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1、高级交换笔记前 言某一天看到网上的同僚对cisco考证特别钟爱，自己一不小心也挤进了这支队伍。在网站上交流的同时，自己获得网友的无私奉献。虽然工作很忙，也发誓不甘心落伍，于是每天带着倦意的躯体回到居室，又啃起书本来，实在是现在的记性没有以前好，所以还是学学愚公精神，书籍上的一些知识点自然成了笔记中的主要内容。看到现在网上还没有switch的笔记，就想把这份笔记share出来，一则感谢帮助我的很多朋友，二则非常支持很多讨论热烈的技术论坛，尤其是为上面投射出的互助精神所感动。笔记的主要来源就是人邮的书籍，当然没有覆盖全部的考点，所以收集者注意自己补充。之所以传给根本，因为有目共睹，网上根本的踪迹很

2、多。本人就欣赏过他的捕鱼札记，受益匪浅。 Smallbilly第一章 园区网概述园区网特点 1. 在一个固定地理区域内的一个公司或一个公司的一部分。 2. 拥有该园区网的公司通常也拥有该园区内所用的物理线路。传统园区网的主要问题 1. 可用性 2. 性能在传统园区网中，通常用多端口网桥将一个局域网分段成隔离的碰撞域。这样可解决两个问题： 1. 碰撞域（Collision Domain） 2. 距离限制网络中通信的三种形式：单播（Unitcast）、组播（Multicast）、广播（Broadcast）。1. 多点广播实例：Cisco IP/TV分发多媒体数据、定位IP服务上的Novell 5。

3、2. 提出请求的广播：IP的地址解析协议（ARP）、NetBIOS的名字请求、网间包交换协议（IPX）寻找最近服务器（Get Nearest Server，GNS）请求。3. 发布通告的广播：IPX服务通告协议（SAP）数据包、路由信息协议（RIP）、内部网关路由选择协议（IGRP）。遏制广播的两种方法：1. 使用路由器生成多个子网；2. 利用交换机实施VLAN。当前园区网由两部分组成： 1. 局域网交换机 2. 路由器传统的80/20规则和新的20/80规则1. 80/20规则：在设计恰当地网络环境中，一个给定网段上80%的流量是本地的，不超过20%的网络流量需要通过主干。2. 20/80规

4、则：只有20%的流量是到本地工作组局域网的，而80%的流量需要流出本地网络。导致流量模式的改变有两个因素：1. 基于Web应用的计算普遍，很多PC既是信息的接受者，也是信息的发布者；2. 企业部署集中式的服务器群（既降低成本、提高安全、便于管理）。新的园区网模型中的3类服务 1. 本地服务：本地数据流不进入网络主干或通过路由器 2. 远程服务：远程服务数据流穿过广播域边界，但可能也可不通过网络主干 3. 企业级服务：放在距离网络主干很近的一个独立的子网上与OSI分层相应的PDU和设备类型模型层PDU类型设备类型数据链路层（第2层）数据帧交换机/网桥网络层（第3层）数据包路由器传输层（第4层）T

5、CP数据分段TCP端口多层交换机多层交换基于单独的流，MLS-SE为MLS流维护一个缓存条目并为每个流存储统计信息。流中的所有数据包都与缓存中的信息进行比较。缺省情况下，256秒之后，如果没有任何流利用到一个MLS缓存项（Cache Entry），那么这个缓存项将从缓存中删除。路由器的优势 决定转发路径 验证3层包头的完整性、有效期(on header only) 修改TTL 处理并响应任何选项信息 MIB中更新转发统计数据 安全控制第3层交换的优势（路由器没有） 低成本 低延时交换机和网桥第二层交换机由于采用ASIC（专用集成电路，Application-Specified Integrat

6、ed Circuits）硬件处理技术，所以交换机可比以太网桥低得多的成本提供高达Gbit速率的可扩展性和低时延。第三层交换机主要有两种产品多层交换Cisco快速转发（CEF）Cisco分层模型中各层使用的主要设备层次层次名设备第一层访问层Catalyst 1900，2820，2900，4000，5000第二层分布层Catalyst 5000（支持多层交换，带路由模块），2926G（需要外部路由支持）6000（密集Fast或Gigabit以太网口，如120个Gigabit端口）第三层核心层Catalyst 6500，8500（multicast routing，支持PIM协议）接入层交换机应用接

7、入端口数交换机Less than 5019xx, 2820, 29xx（如CAD/CAM和IC设计环境）， 35xxLess than 1004xxx（可提供多达36Gbit以太网端口，96个用户接入）More than 1005xxx（Multigigabit 10/100/1000Mbps）园区两个基本元素： 1. 交换区块（Switching Block） 2. 核心区块（Core Block）影响交换区大小的主要因素： 1. 数据类型和行为； 2. 工作组的大小和数量（一般不超过2000个用户）说明交换区过大： 1. 分布层路由上出现流量瓶颈； 2. 广播和Multicast降低了Sw

