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  • 以太网交换机原理

    千次阅读 2019-07-04 15:48:13
    以太网交换机原理 交换机是位于数据链路层,主要目的就是识别帧和转发帧。 如图,一个交换机一般有5个端口。 ·主机11发送一组帧到交换机(假设交换机是第一次使用),交换机收到这组帧后,MAC地址表通过帧的目的...

    以太网交换机原理


    交换机是位于数据链路层,主要目的就是识别帧和转发帧。
     
    如图,一个交换机一般有5个端口。
    ·主机11发送一组帧到交换机(假设交换机是第一次使用),交换机收到这组帧后,MAC地址表通过帧的目的地址来查找端口。但是此时MAC地址表什么都没有,所以就要说到MAC地址表的学习功能。
    ·MAC地址表接收到一个陌生的帧后,会把这个帧作为广播包发送到每个端口,同时记录源MAC地址和PORT的地址(MAC地址表学习)。
    ·其他四个PORT口接收到这个帧后,只有44的主机可以匹配,其他主机接收到后会丢弃该帧。
    ·MAC地址表学习了PORT口的地址后,等下一个帧发过来,MAC地址如果识别了该帧的目的MAC地址,就直接将该帧快速发送给指定端口,而不是通过广播包的形式发给每一个端口。
    最终形成的MAC地址学习表:

                                                MAC Address Table
    MAC AddressPORT
    11PORT1
    22PORT2
    33PORT3
    44PORT4
    55PORT5

    总结:
    1.    MAC地址表是通过记录源MAC地址和该PORT口学习的。
    2.    MAC地址表查找不到目的地址对应的PORT口,则按照广播包发送出去。
    3.    MAC地址分为静态地址和动态地址,动态地址受MAC地址表老化时间影响,静态地址不收老化时间影响。
    老化时间(MAC地址表更新):MAC地址表学习到一个新地址后,如果经过一段时间后仍未有新的帧从该PORT口发送数据,则会删除该地址。这段时间称为老化时间。老化时间一般为300s。

    博主QQ: 1435197677

     

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  • 我认为是对以太网络最朴实的解释,远离大话;
  • 以太网交换机原以太网交换机原理与应用.pdf
  • 以太网交换机原理

    2020-09-03 15:07:24
    作者:百哥 本期分享:系列15点到16点半-技术热讯 感谢大家关注-百哥,请大家持续关注就可以了哦! 众元教育技术公开课:更多认证知识 ...交换机的转发原理,是记录下每个终端的mac地址,以及这个mac地址对应哪个

    作者:百哥
    本期分享:系列15点到16点半-技术热讯
    感谢大家关注-百哥,请大家持续关注就可以了哦!
    众元教育技术公开课:更多认证知识
    众元教育技术交流裙:414605852

    在昨天的文章中,我们了解了两台同网段主机如何通信,但是如果有多台主机呢?这时就需要交换机了。
    两台电脑,可以用一根网线直连。
    多台电脑,他们都连到交换机上就可以了。
    在这里插入图片描述

    交换机(switch)是用来连接多个终端(电脑、手机、打印机),然后帮各个终端来转发数据的。
    交换机的转发原理,是记录下每个终端的mac地址,以及这个mac地址对应哪个接口。

    在这里插入图片描述

    如图,交换机会记录下PC1的mac和PC2的mac,分别在自己的1口和2口,mac地址表如下图
    在这里插入图片描述

    然后,交换机收到的每个数据包,都会查看数据包的目标mac,然后再从这张表中,查到目标mac对应的是哪个接口,然后发出。
    那么这张表是怎么来的呢?
    交换机是这样学习mac地址条目的,当他收到1个数据包,就会把数据表的源mac,和接收端口比如gi0/0/1做对应,更新mac表。
    如果收到1个包,查了目标mac,没查到相应的条目怎么办?
    会从所有口发出,这个动作也叫做泛洪。

