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  • (1)理解二层交换机交换表的自学习功能。 二、实验仪器 1、装有Cisco Packet Tracer的Windows10计算机 三、实验原理(30%) 1.交换机可以即插即用,不需要人工配置...

    一、实验目的

    (1)理解二层交换机交换表的自学习功能。

    二、实验仪器

    1、装有Cisco Packet Tracer的Windows10计算机

    三、实验原理(30%)

    1.交换机可以即插即用,不需要人工配置交换表,交换表的建立是通过交换机自学习得到的。其主要思路为主机A封装的帧从交换机的某个端口进入,也可以从该端口到达主机A。这样,当交换机在收到-一个帧时,可以将帧中的源MAC地址和对应的进入端口号记录到交换表中,作为交换表中的一个转发项目。若交换表中没有目的MAC址的记录,则通过广播方式去寻找,即向除该进入端口外的所有其他端口转发。

    四、实验内容与步骤(30%)

    1、打开软件Cisco Packet Tracer

    2、生成一台交换机,生成五台PC,布置拓扑

    3、将每台PC用配置线和交换机进行连接。

     

    4、配置PC的IP地址(此处以PC0为例)

     

    1. 切换成模拟模式,从PC0去pingPC3,观察交换表的变化及包的轨迹。
    2. 清空交换表
    3. 再从PC0去pingPC3,观察PC0处封装的以太网帧,交换机中交换表的变化及包的转发轨迹。
    4. 其他PC互ping,进一步验证交换机自学习功能。

    五、实验结果和分析(40%)

    1. 从PC0去pingPC3,观察交换表的变化及包的轨迹。

     

    PC0处的以太网广播帧,观察ARP分组里的源和目的MAC地址:

     

    2.当ARP分组到达交换机时,查看交换机的交换表

     

    3.ARP的分组被交换机广播出去。

     

    查看PC3上ARP的应答分组,观察PC3的MAC地

     

     

    5.再ARP分组返回交换机后,再次查看交换机的交换表

     

    更新后的交换表:

     

    6.交换机直接将该分组由Fa0/1转发出去,而不是向其他端口广播,这正是依据交换表转发的结果。

     

    PC之间互ping,验证交换机的自学习功能,查看交换表

     

    成绩评定

    1. 根据实验情况和实验报告质量做出写实性评价

    2、评分

    综合评分

    _______________(百分制)

    折合成等级

    □优秀   □良好   □中等   □差

    指导教师签名

    ________________

    时间

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  • 交换机交换实验

    2021-07-16 23:02:40
    实验要求: IP地址规划如下图所示: VLAN2为192.168.2.0/24;...交换机交换机之间link-type为trunk; 为尽可能减少洪泛,lsw1与lsw3之间只允许VLAN2和VLAN3通过; lsw1与lsw4之间只允许VLAN2通过; ls.

    实验要求:

    IP地址规划如下图所示:

    VLAN2为192.168.2.0/24;VLAN3为192.168.3.0/24;

    VLAN4为192.168.4.0/24;VLAN5为192.168.5.0/24;

    ISP的环回为8.8.8.8;

    交换机与PC之间,路由器之间link-type为access;交换机与交换机之间link-type为trunk;

    为尽可能减少洪泛,lsw1与lsw3之间只允许VLAN2和VLAN3通过;

    lsw1与lsw4之间只允许VLAN2通过;

    lsw2与lsw5之间只允许VLAN4通过;

    lsw2与lsw6之间只允许VLAN4和VLAN5通过;

    lsw1与lsw7之间只允许VLAN100通过;

    R1与lsw1之间只允许VLAN11通过;

    R1与lsw2之间只允许VLAN12通过;

    在lsw1和lsw2中分别建立VLAN2-5的IP池子,给下面的PC提供地址

     lsw2与lsw1配置步骤类似;

    VLAN2的网关为192.168.2.254

    VLAN3的网关为192.168.3.254

    VLAN4的网关为192.168.4.254

    VLAN5的网关为192.168.5.254

     检验PC1是否获得地址:

     

     VLAN114作为lsw1和lsw2之间的三层互联,之间只允许VLAN114之间通过。

     建立ospf:

    lsw1,lsw2之间及其以上为area0;lsw1,lsw2以下为area1;

     R1:

    在G0/0/2上做 server2的端口映射

     

    nat:

     

     全网可达测试:

     

     

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  • 背板带宽标志了交换机总的数据交换能力,单位为 Gbps,也叫交换带宽,一般的交换机的背板带宽从几Gbps到上百Gbps不等。一台交换机的背板带宽越高,所能处理数据的能力就越强,但同时设计成本也会越高。 ####1.交换机...

