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  • 2020-11-20 13:50:45
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    网络交换机的知识点非常多,我们较为简单的方式梳理一下,如果题主对某一个知识点感兴趣,可以进一步了解。

    一、网络交换机的定义

    这边我们将以通俗的方式介绍一下,随着网络上大量用户和程序以及服务器的出现,导致了一部分网络的拥堵,造成性能降低。为了解决这个问题,网络交换机类似于快递公司,数据就是快递包裹,终端(PC)就是目的地,明确两个地址后,就能通过网络交换机,以它作为传输途径,负责转发,达到传输的性能。

    二、网络交换机的功能

    主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控,还有如对VLAN(虚拟局域网)的支持、对链路汇聚等的支持。

    除了能够连接同种类型的网络外,也可以在不同类型的网络中起到互联作用。一般来说,交换机的每个端口都用来连接一个独立的网段,但是有时为了提供更快的接入速度,我们可以把一些重要的网络计算机直接连接到交换机的端口上。这样,网络的关键服务器和重要用户就拥有更快的接入速度,支持更大的信息流量。

    三、网络交换机的参数

    (1)传输速度

    交换机的传输速度是指交换机端口的数据交换速度,常见的有10Mbps、 100Mbps、1000Mbps等几类。除此之外,还有10GMbps交换机,但应用较少。

    (2)端口数量

    交换机设备的端口数量是交换机最直观的参数指标,通常此参数是针对固定端口交换机而言,常见的固定端口交换机端口数有8、12、16、 24、48等几种。

    (3)包转发率

    包转发率即以人网接口每秒转发报文的个数,又明端口吞吐量,包转发率的单位是pps(packet per second )包转发率标志看交换机转发数据包能力的大小,一般交换机的包转发率在几十kpps到几百MppS数量级不等。

    (4)背板宽带

    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,处理数据的能力就越强,同时设计成本也会越高。

    (5)模块化插槽数

    模块化插槽数量就是指模块化交换机所能安插的最大模块数。在模块化交换机中,为用户预留了不同数量的空余插槽,以方便用户扩充各种接口,预留的插糟越多,用户扩充的余地就越大,一般来说,这种结构的交换机的插槽数量不应低于2个。

    (6)延时

    交换机延时是指从交换机接收到数据包到开始向目的端口复制数据包的时间间隔。有许多因素会影响延时大小,比如转发技术等。

    三、网络交换机的分类

    → 广义上来看:广域网交换机和局域网交换机。

    广域网交换机主要应用于电信领域,提供通信用的基础平台。而局域网交换机则应用于局域网络,用于连接终端设备,如PC机及网络打印机等。

    → 传输介质和传输速度上看:分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。

    → 从规模应用上看:分为企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机等。

    除了这些外,还有网络交换机的选型、命令配置模式、与网管交换机的区别、交换机上的各类接口等很多知识点,都是需要了解的信息。

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    路由器是互联网络的枢纽,目前路由器已经广泛应用于各行各业,各种不同档次的产品已成为实现互联网互联互通业务的主力军。那么,什么是路由器交换机呢?接下来我们就跟随飞畅科技的小编一起来详细了解下吧!

    交换机又名交换式集线器,是一种用于电(光)信号转发的网络设备,它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。交换机的作用可以理解为将一些机器连接起来组成一个局域网。而路由器与交换机有明显区别,它的作用在于连接不同的网段并且找到网络中数据传输最合适的路径,可以说一般情况下个人用户需求不大。路由器是产生于交换机之后,用以连接网络中各种不同设备,它会根据信道的情况自动选择和设定路由,以最佳路径按前后顺序发送信号。路由器与交换机有一定联系,并不是完全独立的两种设备,路由器主要克服了交换机不能路由转发数据包的不足。

    路由器交换机简介:

    电脑之间是通过TCP/IP协议进行说话的,不同电脑之间准确的找到对方是通过IP地址实现的。不在同一个网络的电脑信息交互是通过网关来实现的。网关就是一个公网地址,由运营商下发的,DHCP服务器下发IP地址。通过DHCP服务端口是UDP67和UDP68来给各个电脑发的IP地址。

