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1、相关知识,补充：网络基础知识,底层数据流,传输层,数据链路层,网络层,物理层,OSI 模型概述,主机间数据传输,会话层,表示层,应用层,一、OSI模型层次间的关系,严格对等层通信，对等层相同协议,上层数据,上层数据,TCP Header,IP Header,LLC Header,0101110101001000010,MAC Header,Segment数据段,Packet数据包,Bits比特流,Frame数据帧,PDU,二、数据封装,传输层,数据链路层,物理层,网络层,表示层,应用层,会话层,上层数据,上层数据,上层数据,上层数据,LLC Hdr+IP+TCP+上层数据,MAC Header
2、,IP+TCP+上层数据,LLC Header,TCP+上层数据,IP Header,上层数据,TCP Header,0101110101001000010,传输层,数据链路层,物理层,网络层,表示层,应用层,会话层,三、数据解封装,四、各层作用与设备1、物理层,EIA/TIA-232V.35,物理层,在设备间传递比特定义电压，速率及线缆及针脚排列,物理层,所有的设备都处于同一个冲突域所有的设备都处于同一个广播域设备共享相同的带宽,Hubs：工作在物理层,冲突与与广播域,冲突域（物理分段）：连接在同一导线上的所有工作站的集合 同一物理网段上所有节点的集合 以太网上竞争同一带宽的节点集合。这个域
3、代表了冲突在其中发生并传播的区域，这个区域可以被认为是共享段。广播域：接收同样广播消息的节点的集合。如：在该集合中的任何一个节点传输一个广播帧，则所有其他能收到这个帧的节点都被认为是该广播帧的一部分。,终端越多，意味着冲突的机会就会越多CSMA/CD,冲突,802.3/802.2HDLC,EIA/TIA-232V.35,2、数据链路层,数据链路层,组合比特成字节，字节成帧使用MAC地址访问媒体错误检测，通常不包括错误纠正,物理层,在设备间传递比特定义电压，速率及线缆及针脚排列,数据,源地址,FCS,长度,目的地址,可变长度域,2,6,6,4,00.d0.d0 xx.xx.xx,厂商自行分配,I
4、EEE 分配的厂商代码,MAC 层-802.3,前导符,MAC Address,8,#字节,MAC地址,每个网段都是一个单独的冲突域所有的网段处于同一个广播域,数据链路层,OR,交换机/网桥:工作在数据链路层,每个网段都是一个单独的冲突域广播包将被转发到所有的网段上,Memory,交换机,交换机工作原理,802.3/802.2HDLC,EIA/TIA-232V.35,IPIPX,3、网络层,网络层,提供路由器做路径选择所使用的逻辑地址与寻址方式,数据链路层,组合比特成字节，字节成帧使用MAC地址访问媒体错误检测，通常不包括错误纠正,物理层,在设备间传递比特定义电压，速率及线缆及针脚排列,网络层
5、地址由两部分地址组成：网络地址和主机地址。网络地址是全局唯一的。,IP 地址,网络地址,主机地址,10.,8.2.48,逻辑地址,每个网段都是一个单独的冲突域；每个网段都是一个单独的广播域,路由器：工作在网络层,TCPUDPSPX,802.3/802.2HDLC,EIA/TIA-232V.35,IPIPX,4、传输层,传输层,可靠或不可靠的数据传递采用重传机制保证可靠传输,网络层,提供路由器做路径选择所使用的逻辑地址与寻址方式,数据链路层,组合比特成字节，字节成帧使用MAC地址访问媒体错误检测，通常不包括错误纠正,物理层,在设备间传递比特定义电压，速率及线缆及针脚排列,5、会话层,传输层,可靠
6、或不可靠的数据传递采用重传机制保证可靠传输,网络层,提供路由器做路径选择所使用的逻辑地址与寻址方式,数据链路层,组合比特成字节，字节成帧使用MAC地址访问媒体错误检测，通常不包括错误纠正,物理层,在设备间传递比特定义电压，速率及线缆及针脚排列,保持不同应用进程独立,会话层,6、表示层,7、应用层,网络用户接口,应用层,集线器,网桥,交换机,路由器,冲突域的数量:,1 4 4 4,广播域的数量：,1 1 1 4,冲突域与广播域,6.1 以太网交换机的工作原理,一、交换机的功能,地址学习转发/过滤,1、地址学习,最开始的地址表是空的,MAC 地址表,A：00d0.d001.1111,C：00d0.