8、itch和Router的处理速度。分割交换区的原则 1. 应基于网络上通过的流量（Traffic Flow），而不是Blocking中的节点数； 2. 为了进行分割，需要定期进行流量采集。有两种基本的核心层设计：1. 紧缩核心（Collapsed） 分布层和核心层功能由同一个设备执行； 每台接入层交换机到分布层交换机都有一条冗余链路； 第三层冗余是由运行HSRP的两台分布层交换机提供的。2. 双核心（Dual）：在核心层至少有两个设备提供冗余。但他们之间没有连接，以防止生成树循环。路由选择协议所支持Blocking的最大数量协议支持路由对等的最大数量核心层子网数Blocking数OSPF502

9、25EIGRP50225RIP30215实施第三层核心的好处： 很多设计采用第二层第三层第二层的模型，取得了成功，但有些情况下需要使用第三层核心，主要好处： 1. 快速收敛：路由协议收敛时间5s10s，而生成树收敛时间在50s； 2. 自动负载均衡：路由协议可在多条等成本路径间均衡负载； 3. 消除对等问题：可以支持更多的Switching Blocking，达100个。 坏处：费用和性能。传统路由器功能：_ Determine paths based on logical addressing_ Run layer 3 checksums (on header only)_ Use Time

10、 to Live (TTL)_ Process and responds to any option information_ Can update Simple Network Management Protocol (SNMP) managers with Management Information Base (MIB) information_ Provide Security第三层交换机优点：_ Hardware-based packet forwarding_ High-performance packet switching_ High-speed scalability_ Lo

11、w latency_ Lower per-port cost_ Flow accounting_ Security_ Quality of service (QoS)Quality of Service的含义Messages are given more resources if they need it. 例如电视会议应用比电子邮件可能会得到更多的带宽。所以第四层的路由器或交换机可以根据第四层信息来控制流量。一种方法是采用标准的或扩展的访问控制列表。另一种方法是通过NetFlow交换来提供流的第四层统计。第二章 连接交换区块快速以太网的距离限制技术线缆分类线缆长度100BaseTXEIA/T

12、IA类型5（UTP）非屏蔽双绞线2对100m100BaseT4EIA/TIA类型3,4,5（UTP）非屏蔽双绞线4对100m100BaseFX多模光纤MMF缆线 62.5um光纤核心，125um外层包装（62.5/125）400mGbit以太网距离限制技术线缆分类线缆长度1000BaseCX铜质屏蔽双绞线25m1000BaseT铜质EIA/TIA类型5（UTP）非屏蔽双绞线4对100m1000BaseFX多模光纤 62.5um光纤核心和50um光纤芯，使用波长为780nm260m1000BaseLX单模光纤 9um光纤芯，使用波长为1300nm3km（Cisco最长支持10km）Catalys

13、t两种OSOS类型交换机Cisco IOSCatalyst 1900/2800，2900XLSet命令集Catalyst 2926，2926G，1948G，4000，5000，6000自动协商优先级识别优先级次序物理层技术A100BaseTX全双工B100BaseT4C100BaseTX半双工D10BaseT全双工E10BaseT半双工Token Ring分段方法MethodForwarding DecisionFrame Modification Ring NumberingTransparent bridgingMAC addressN/ASource-route bridgingRIFR

14、IFRing numbers must be unique among bridge ports.Source-route transparent bridgingMAC address or RIFRIFRing numbers must be unique among bridge ports.Source-route switchingRoute descriptoRing numbers can be same across switch ports (single ring can be segmented on several ports).IOS命令集标识一个端口（1900/28

15、00，2900XL） Switch（config-if）#description description-string如果在标识字串中有空格，必须用引号括起来。 Switch（config-if）#description “description string”而基于set命令的交换机设置端口标识没有这个问题，命令不同，用Set port name命令。UTP电缆遵守100m规则：1. 从交换机到配线架（Patch Panel）为5m；2. 从Patch Panel到办公室模块（Punch-down Block）为90m；3. 从Punch-down Block到Desktop为5m。CDP协

16、议 是Cisco的专有协议，用来发现邻居设备，Cisco设备每60s发送基于第二层的Multicast，目的MAC地址是0100.0ccc.cccc。第三章 通过VLAN定义共同工作组设置VLAN Membership两种常用方法： 1. 静态VLAN基于端口的成员身份，通过将端口指派给一个VLAN建立。 2. 动态VLAN通过管理软件，如Ciscoworks 2000或CWSI建立，基于设备MAC地址。Cisco IOS下配置静态VLANSwitch#vlan databaseSwitch(vlan)#vlan vlan-num name vlan-nameSwitch(vlan)#exit