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    每台电脑都有一个IP,是怎么把他们连接在一起呢?这就引申出一个网络设备叫“交换机”。交换机的作用就是把不同电脑通过网线连接在一起。能使他们在物理线路上是连通的,就像电线通过电闸连接起来。

    电脑有了IP地址就可以与一个网络的主机进行信息交互了,如果要与别的网络主机信息交互的话,就要通过网关,网关就是所谓的路由器。路由器是用来连接外部网络的具体实现。

    路由器交换机说明:

    用户比较多宽带接入方式就是ADSL,就ADSL的接入来简单的说明一下。现在购买的ADSL大多具有路由功能(很多的时候厂家在出厂时将路由功能屏蔽了,因为电信安装时大多是不启用路由功能的,启用DHCP。打开ADSL的路由功能),如果个人上网或少数几台通过ADSL本身就可以了,如果电脑比较多你只需要再购买一个或多个集线器或者交换机。

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  • ■ 任务描述某服务器间的物理连接如图1所示,服务器A、B、C需要通过交换机与对端的服务器D、E、F通信,现需拓展链路带宽、同时提升服务器间访问的可靠性,传统的方式是更换更高级别的设备或者更换更高带宽的业务板。...

    0e27241ceea9f4aaa89a813c10018150.png■ 任务描述

    某服务器间的物理连接如图1所示,服务器A、B、C需要通过交换机与对端的服务器D、E、F通信,现需拓展链路带宽、同时提升服务器间访问的可靠性,传统的方式是更换更高级别的设备或者更换更高带宽的业务板。

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    图1 传统的交换机链路

    工程师诊断后,决定在原设备上配置链路聚合进行改进,可将交换机的多个物理端口绑定成一个逻辑端口,根据用户配置的端口负荷分担策略,链路聚合能实现链路带宽的增加、节约设备及工程成本,提高网络的安全性和可靠性。

    ■ 相关知识

    1、链路聚合的工作原理

    将交换机间的多个物理端口形成的物理链路捆绑在一起,形成一条大带宽的逻辑链路。如图2所示。捆绑后的逻辑链路一方面增加了链路传输带宽,同时也可避免二层环路。

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    图2 交换机的链路聚合

    且当有一条链路断开(例如:4端口之间的链路断开),如图3所示,流量会自动在剩下的1、2、3端口共三条链路间重新分配,实现链路传输弹性和冗余 ,增加了可靠性。

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    图3 交换机的4端口断开时实现冗余

    2、链路聚合的配置方式

    (1)创建Eth-trunk;

    (2)设置Eth-trunk端口属性,属性一般设置为trunk类型;

    (3)将交换机的端口加入到Eth-trunk组中。

    ■ 任务完成步骤

    1、网络拓扑规划

    根据任务需求,简化拓扑结构,规划拓扑如图4所示,服务器PC的IP规划如图4所示,四台PC分别被规划到两个VLAN,VLAN10及VLAN20,拓扑说明如下:

    e912743831ddad271e7443a70677f8fc.png

    图4 交换机链路聚合配置拓扑图

    要求:

    (1)根据拓扑图的要求,在交换机上创建相关VLAN;

    (2)将PC所连接的交换机端口划分给相应的VLAN;

    (3)在交换机上查看链路聚合的配置。

    (4)配置完成后检验PC01与PC03、PC02与PC04之间的连通性;

    2、完成SW1和SW2设备配置

    (1)SW1的配置如下:

    第一步:创建两个vlanid 号10和20;

    [SW1] vlan batch 10 20

    第二步:在交换机SW1上创建聚合组Eth-trunk 1,并配置Eth-trunk的端口类型为trunk,让其放行VLAN10和VLAN20。

    [SW1] interface Eth-Trunk 1

    [SW1-Eth-Trunk1] port link-type trunk

    [SW1-Eth-Trunk1] port trunk allow-pass vlan 10 20

    需要注意的是,聚合组的组号可以自定义,但同一条链路的组号要一致。

    第三步:配置与PC机相连的端口(G0/0/1和G0/0/2)类型为access,其中交换机SW1的G0/0/1端口连接PC1,归属为VLAN10,G0/0/2端口连接PC2,归属为VLAN20。