    ##前言
    背板容量指的是背板整个的交换容量;交换容量指cpu的交换容量;包转发指的是三层转发的容量。

    交换机的背板带宽,是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。

    背板带宽标志了交换机总的数据交换能力,单位为 Gbps,也叫交换带宽,一般的交换机的背板带宽从几Gbps到上百Gbps不等。一台交换机的背板带宽越高,所能处理数据的能力就越强,但同时设计成本也会越高

    ####1.交换机内部结构

    背板带宽资源的利用率与交换机的内部结构息息相关。目前交换机的内部结构主要有以下几种:

    1.1共享内存结构

    这种结构依赖中心交换引擎来提供全端口的高性能连接,由核心引擎检查每个输入包以决定路由。这种方法需要很大的内存带宽、很高的管理费用,尤其是随着交换机端口的增加,中央内存的价格会很高,因而交换机内核成为性能实现的瓶颈;

    1.2交叉总线结构

    它可在端口间建立直接的点对点连接,这对于单点传输性能很好,但不适合多点传输;

    1.3混合交叉总线结构

    这是一种混合交叉总线实现方式,它的设计思路是,将一体的交叉总线矩阵划分成小的交叉矩阵,中间通过一条高性能的总线连接。其优点是减少了交叉总线数,降低了成本,减少了总线争用;但连接交叉矩阵的总线成为新的性能瓶颈。

    2.如何确定你买的交换机设计是否合理

    我们购买交接机最佳性能,就是要求这款交换机做到了线性无阻塞传输。我们如何去考察一个交换机的背板带宽是否够用呢?如何去确定你买的交换机设计是否合理,存在阻塞的结构设计呢?

    显然,通过估算的方法是没有用的,应该从两个方面来考虑:

    1、所有端口容量X端口数量之和的2倍应该小于背板带宽,可实现全双工无阻塞交换,证明交换机具有发挥最大数据交换性能的条件。

    2、满配置吞吐量(Mbps)=满配置GE端口数×1.488Mpps,其中1个千兆端口在包长为64字节时的理论吞吐量为1.488Mpps。

    例如,一台最多可以提供64个千兆端口的交换机,其满配置吞吐量应64×1.488Mpps= 95.2Mpps,才能够确保在所有端口均线速工作时,提供无阻塞的包交换。

    如果一台交换机最多能够提供176个千兆端口,而吞吐量不到261.8Mpps(176x1.488Mpps= 261.8),那么用户有理由认为该交换机采用的是有阻塞的结构设计。

    一般是两者都满足的交换机才是合格的交换机。

    背板相对大,吞吐量相对小的交换机,除了保留了升级扩展的能力外就是软件效率/专用芯片电路设计有问题;

    背板相对小,吞吐量相对大的交换机,整体性能比较高。不过背板带宽是可以相信厂家的宣传的,可吞吐量是无法相信厂家的宣传的,因为后者是个设计值,测试很困难的并且意义不是很大。

    交换机的背版速率一般是:Mbps,指的是第二层, 对于三层以上的交换才采用Mpps。

    ####1.背板带宽计算方法

    1.1线速的背板带宽

    考察交换机上所有端口能提供的总带宽。计算公式为端口数相应端口速率2(全双工模式)如果总带宽≤标称背板带宽,那在背板带宽上是线速的。

    1.2第二层包转发线速

    第二层包转发率=千兆端口数量×1.488Mpps+百兆端口数量0.1488Mpps+ 其余类型端口数相应计算方法,如果这速率能≤标称二层包转发速率,那么交换机在做第二层交换时可做到线速。

    1.3第三层包转发线速

    第三层包转发率=千兆端口数量×1.488Mpps+百兆端口数量0.1488Mpps+ 其余类型端口数相应计算方法,如果这个速率能≤标称三层包转发速率,那么交换机在做第三层交换的时候可以做到线速。

    那么,1.488Mpps 是怎么得到的呢?