7、d001.2222,B：00d0.d001.3333,D：00d0.d001.4444,E0,E1,E2,E3,Station A 发送一个帧（frame）给 Station C交换机从端口 E0 学习到 station A 的 MAC 地址将该帧做“洪泛（flooding）”转发。,MAC 地址表,C：00d0.d001.2222,B：00d0.d001.3333,D：00d0.d001.4444,E0:00d0.d001.1111,E0,E1,E2,E3,1、地址学习,A：00d0.d001.1111,MAC 地址表,00d0.d001.1111,00d0.d001.2222,00d0.d
8、001.3333,00d0.d001.4444,E0:00d0.d001.1111,E3:00d0.d001.4444,E0,E1,E2,E3,D,C,A,B,1、地址学习,Station D 发送一个帧（frame）给 Station C交换机从端口 E3 学习到 station D 的 MAC 地址将该帧做“洪泛（flooding）”转发。,2、转发/过滤,Station A 发送一个帧（frame）给 station C目标地址已经知道,不再“洪泛”发送，直接从 E2 端口发送出去。,E0:00d0.d001.1111,E2:00d0.d001.2222,E1:00d0.d001.333
9、3,E3:00d0.d001.4444,A：00d0.d001.1111,C：00d0.d001.2222,B：00d0.d001.3333,D：00d0.d001.4444,E0,E1,E2,E3,X,X,MAC 地址表,交换机在某端口接收到一个数据帧后的处理流程：,数据帧到达端口,目的地址是否为广播或组播地址？,是否目的MAC地址已知,除进入端口外所有端口转发（洪泛）,根据MAC地址表转发,YES,YES,NO,NO,环路带来的问题,解决环路问题的方法,交换机的工作原理,Access Layer,Distribution Layer,SW 1,Link A,Link B,SW 2,保证网络
10、的可靠性,Segment 1,Segment 2,Server/host X,Router Y,在冗余拓扑中，出现了环路（loop）,冗余拓扑,环路（loop）带来的问题：广播风暴帧的重复复制交换机 MAC 地址表的不稳定,Segment 1,Segment 2,Server/host X,Router Y,Segment 1,Segment 2,Server/host X,Router Y,Broadcast,Switch A,Switch B,Host X 发送一个广播帧,广播风暴,Segment 1,Segment 2,Server/host X,Router Y,Broadcast,S
11、witch A,Switch B,Host X 发送一个广播帧,广播风暴,Segment 1,Segment 2,Server/host X,Router Y,Broadcast,交换机不断的转发该广播帧,Switch A,Switch B,广播风暴,Segment 1,Segment 2,Server/host X,Router Y,Unicast,Switch A,Switch B,复制出多个重复的帧,Host X 发送一个单播帧到 Router Y任何一台交换机都没有学到过Router Y的MAC地址,Segment 1,Segment 2,Server/host X,Router Y,
12、Switch A,Switch B,复制出多个重复的帧,Host X 发送一个单播帧到 Router Y任何一台交换机都没有学到过Router Y的MAC地址Router Y 将收到两个完全一样的重复帧,Segment 1,Segment 2,Server/host X,Router Y,Unicast,Unicast,Switch A,Switch B,Port 0,Port 1,Port 0,Port 1,MAC 地址表的不稳定,Host X发送一个单播帧到 Router Y任何一台交换机都没有学到过Router X的MAC地址Switch A 和 B 从各自的port 0学到Router
13、 X的MAC地址,Segment 1,Segment 2,Server/host X,Router Y,Unicast,Unicast,Switch A,Switch B,Port 0,Port 1,Port 0,Port 1,MAC 地址表的不稳定,任何一台交换机都没有学到过Router Y的MAC地址该帧被洪泛（flooding）转发Switch A 和 B 错误的从port 1学到Router X的MAC地址,环路问题,面对这么多的环路，怎么办？,Server/host,Workstations,Loop,Loop,Loop,环路带来的问题,解决环路问题的方法,交换机的工作原理,环路解决
14、办法1：网络结构,BRAS,汇聚交换机：T160G/T64G/T40G,园区交换机：T40G/3228/3252/3206/3928/3952/3906等,GE,GE,FE/GE,IP城域网,以太汇聚层,用户接入层,驻地网,DSLAM：8220/9210等,FE/GE,SR,PE,采用星型、树型结构组建交换网络，从根本上防范物理环路的产生,生成树协议能够发现并自动消除冗余网络拓扑中的环路。保留一条最佳链路做转发链路，阻塞其它冗余链路，并且在网络拓扑结构发生变化的情况下，重新计算保证所有网段可达且无环路。,Block,x,环路解决办法2:生成树协议(Spanning-Tree Protocol)