    [SW1] interface gigabitEthernet 0/0/1

    [SW1-GigabitEthernet0/0/1] port link-type access

    [SW1-GigabitEthernet0/0/1] port default vlan 10

    [SW1] interface gigabitEthernet 0/0/2

    [SW1-GigabitEthernet0/0/2] port link-type access

    [SW1-GigabitEthernet0/0/2] port default vlan 20

    第四步:将交换机的 G0/0/23和G0/0/24端口加入到Eth-trunk 1中,完成两个物理端口绑定为一个逻辑端口。

    [SW1] interface GigabitEthernet 0/0/23# 将接口添加到eth-trunk 1

    [SW1-GigabitEthernet0/0/23] eth-trunk 1

    [SW1] interface GigabitEthernet 0/0/24# 将接口添加到eth-trunk 1

    [SW1-GigabitEthernet0/0/24] eth-trunk 1

    这样SW1的链路聚合配置完成,需要注意的是Eth-trunk是逻辑端口,逻辑端口也可以设置端口类型(trunk),这样 G0/0/23和G0/0/24端口绑定为一个端口,同时放行VLAN10和VLAN20。

    (2)SW2的配置方法与SW1相同,如下所示:

    [SW2] vlan batch 10 20

    [SW2] interface Eth-Trunk 1 # eth-trunk 1必须与SW1一致

    [SW2-Eth-Trunk1] port link-type trunk

    [SW2-Eth-Trunk1] port trunk allow-pass vlan 10 20

    [SW2] interface gigabitEthernet 0/0/1

    [SW2-GigabitEthernet0/0/1] port link-type access

    [SW2-GigabitEthernet0/0/1] port default vlan 10

    [SW2] interface gigabitEthernet 0/0/2

    [SW2-GigabitEthernet0/0/2] port link-type access

    [SW2-GigabitEthernet0/0/2] port default vlan 20

    [SW2-GigabitEthernet0/0/2]quit

    [SW2] interface GigabitEthernet 0/0/23# 将接口添加到eth-trunk 1

    [SW2-GigabitEthernet0/0/23] eth-trunk 1

    [SW2] interface GigabitEthernet 0/0/24# 将接口添加到eth-trunk 1

    [SW2-GigabitEthernet0/0/24] eth-trunk 1

    3、测试与验证

    完成上述配置后,查看交换机的Eth-trunk配置如图5所示:

    [SW1] display Eth-trunk 1

    5486925f42201e7362b223ba7e081848.png

    图5 查看SW1的Eth-trunk配置

    从上述输出结果我们可以看到,Eth-trunk1这条聚合链路有两个成员端口,分别是GE0/0/23及GE0/0/24,且状态都是UP的。

    完成配置后,PC01与PC03的连通性测试如图6所示。

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    图6 PC01与PC03的连通性测试

    同理可测得,VLAN20内的PC02与PC04能够互相ping通。

    进一步测试,可将SW1的G0/0/23端口断开,如图7所示。再来检测一下链路的状态和连通性。

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    图7 将交换机SW1的G0/0/23端口断开

    继续查看SW1的链路聚合状态,结果如图8所示,大家可思考一下SW2的状态如何?

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    图8 断开后SW1的链路聚合状态

    从图8中可以看出,成员G0/0/23端口已经Down掉了,但链路显示UP状态,可继续测试PC01与PC03的连通性如图9所示。2185fb7de9b4122172b284095d5523d9.png

    图9 断开G0/0/23端口后的连通性测试

    从图9可以看出,断开一个端口,并不会影响链路的连通性,链路聚合能够为网络提供冗余,提升网络的可靠性。

    ■ 任务评价与总结

    在任务实施当中,在已经熟悉了交换机的端口类型的基础上,要注意逻辑端口也能配置端口类型,比较容易出错的地方是配置过程中忘记将物理端口加入链路聚合组;配置Eth-trunk时注意同一条链路的id号必须一致;配置过程中如想查询当前视图下已有哪些配置,可使用dis this命令查询。

    ■ 任务拓展

    完成如图10所示的链路聚合配置,IP规划如图所示,6台PC分别被规划到VLAN10,VLAN20及VLAN30。

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    图10 交换机链路配置拓扑图

    要求:

    (1)根据拓扑图的要求,在交换机上创建相关VLAN;

    (2)将PC所连接的交换机端口划分给相应的VLAN;

    (3)在交换机上查看链路聚合的配置;

    (4)配置完成后检验PC1与PC4、PC2与PC5、PC3与PC6之间的连通性。

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  • 二层交换二层交换技术的发展比较成熟,二层交换机属数据链路层设备,可以识别数据包中的MAC地址信息,根据MAC地址进行转发,并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。具体的工作流程如下:(1) 当...