17、Switch#configure terminalSwitch(config)#interface interface module/numberSwitch(config-if)#switchport mode accessSwitch(config-if)#switchport access vlan vlan-numSwitch(config-if)#endSet-based下配置静态VLANSwitch(enable)set vlan vlan-num name name Switch(enable)set vlan vlan-num mod-num/port-list交换环境中的两种

18、link： 1. Access link（接入）：一单个VLAN的成员（A member of only one vlan）。 2. Trunk link（干道）：Capable of carring multiple vlans。 混合链路，即该链路既是Trunk link又是Access link，它可传输两种帧：标记帧（带VLAN信息）和非标记帧在交换Block中扩展VLAN时，有两种定义VLAN边界的基本方法： 1. 端到端VLAN：不管用户的位置，都可放在同一个VLAN中。目的是维护80/20规则，即把80%数据流限制在本地； 2. 本地VLAN：根据用户的位置配置，不管用户是否是同

19、一个项目组、部门等，数据流变成了20/80模式。VTP协议优点： 1. 即VLAN干道协议，Cisco创建。在网络中维持VLAN配置的一致性。 2. 通过混合介质主干将以太网VLAN映射到高速主干VLAN。 3. 对VLAN的准确跟踪和监管。 4. 动态报告网络中增加的VLAN。 5. 当添加新的VLAN时，实现“即插即用”。VTP管理域 1. 同一个管理域中的所有交换机可以共享他们的VLAN信息，一个交换机只能参加到一个VTP管理域中。 2. 不同域中的交换机不能共享VTP信息。VTP Version Number 1. 对维护VTP很关键，因为交换机根据VTP通告中的版本号来决定使用哪个V

20、LAN数据库。 2. VTP服务器修改VTP数据库时，将配置Version Number增1。 3. 如果VTP服务器删除了所有VLAN，并使用了更高的配置版本号，那么该管理域中的其他设备也将删除他们的VLAN。 4. 配置版本号相同的两个VLAN数据库互不更新对方，因为它认为这两个数据库内容相同。配置VTP和VLAN之前必须要考虑的事情：1. 确定在网络环境中运行的VTP版本号 2. 决定交换机是否应成为一个已有管理域的成员，或者应该为其创建一个新的域 3. 为交换机选择一个VTP模式VLAN Trunk link 1. Trunk link可以被配置来传输所有VLAN的数据帧，也可以被限制

21、为只传输有限的VLAN； 2. Trunk link可以传输多个VLAN，但可以有一个Native VLAN，当Trunk link失效时就使用； 3. Trunk link所携带的不同VLAN帧，必须被唯一标识，如ISL和IEEE 802.1Q。Cisco支持多种Trunk方式（即对VLAN帧标识）： 1. ISLCisco专有封装协议，也是默认的。前面加26字节，后面加4字节FCS。 2. IEEE 802.1QIEEE标准方法，在帧头写入VLAN信息，后面只增加4字节FCS。 3. 802.10FDDI上传输VLAN信息的Cisco专有协议，把VLAN信息写入SAID安全关联标识符部分

22、4. LANE基于ATM上传输VLAN信息的一种IEEE标准方法。帧标记和封装方法表示方法封装标记（插入帧内）介质帧长度ISL是否以太网1518/1548802.1Q否是以太网1518/1522802.10否否FDDILANE否否ATMBaby Giant Frame（小巨人帧） 原始以太网帧大小不超过1518字节，如果一个最大长度的帧是通过802.1Q来标记得，那么这个帧变成1522字节，这种帧被成为小巨人帧。Catalyst监控引擎版本干道协议支持自动协商的Trunk协议4.2及以后DTP动态干道协议ISL和IEEE 802.1Q4.1DISL动态干道交换机间链路ISL，手工配置802.1

23、Q4.1以前同上ISL，不支持手动配置802.1QDTP协议为Cisco专有，它只能用于交换机之间的Trunk link，不能用于交换机和路由器之间的Trunk link。一般情况Trunk link状态的端口每隔30s发送DTP帧，以便高速其它交换机。快速以太网和Gbit以太网Trunk模式 On：永久设为Trunk模式。 Off：永久设为非Trunk模式。 Desirable：让端口主动试图将链路转变为Trunk。如果相邻端口被设为On，Desirable，或Auto，该端口可以变为Trunk端口。 Auto：让端口主动试图将链路转变为Trunk。如果相邻端口被设为On，Desirable