15、,x,Designated port(F),Root port(F),Designated port(F),Nondesignated port(B),Root bridge,Nonroot bridge,100baseT,10baseT,Spanning-Tree 的运作,1.选出一个根桥Root（root bridge）2.在一个链路上选出指定端口DP（designated port）3.在非根网桥上选出根端口RP（root port)4.未成为指定端口或根端口的端口被阻塞，即阻隔端口，Blocked(blocked port）。,A,B,Switch YDefault priority
16、32768(8000 hex)MAC 0c0022222222,Switch XDefault priority 32768(8000 hex)MAC 0c0011111111,BPDU,网桥协议数据段（BPDU）：默认每隔2秒发送根网桥：拥有最小bridge ID的网桥Bridge ID：网桥优先级（Bridge priority）+网桥MAC地址在本例中，哪台交换机拥有最小的bridge ID?,STP 根的选择,STP 指定端口的选择,1.每个链路上有且只有一个指定端口（DP)2.指定端口是到根桥最近的端口,100,100,10,10,从Switch D到Root的cost是 20,Sw
17、itch C,Root,Switch A,Switch B,Switch D,根据线路的速度和线路的数量计算可通过改变port cost 参数来调整是到达根所需经过的所有连接的port cost的总和,Path Cost 的计算,Link SpeedCost(revised IEEE spec)Cost(previous IEEE spec)-10 Gbps 211 Gbps41100 Mbps191010 Mbps100100,STP Path Cost,Switch YMAC 0c0022222222Default priority 32768,Switch XMAC 0c00111111
18、11Default priority 32768,Port 0,Port 1,Port 0,Port 1,Switch ZMac 0c0011110000Default priority 32768,Port 0,路径开销值相同时如何选择指定端口（DP）?,100baseT,100baseT,STP 指定端口的选择,Port 1,根据Brige ID进行选举,STP 根端口的选择,1.每个非根桥上有且只有一个根端口（RP)2.根端口是到根桥最近的端口,100,100,19,19,Path Cost to Root Is 38,Switch C,Root,Switch A,Switch B,Sw
19、itch D,19,1/2,1/1,Path Cost to Root Is 38,STP 的RP选择,路径开销值相同时如何选择RP?,根据Port ID选举,BPDU 的交互有以下作用:根网桥的选举每个网段指定网桥的选举将冗余路径的端口置为备用状态，消除回路通报网络的改变监控生成树的状态,网桥协议数据段(BPDU),启动时假设自己是根Bridge ID=Root ID,根的选择,Listening,Forwarding,Learning,Blocking,Blocking堵塞Listening监听 Learning 学习 Forwarding转发Disabled(off)禁用,STP 的端口
20、状态,Switch YMAC 0c0022222222Default priority 32768,Switch XMAC 0c0011111111Default priority 32768,Port 0,Port 1,Port 0,Port 1,Switch ZMac 0c0011110000Default priority 32768,Port 0,哪个是根网桥?哪些是指定端口、非指定端口和根端口?哪些端口是forwarding端口，哪些是blocking端口?,100baseT,100baseT,Spanning-Tree,Port 1,Switch YMAC 0c0022222222
21、Default priority 32768,Switch XMAC 0c0011111111Default priority 32768,Port 0,Port 1,Port 0,Port 1,Switch ZMac 0c0011110000Default priority 32768,Port 0,100baseT,100baseT,Designated port(F),Root port(F),Nondesignated port(BLK),Designated port(F),Root port(F),Spanning-Tree,哪个是根网桥?哪些是指定端口、非指定端口和根端口?哪些端
22、口是forwarding端口，哪些是blocking端口?,Port 1,Designated port(F),Spanning-Tree 的总结,1.每个二层网络中，选一个“根(root)”交换机2.每个“非根”交换机上，只有一个“根端口（root port)”。3.每个网段（链接）有一个“指定端口（designated port）”。4.非根交换机上的端口既不是指定端口又不是根端口的被阻塞。5.非根交换机之间选择“指定端口（designated port）”时，要比较非根交换机的“桥ID（bridge id)”,ID最小的交换机所属端口会处于forward状态。6.每个非根网桥上的“根端口（root port)”是到根网桥的“路径开销值（path cost）”来选择，选最低值。7.非根交换机上多个端口之间比较时，port id 最小的处于forward状态。8.“根(root)”交换机上与其它交换机相连的端口处于forward状态。,内容回顾,以太网交换机的工作原理源地址学习目的地址查找转发环路引入的问题广播风暴地址表漂移帧的重复复制解决环路问题方法：网络结构生成树协议,