    二层交换

    二层交换技术的发展比较成熟,二层交换机属数据链路层设备,可以识别数据包中的MAC地址信息,根据MAC地址进行转发,并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。

    具体的工作流程如下:

    (1) 当交换机从某个端口收到一个数据包,它先读取包头中的源MAC地址,这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的;

    (2) 再去读取包头中的目的MAC地址,并在地址表中查找相应的端口;

    (3) 如表中有与这目的MAC地址对应的端口,把数据包直接复制到这端口上;

    (4) 如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上,当目的机器对源机器回应时,交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应,在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。不断的循环这个过程,对于全网的MAC地址信息都可以学习到,二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。

    从二层交换机的工作原理可以推知以下三点:

    (1) 由于交换机对多数端口的数据进行同时交换,这就要求具有很宽的交换总线带宽,如果二层交换机有N个端口,每个端口的带宽是M,交换机总线带宽超过N×M,那么这交换机就可以实现线速交换;

    (2) 学习端口连接的机器的MAC地址,写入地址表,地址表的大小(一般两种表示方式:一为BEFFER RAM,一为MAC表项数值),地址表大小影响交换机的接入容量;

    (3) 还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC(Application specific Integrated Circuit)芯片,因此转发速度可以做到非常快。由于各个厂家采用ASIC不同,直接影响产品性能。以上三点也是评判二三层交换机性能优劣的主要技术参数,这一点请大家在考虑设备选型时注意比较。

    三层交换 

    下面先来通过一个简单的网络来看看三层交换机的工作过程。

    使用IP的设备A------------------------三层交换机------------------------使用IP的设备B 

    比如A要给B发送数据,已知目的IP,那么A就用子网掩码取得网络地址,判断目的IP是否与自己在同一网段。

    如果在同一网段,但不知道转发数据所需的MAC地址,A就发送一个ARP请求,B返回其MAC地址,A用此MAC封装数据包并发送给交换机,交换机起用二层交换模块,查找MAC地址表,将数据包转发到相应的端口。

    如果目的IP地址显示不是同一网段的,那么A要实现和B的通讯,在流缓存条目中没有对应MAC地址条目,就将第一个正常数据包发送向一个缺省网关,这个缺省网关一般在操作系统中已经设好,对应第三层路由模块,所以可见对于不是同一子网的数据,最先在MAC表中放的是缺省网关的MAC地址;然后就由三层模块接收到此数据包,查询路由表以确定到达B的路由,将构造一个新的帧头,其中以缺省网关的MAC地址为源MAC地址,以主机B的MAC地址为目的MAC地址。通过一定的识别触发机制,确立主机A与B的MAC地址及转发端口的对应关系,并记录进流缓存条目表,以后的A到B的数据,就直接交由二层交换模块完成。这就通常所说的一次路由多次转发。

    以上就是三层交换机工作过程的简单概括,可以看出三层交换的特点:

    (1)由硬件结合实现数据的高速转发。

    (2)这就不是简单的二层交换机和路由器的叠加,三层路由模块直接叠加在二层交换的高速背板总线上,突破了传统路由器的接口速率限制,速率可达几十Gbit/s。算上背板带宽,这些是三层交换机性能的两个重要参数。

    (3)简洁的路由软件使路由过程简化。大部分的数据转发,除了必要的路由选择交由路由软件处理,都是又二层模块高速转发,路由软件大多都是经过处理的高效优化软件,并不是简单照搬路由器中的软件。

    二层和三层交换机的选择

    二层交换机用于小型的局域网络。这个就不用多言了,在小型局域网中,广播包影响不大,二层交换机的快速交换功能、多个接入端口和低谦价格为小型网络用户提供了很完善的解决方案。

    路由器的优点在于接口类型丰富,支持的三层功能强大,路由能力强大,适合用于大型的网络间的路由,它的优势在于选择最佳路由,负荷分担,链路备份及和其他网络进行路由信息的交换等等路由器所具有功能。