    交换机的mac地址泛洪攻击简介
    在这里插入图片描述

    交换机的mac地址表空间是有限的,比如只能存1万条,当1万条存满,就无法学习更多的mac地址了。这时黑客可以利用这个原理,发送大量的,伪造了不同源mac的数据包,迅速占满交换机的mac地址表,这样交换机就没有空间去学习真正的mac了。

    然后,所有的正常通信的包,因为无法学习到mac,都只能泛洪,也就是从所有接口发出。
    这样攻击者就可以收到,原本单独发给别人的包,美滋滋。
    有防范的方法吗?
    家用交换机没什么好方法,企业级交换机一般都内置端口安全功能,可以设置每个接口允许学习的最大mac地址数量。比如每个接口讲道理只会接1个pc,那么可以设置最大学习mac数为3,给点富余。这样,某人发起攻击,也只能占据3个mac条目了,对交换机造不成什么威胁,企业级交换机的mac表都是万条起步的。

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  • 以太网交换机的工作原理

    千次阅读 2019-12-13 12:23:08
    以太网交换机: 交换机的原理:交叉矩阵 实质就是一个多接口的网桥 以太网交换机具有并行性,能同时联通多个接口,使每一对相互通信的主机都能像独自占通信媒体那样,进行无碰撞的传输数据。 以太网交换机的自学习...

    以太网交换机:
    交换机的原理:交叉矩阵
    实质就是一个多接口的网桥
    以太网交换机具有并行性,能同时联通多个接口,使每一对相互通信的主机都能像独自占通信媒体那样,进行无碰撞的传输数据。

    以太网交换机的自学习功能:
    以太网交换机运行自学习算法自动维护交换表
    在交换机的接口更换主机,或者主机要更换其网络适配器,这就需要更改交换表中的项目。为此,在交换表中每个项目都设有一定的有效时间。过期的项目就自动被删除。

    1. 交换表一开始是空的

    2. 对于在某接口接收到的每个入帧,该交换机在其表中存储:
      1)、在该帧源地址字段中的MAC地址;
      2)、该帧的接口;
      3)、帧进入的时间;

    3. 对于后面的如果如果交换表中没有,同样进行2中的步骤
      在这里插入图片描述
      自学习和转发帧的流程
      查找转发表中与收到的帧的源地址有无相匹配的项目,若没有,就在转发表中增加一个项目(源地址、进入的接口和时间)。如有,则把原来的项目进行更新。
      转发帧,查找表中与收到的目的地址有无相匹配的项目,若没有,则通过其他接口(进入交换机的接口除外)进行转发。若有,则按转发表中的接口进行转发。若转发表中给出的接口就是该帧进入交换机的接口,则应该丢弃这个帧
      在这里插入图片描述

    展开全文
  • 交换机唯一智能的部分就是会学习mac地址表 拓补说明 如图。PC1和PC2同处VLAN10,PC3和PC4同处VLAN20, 4台PC的IP地址同处在10.10.10.0/24的这个IP地址段中。 PC1和PC3通过交换机1接入网络,PC2和PC4通过交换机...

    在这里插入图片描述

    拓补说明

    如图。PC1和PC3同处VLAN10,PC2和PC4同处VLAN20,
    4台PC的IP地址同处在10.10.10.0/24的这个IP地址段中。
    PC1和PC2通过交换机1接入网络,PC3和PC4通过交换机2接入网络。

