑造成广播风暴, 多帧复用,