    三层交换机的最重要的功能是加快大型局域网络内部的数据的快速转发,加入路由功能也是为这个目的服务的。如果把大型网络按照部门,地域等等因素划分成一个个小局域网,这将导致大量的网际互访,单纯的使用二层交换机不能实现网际互访;如单纯的使用路由器,由于接口数量有限和路由转发速度慢,将限制网络的速度和网络规模,采用具有路由功能的快速转发的三层交换机就成为首选。

    一般来说,在内网数据流量大,要求快速转发响应的网络中,如全部由三层交换机来做这个工作,会造成三层交换机负担过重,响应速度受影响,将网间的路由交由路由器去完成,充分发挥不同设备的优点,不失为一种好的组网策略,当然,前提是客户的腰包很鼓,不然就退而求其次,让三层交换机也兼为网际互连。

    四层交换

    第四层交换的一个简单定义是:它是一种功能,它决定传输不仅仅依据MAC地址(第二层网桥)或源/目标IP地址(第三层路由),而且依据TCP/UDP(第四层) 应用端口号。第四层交换功能就象是虚IP,指向物理服务器。它传输的业务服从的协议多种多样,有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他协议。这些业务在物理服务器基础上,需要复杂的载量平衡算法。在IP世界,业务类型由终端TCP或UDP端口地址来决定。

    在第四层交换中的应用区间则由源端和终端IP地址、TCP和UDP端口共同决定。在第四层交换中为每个供搜寻使用的服务器组设立虚IP地址(VIP),每组服务器支持某种应用。在域名服务器(DNS)中存储的每个应用服务器地址是VIP,而不是真实的服务器地址。

    当某用户申请应用时,一个带有目标服务器组的VIP连接请求(例如一个TCP SYN包)发给服务器交换机。服务器交换机在组中选取最好的服务器,将终端地址中的VIP用实际服务器的IP取代,并将连接请求传给服务器。这样,同一区间所有的包由服务器交换机进行映射,在用户和同一服务器间进行传输。

    第四层交换的原理

    OSI模型的第四层是传输层。传输层负责端对端通信,即在网络源和目标系统之间协调通信。在IP协议栈中这是TCP(一种传输协议)和UDP(用户数据包协议)所在的协议层。

    在第四层中,TCP和UDP标题包含端口号(port number),它们可以唯一区分每个数据包包含哪些应用协议(例如HTTP、FTP等)。端点系统利用这种信息来区分包中的数据,尤其是端口号使一个接收端计算机系统能够确定它所收到的IP包类型,并把它交给合适的高层软件。端口号和设备IP地址的组合通常称作"插口(socket)"。

    1和255之间的端口号被保留,他们称为"熟知"端口,也就是说,在所有主机TCP/I P协议栈实现中,这些端口号是相同的。除了"熟知"端口外,标准UNIX服务分配在256到1024端口范围,定制的应用一般在1024以上分配端口号。

    分配端口号的最近清单可以在RFC1700 "Assigned Numbers"上找到。TCP/UDP端口号提供的附加信息可以为网络交换机所利用,这是第四层交换的基础。

    具有第四层功能的交换机能够起到与服务器相连接的"虚拟IP"(VIP)前端的作用。每台服务器和支持单一或通用应用的服务器组都配置一个VIP地址。这个VIP地址被发送出去并在域名系统上注册。

    在发出一个服务请求时,第四层交换机通过判定TCP开始,来识别一次会话的开始。然后它利用复杂的算法来确定处理这个请求的最佳服务器。一旦做出这种决定,交换机就将会话与一个具体的IP地址联系在一起,并用该服务器真正的IP地址来代替服务器上的VIP地址。

    每台第四层交换机都保存一个与被选择的服务器相配的源IP地址以及源TCP端口相关联的连接表。然后第四层交换机向这台服务器转发连接请求。所有后续包在客户机与服务器之间重新影射和转发,直到交换机发现会话为止。

    在使用第四层交换的情况下,接入可以与真正的服务器连接在一起来满足用户制定的规则,诸如使每台服务器上有相等数量的接入或根据不同服务器的容量来分配传输流。

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空空如也

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交换机和服务器区别