    配置说明

    1. 交换机1的配置
    <Huawei>system-view                                      #进入系统视图  
    [Huawei]sysname  Switch1                                 #配置系统名称为Switch1
    [Switch1]vlan 10                                         #创建VLAN10
    [Switch1-vlan10]quit                                     #退出VLAN10视图
    [Switch1]vlan 20                                         #创建VLAN20
    [Switch1-vlan20]quit                                     #退出VLAN20视图
    [Switch1]interface  GigabitEthernet  0/0/1               #进入千兆以太网接口 0/0/1
    [Switch1-GigabitEthernet0/0/1]port link-type access      #配置端口链路类型为access
    [Switch1-GigabitEthernet0/0/1]port default  vlan  10     #配置端口默认VLAN为10
    [Switch1-GigabitEthernet0/0/1]quit                       #退出千兆以太网接口 0/0/1
    [Switch1]interface  GigabitEthernet  0/0/2               #进入千兆一台网接口 0/0/2
    [Switch1-GigabitEthernet0/0/2]port link-type access      #配置端口链路类型为ACCESS
    [Switch1-GigabitEthernet0/0/2]port default  vlan  20     #配置端口默认VLAN 为20
    [Switch1-GigabitEthernet0/0/2]quit                       #退出千兆以太网接口 0/0/2
    [Switch1]interface  GigabitEthernet  0/0/3               #进入千兆以太网接口 0/0/3
    [Switch1-GigabitEthernet0/0/3]port link-type trunk       #配置端口链路类型为 trunk
    [Switch1-GigabitEthernet0/0/3]port trunk allow-pass  vlan  10 20         #配置端口trunk允许通过的vlan为 10 和 20
    
    1. 交换机2的配置
    <Huawei>system-view                                      #进入系统视图
    [Huawei]sysname  Switch2                                 #配置系统名称为Switch2
    [Switch2]vlan 10                                         #创建VLAN 10
    [Switch2-vlan10]quit                                     #退出VLAN10视图
    [Switch2]vlan 20                                         #创建VLAN 20
    [Switch2-vlan20]quit                                     #退出VLAN 20视图
    [Switch2]interface GigabitEthernet  0/0/1                #进入千兆以太网接口 0/0/1
    [Switch2-GigabitEthernet0/0/1]port link-type access      #配置端口链路类型为access
    [Switch2-GigabitEthernet0/0/1]port default  vlan  10     #配置端口的默认VLAN为10
    [Switch2-GigabitEthernet0/0/1]quit                       #退出千兆以太网接口 0/0/1
    [Switch2]interface  GigabitEthernet  0/0/2               #进入千兆以太网接口 0/0/2
    [Switch2-GigabitEthernet0/0/2]port link-type access      #配置端口链路类型为access  
    [Switch2-GigabitEthernet0/0/2]port default  vlan  20     #配置端口的默认VLAN为20 
    [Switch2-GigabitEthernet0/0/2]quit                       #退出千兆以太网接口 0/0/2
    [Switch2]interface  GigabitEthernet  0/0/3               #进入千兆以太网接口 0/0/3
    [Switch2-GigabitEthernet0/0/3]port link-type trunk       #配置端口链路类型为 trunk  
    [Switch2-GigabitEthernet0/0/3]port trunk allow-pass  vlan  10 20         #配置端口trunk允许通过的vlan为 10 和 20
    
    1. PC的配置
      PC1配置IP地址为 10.10.10.1 子网掩码为255.255.255.0
      在这里插入图片描述PC2配置IP地址为 10.10.10.2 子网掩码为255.255.255.0
      在这里插入图片描述PC3配置IP地址为 10.10.10.3 子网掩码为255.255.255.0
      在这里插入图片描述PC4配置IP地址为 10.10.10.4 子网掩码为255.255.255.0
      在这里插入图片描述

    测试结果

    PC1 PING同属vlan10的主机PC3IP地址为:10.10.10.3,通了

    PC>PING 10.10.10.3
    
    Ping 10.10.10.3: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
    From 10.10.10.3: bytes=32 seq=1 ttl=128 time=78 ms
    From 10.10.10.3: bytes=32 seq=2 ttl=128 time=62 ms
    From 10.10.10.3: bytes=32 seq=3 ttl=128 time=62 ms
    From 10.10.10.3: bytes=32 seq=4 ttl=128 time=62 ms
    From 10.10.10.3: bytes=32 seq=5 ttl=128 time=78 ms
    