    包转发线速的衡量标准是以单位时间内发送64byte的数据包(最小包)的个数作为计算基准的。

    对于千兆以太网来说,计算方法如下:

    1,000,000,000bps/8bit/(64+8+12)byte=1,488,095pps

    说明:当以太网帧为 64byte 时,需考虑 8byte 的帧头和 12byte 的帧间隙的固定开销。故一个线速的千兆以太网端口在转发64byte包时的包转发率为1.488Mpps。快速以太网的线速端口包转发率正好为千兆以太网的十分之一,为148.8kpps。*

    对于万兆以太网,一个线速端口的包转发率为14.88Mpps。*
    对于千兆以太网,一个线速端口的包转发率为1.488Mpps。*
    对于快速以太网,一个线速端口的包转发率为 0.1488Mpps。*
    对于OC-12的POS端口,一个线速端口的包转发率为 1.17Mpps。*
    对于OC-48的POS端口,一个线速端口的包转发率为468MppS。

    所以说,如果能满足上面三个条件,那么我们就说这款交换机真正做到了线性无阻塞。

    ####**1.**端口容量是如何计算?

    大部分低端LSW端口均支持全双工,因此交换机端口容量是其能够提供端口之和的两倍。即端口容量=2*(n100Mbps+m1000Mbps)(n表示交换机有n个100M 端口,m表示交换机有m个1000M端口)。

    ####2.转发能力是如何计算?

    如果LSW全部为线速转发,考验转发能力以能够处理最小包长来衡量,对于以太网最小包为64BYTE,加上帧开销20BYTE,因此最小包为84BYTE。对于1个全双工1000Mbps接口达到线速时要求转发能力=1000Mbps/((64+20)*8bit)=1.488Mpps。

    对于1个全双工100Mbps接口达到线速时要求:转发能力=100Mbps/((64+20)*8bit)=0.149Mpps。

    ####3.另外讲一下PPS如何计算

    我们知道1个千兆端口的线速(包转发率是1.4881MPPS,百兆端口的线速包转发率是0.14881MPPS,这是国际标准,但是如何得来的 呢?

    具体的数据包在传输过程中会在每个包的前面加上64 个preamble也就是一个64个字节的数据包,原本只有512个bit,但在传输过程中实际上会有512+64+96(96bit 帧间隙)=672bit,

    也就是一个数据包的长度实际上是有672bit的千兆端口线速包转发率=
    1000Mbps/672=1.488095Mpps

    约等于1.4881Mpps,

    百兆除以10为0.14881Mpps 。

    设备选型时需要注意的几个方面:线速只能作为一个参考,绝大多数情况下端口实际速率不会达到线速;主频高点没有坏处,但是CPU在一般业务中的实际占用率是个很重要的指标。

    ####1.背板带宽

    只有模块交换机才有这个概念,固定端口交换机是没有这个概念的,并且固定端口交换机的背板容量和交换容量大小是相等的。

    背板带宽决定了各板卡(包括可扩展插槽中尚未安装的板卡)与交换引擎间连接带宽的最高上限。

    由于模块化交换机的体系结构不同,背板带宽并不能完全有效代表交换机的真正性能。固定端口交换机不存在背板带宽这个概念。

    ####2.交换引擎的转发性能

    交换引擎的转发性能(交换容量、转发能力)由于交换引擎是作为模块化交换机数据包转发的核心,所以这一指标能够真实反映交换机的性能。

    对于固定端口交换机,交换引擎和网络接口模板是一体的,所以厂家提供的转发性能参数就是交换引擎的转发性能,这一指标是决定交换机性能的关键。

    支持第三层交换的设备,厂家会分别提供第二层转发速率和第三层转发速率,一般二层能力用bps,三层能力用pps,采用不同体系结构的模块化交换机,这两个参数的意义是不同的。

    但是,对于一般的局域网用户而言,只关心这两个指标就可以了,它是决定该系统性能的关键指标。对于大型园区网和城域网用户,讨论交换机的体系结构和第三层优化算法是有意义的。

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    本次实验是5.实验的修改,虽然说是路由器,但是我想用三层交换机,把三层交换机的物理端口用no switchport,从交换端口改成路由端口,此时三层交换机就是个路由器。要注意这时候和vlan没有关系了,不涉及vlan的配置。

    拓扑:
    在这里插入图片描述

    PC1
    在这里插入图片描述
    PC2
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    其中:
    Switch(config)#ip routing //三层交换机开启路由功能
    Switch(config-if)#no switchport //该接口不再是交换接口了,成为路由接口
    在这里插入图片描述
    测试连通性
    PC1pingPC2
    在这里插入图片描述
    PC2pingPC1
    在这里插入图片描述

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