24、，该端口可以变为Trunk端口。 Nonegotiate：端口永久设为Trunk模式，但不生成DTP帧，必须手工地把相邻端口配置为Trunk端口来建立一条Trunk link。Trunk中的VLAN VLAN1：缺省 VLAN2：第一个VLAN VLAN1002：FDDI-Default VLAN1003：Token-Ring-Default VLAN1004：FDDInet-Default VLAN1005：TRnet-defaultVTP三种操作模式 1. 服务器：缺省模式，可建立、修改和删除VLAN，向同一域中的交换机通告它的VLAN配置，并接受从Trunk链路上收到的通告与其它交换机进

25、行VLAN配置的同步。 2. 客户机：行为同服务器模式，但不能建立、改变或删除VLAN；倾听vlan信息，使得z自己的vlan配置信息保持与vtp服务器同步；也可以把vlan信息转发给其它交换机。 3. 透明：不参与VTP。在vtp v2中，配置为透明模式的交换机将在Trunk端口上转发VTP信息以保证其他交换机接收到更新信息，但这些交换机将不修改自己的数据库，也不发送指示VLAN状态发生变化的更新信息。Vtp v1中，透明模式的交换机也不转发vtp信息到其它交换机。需要注意的是透明模式下的交换机可以在本地创建vlan，但这些vlan的变化信息不会扩散到其它交换机。三种形式的vtp通告： Su

26、mmary advertisementsvtp服务器发送，每隔300s。 Subset advertisementsvtp服务器发送。如vlan增删、vlan的激活和挂起。 Advertisement requests from clientsvtp客户发送，vtp服务器回复Summary advertisements和Subset advertisements。两种原因促使vtp客户要发送请求：一种是从Subset advertisements了解到vtp状态发生变化；另一种是从Summary advertisements获悉有更高的vtp version number，Vtp v2有别于v

27、1的一些特性：1. Version-dependent transparent mode（与版本相关的透明模式）：v1要先检查域名和版本，如果相同在转发；v2则不检查版本。2. Consistency checks（一致性检查）3. Token Ring support（令牌环支持）：只有v2支持。4. Unrecognized Type-Length-Value (TLV) support（不认识类型长度值的支持）Verify VTP status Cisco IOS：show vtp status Cisco set-based：show vtp domain第四章 管理冗余链路网桥ID共

28、8个字节，有两部分组成： 1. 2个字节的优先级域：优先级低的为根桥，缺省优先级为32768，即0x8000。缺省地，所有Cisco交换机地优先级是相同的。 2. 6个字节MAC地址域：即交换机或网桥的MAC地址。所以缺省情况下，具有最低MAC地址的交换机将成为根桥。选择根桥（Root Bridge）1. 自动选择：STP自动选择具有最低网桥ID的交换机为根桥。2. 手工确定：原则是靠近网络的中心。所以一般根桥设在一台分布层的交换机而不是接入层交换机。建议手工设置来确定根桥。确定到根桥的最佳路径STP协议利用BPDU中三个Field路径开销、网桥ID、端口优先级/端口ID来确定到根桥的最佳路径

29、顺序：1. 路径开销：所有端口开销的综合为路径开销，路径开销低的端口为转发端口。2. 网桥ID：同一个交换机上有两条链路达到根桥（如平行链路），那么最佳路径就由下面的端口优先级或端口ID决定了。3. 端口优先级/端口ID：端口优先级范围063，缺省值32，具有低优先级的端口将转发数据。如果端口优先级相同，端口ID则是决定因素，低端口ID将转发数据。BPDU：Bridge Protocol Data Unit选择指定的Root Port 一个交换机侦听所有Active Port的BPDU，如果收到不止一个BPDU，那么说明存在这台交换机到根桥之间的冗余链路，需要确定哪一个是Root Port。交

30、换机中某个端口到达根桥的路径开销最小，那么这个端口为Root Port。如果路径开销相等，那么由端口优先级/端口ID决定。Root Port就处于Forwarding状态，其它冗余端口处于Blocking状态。EtherChannel 快速以太通道技术（Fast EtherChannel）和吉比特以太通道（Gigabit EtherChannel）使平行链路可以被生成树看成是一条物理链路。 以太通道技术为链路失效情况提供了冗余性，如果在通道中有一条链路失效，那么几毫秒内数据流被送到其它链路上，这种收敛变化对用户来说是透明的。 EtherChannel上可以实现负载平衡，以两条链路为例，如果源MAC和目的MAC最后一位异或后为0则从link0走，否则从link 1走。（也可以异或源和目的IP）PAgP端口聚合协议（Port Aggregation Protocol） 给EtherChannel增添了新的功能，有利于以太通道的自动建立。但也有些限制：1. PAgP不会在