    --- 10.10.10.3 ping statistics ---
      5 packet(s) transmitted
      5 packet(s) received
      0.00% packet loss
      round-trip min/avg/max = 62/68/78 ms
    
    PC>
    

    PC1 PING不同vlan的主机PC2 IP地址为 10.10.10.2,不通

    PC>PING 10.10.10.2
    
    Ping 10.10.10.2: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
    From 10.10.10.1: Destination host unreachable
    From 10.10.10.1: Destination host unreachable
    From 10.10.10.1: Destination host unreachable
    From 10.10.10.1: Destination host unreachable
    From 10.10.10.1: Destination host unreachable
    
    --- 10.10.10.2 ping statistics ---
      5 packet(s) transmitted
      0 packet(s) received
      100.00% packet loss
    
    PC>
    

    结果分析

    ps:我们所有的主机均处在同一IP地址段中,无需网关地址便可通信

    1. PC1 PING 同vlan的主机pc3通了。
      通信过程: PC1想给PC3发包,需要提前知道对方的mac地址,以便二层封包使用。为了得到PC3的mac地址,首先PC1会发送一个arp包,包的内容如下:
      在这里插入图片描述
      发送者的Mac地址是PC1自己的MAC地址【54-89-98-6F-2A-3E】
      发送者的IP地址是PC1自己的IP地址【10.10.10.1】
      目标的mac地址由于不知道,而且需要让交换机将这个报文以广播形式发送,所以目标mac为【FF:FF:FF:FF:FF:FF】全网广播的mac地址
      目标的IP地址就是PC3的IP地址【10.10.10.3】
      PC1将这个arp请求包就发送出去了。

    首先,这个数据包到达交换机1的G0/0/1口,交换机一看,这个数据没有带VLAN标记,那我就打上接收端口的vlan标记,然后记录下来数据帧中的源MAC地址,和收到该报文的端口号,生成MAC地址表,这就是常说的MAC地址学习的过程。然后在看目的mac地址,发现目的MAC地址不存在于交换机的MAC地址表,那我就将这个数据包,以广播的形式发送。至于广播发送到哪些端口呢?一看这个数据包有vlan标记10,那我就将这个数据包以广播的形式发送到所有允许vlan10通过的端口中去。当然收到该报文的端口不会发送。这个报文就通过交换机1的g0/0/3端口发送到了交换机2的G0/0/3。交换机2一看有vlan标记,而且这个vlan标记是我允许通过的,那我就不再打vlan标记了。查看数据包中第层次数据帧中的信息,发现源mac地址不存在于我的MAC地址表,那我就将源MAC地址和收到该数据包的端口号存入mac地址表,再看目的Mac地址不存在于我的mac地址表,那我就以广播的形式发送,发送到哪些端口呢?一看数据包带有vlan10的标记。那我就发送到除了接收端口以外的所有打vlan10标记的端口,这是数据包被发送到了交换机2的g0/0/1端口,一看这个端口的标记和我数据包的vlan标记一模一样,那我就将这个数据包的vlan标签剥掉后,再通过交换机2的G0/0/1端口发送出去。PC3收到了这个arp包,一看目的IP地址是PC3自己的,那我就产生如下的一个ARP数据包以单播的形式进行回应。

    在这里插入图片描述发送者的MAC地址就填上自己的MAC地址【54-89-98-F2-38-D5】
    发送者的IP就填上自己的IP地址【10.10.10.3】
    目标的mac地址,我们可以从收到的arp包中进行提取【54-89-98-6F-2A-3E】
    目标的IP地址,我们也可以从收到的arp包中进行提取【10.10.10.1】
    然后PC3就将这个ARP回应报文在发送出去

    首先交换机2的G0/0/1端口收到了这个数据包,发现是没有带VLAN 标记的,那我就打上接收端口的vlan标记10 ,然后再查看数据包的第二层数据帧中的信息,一看源MAC地址不存在于自己的MAC地址表,那么,我就将MAC地址和接收到该数据的端口号存入我自己的MAC地址表,进行MAC地址学习。一看目的MAC地址存在于我的MAC地址表,对应的端口号是G0/0/3,而且G0/0/3这个端口允许当前数据包携带的vlan标记10通过,那么,就将这个数据包通过交换机2的G0/0/3端口发送出去。此时交换机1的G0/0/3端口收到了这个数据包,发现携带的vlan标记是接收端口G0/0/3允许通过的,那我就接收进来。然后再解析数据包的第二层数据帧中的内容,发现源MAC,不存在于我的MAC地址表,那么我就将该MAC地址和接收端口存入我的MAC地址表,进行MAC地址学习。查看目的MAC地址,存在于MAC地址表,对应的端口是G0/0/1,而且G0/0/1端口允许当前数据包携带的vlan标记10通过,那么我就将这个数据包通过交换机1的G0/0/1端口发送出去,数据包经过交换机1的端口G0/0/1是,发现携带的vlan标记和端口打的vlan标记是一样的,那么,我就将这个vlan标记剥去后再发送出去。PC1此时收到了这个数据包,一看目的IP地址是我自己的IP,那么我就将其接收下来。

    现在PC1知道了PC2的mac地址,那我,我就可以将PING 的数据包封装起来发送出去了。
    由于数据包再交换机中的转发过程都是一样的,博主这里就不再详细列举了。
    现在数据包既能发送过去,又能接收到对端返回的应答消息。证明网络已经通了。

    1. PC1 PING PC2不通
      首先 PC 1 依旧是需要获取对方的【PC2的】MAC地址。
      pc 1就会先发送一个arp请求报文
      在这里插入图片描述发送者的MAC地址就是PC1自己的MAC地址【54-89-98-6F-2A-3E】
      发送者的IP地址就是PC1自己的IP地址【10.10.10.1】
      目标的MAC地址依旧是使用【FF:FF:FF:FF:FF:FF】广播MAC地址
      目的IP地址使用PC2的IP地址【10.10.10.2】

    首先,这个数据包到达交换机1的G0/0/1口,交换机一看,这个数据没有带VLAN标记,那我就打上接收端口的vlan标记,然后记录下来数据帧中的源MAC地址,和收到该报文的端口号,生成MAC地址表,这就是常说的MAC地址学习的过程。然后在看目的mac地址,发现目的MAC地址不存在于交换机的MAC地址表,那我就将这个数据包,以广播的形式发送。至于广播发送到哪些端口呢?一看这个数据包有vlan标记10,那我就将这个数据包以广播的形式发送到所有允许vlan10通过的端口中去。当然收到该报文的端口不会发送。这个报文就通过交换机1的g0/0/3端口发送到了交换机2的G0/0/3。交换机2一看有vlan标记,而且这个vlan标记是我允许通过的,那我就不再打vlan标记了。查看数据包中第层次数据帧中的信息,发现源mac地址不存在于我的MAC地址表,那我就将源MAC地址和收到该数据包的端口号存入mac地址表,再看目的Mac地址不存在于我的mac地址表,那我就以广播的形式发送,发送到哪些端口呢?一看数据包带有vlan10的标记。那我就发送到除了接收端口以外的所有打vlan10标记的端口,这是数据包被发送到了交换机2的g0/0/1端口,一看这个端口的标记和我数据包的vlan标记一模一样,那我就将这个数据包的vlan标签剥掉后,再通过交换机2的G0/0/1端口发送出去。PC3收到了这个arp包,一看目的IP地址不是PC3自己的,那我就丢弃不做处理。结果网路中没人响应,那我PC1就无法获取PC2的MAC地址,也就无法封装PING包,自然就无法通信。

    展开全文
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