交换机基本原理与配置

一、数据链路层功能

1.1数据链路层

数据链路层位于网络层与物理层之间

数据链路层的功能

数据链路层的建立、维护与拆除
相当于就是物理层的设备，物理地址或者网络错误，像网线、网卡、光缆之类的都是物理层的设备
帧包装、帧传输、帧同步
这三个一组我们一般叫做组帧，组帧就是把数据封装成帧里面，相当于做个打包盒然后装在一个大盒子里面，然后再安全的送到别人家里。就是把所有的数据封装在帧里面然后再按照顺序一个个去发送。
帧的差错恢复
就是数据到了一段结果发现数据错误，与原数据有误，则回去重新发送。就是你的快递到了但是你发现你买的快递损坏或者里面东西缺失，那你就退回去让商家重新发货。
流量控制
所谓流量控制就是确保中间的设备稳定而双方的传输数据相匹配，就是我这边10兆你这边10兆我们双方的速度是一样的进行一个匹配传输。

二、以太网

2.1以太网的发展

IEEE的802.3标准1983年6月，IEEE标准委员会通过了第一个802.3标准。
IEEE于1990年9月通过了使用双绞线介质的以太网（10Base-T）标准，该标准很快成为办公自动化应用中首选的以太网技术。
19911992年，Grand Junction网络公司开发了一种高速以太网。这种网络的基本特征，如帧格式、软件接口、访问控制方法等，与以往的以太网相同，但其运行速率可达到100Mb / s。
在快速以太网的官方标准提出后不到一年，对千兆以太网的研究工作也开始了，这种网络的速率可达到1000Mb/s。1996年，IEEE 802.3成立了一个标准开发任务组，1998年完成并通过了该标准。

2.2以太网MAC地址

以太网MAC地址，用来识别一个以太网上的某个单独的设备或一组设备
计算机联网必须的硬件是安装在计算机上的网卡。通信中，用来标识主机身份的地址就是制作在网卡上的一个硬件地址。每块网卡在生产出来后，除了具有基本的功能外，都有一个全球唯一的编号来标识自己，这个地址就是MAC地址，即网卡的物理地址。

MAC地址是我们网卡中唯一性的一个东西，MAC地址是由48位二进制组成，通常分为六段，用十六进制表示。
例如：08-00-5a-e3-93-6c其中08-00-5a就是供应商标识IBM、CISCO、华为等等。

其中前24位是生产厂商向IEEE申请的厂商编号，后24位是网络接口卡序列号。
MAC地址的第8位为0，表示该MAC地址为单播地址，为1时，表示该MAC地址为组播MAC地址。一块物理网卡的地址一定是一个单播地址，也就是第8位一定是0，组播地址是一个逻辑地址，用来表示一组接受者，而不是一个接受者。
单播、广播和组播有什么区别
单播：一对一
广播：一对多
组播：一对列

2.3以太网帧格式

Ethernet||帧格式

前导码和帧的起始定界符都是属于物理层封装的一部分，目的地址与源地址就是原MAC地址与目标MAC地址，类型是用来标识上层协议的类型，数据就是上层数据进行封装过的，帧校验序列是指检测前导码、帧起始定界符物理层的东西然后发送给帧校验序列，如果数据正常就会正常传输信息，如果数据不正常有误，就会重新传输。

前导码(Preamble)：包含8字节。前7字节的值为0xAA，而最后1字节的值为0xAB。在DIX以太网中，前导码被认为是物理层封装的一部分，而不是数据链路层的封装。
注:前导码作用是使目的主机接收器时钟与源主机发送器时钟同步。紧接着是帧开始分界符字节"10101011"，用于指示帧的开始。前导码和起始定界符是为了隔离每个以太网帧的，也是定位符。
目的地址（DA）：包含6字节。DA标识了帧的目的站点的 MAC 地址。DA可以是单地址（单个目的地）、组播地址（组目的地）或广播地址。
源地址（SA）：包含6字节。SA标识了发送帧的站点的 MAC地址。SA 一定是单播地址（即第8位是0）
类型域：包含2字节，用来标识上层协议的类型，如0800H表示IP协议。
数据域：包含46~1500字节。数据域封装了通过以太网传输的高层协议信息。由于CSMA/CD算法的限制，以太网帧不能小于某个最小长度。高层协议要确保这个域至少包含46字节。如果实际数据不足46字节，则高层协议必须执行某些（未指定）填充算法。数据域长度的上限是任意的，但已经被设置为1500字节。
帧校验序列(Fcs）：包含4字节。FcS是从 DA开始到数据域结束这部分的校验和。校验和的算法是 32位的CRC (Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验法）。

三、交换机

3.1交换机设备简介

Cisco交换产品体系

Cisco 2960系列交换机：一款入门级交换机，属于Cisco2950系列的升级产品
Cisco 3560系列交换机：一款企业级交换机，属于Cisco3550系列的升级产品
Cisco 4500系列交换机：一款模块化的交换机，实现功能化扩展保护企业投资
Cisco 6500系列交换机：—款高端交换机设备，主要用于大型企业网或电信运营商网络

3.2交换机的工作原理

交换机的转发原理

初始状态
MAC地址学习
广播未知数据帧
接受方回应
交换机实现单播通信
交换机在初始状态是什么都不知道的，在什么都不知道的情况下交换机会学习MAC地址，比如主机a和主机b通讯，主机a首先进行数据帧封装，传输到交换机，交换机就会学习a的MAC地址，但这时候交换机只有a的MAC地址没有b的MAC地址，这时候交换机就会进行广播，其他主机就会收到广播，查看信息是不是找自己的。如果是找自己的也就是主机b就会进行一个反馈，交换机收到主机b的反馈后就会进行一个学习记录主机b的MAC地址，然后交换机就会可以让a和b进行一个单播的通讯。

3.3交换机以太网接口的工作模式

单工：两个数据站之间只能沿单一方向传输数据。就是a和b通信，但只能a发送信息给b，b不能与a发送信息。
半双工：两个数据站之间可以双向数据传输，但不能同时进行。就是a与b可以互相通信但必须等一个人说完了另一个才能说。
全双工：两个数据站之间可以双向且同时进行数据传输。就是相当于我们日常打电话，可以同时说话。

交换机以太网接口速率
接口连接时进行协商
协商失败则无法正常通信
在IEEE802.3标准中已经明确定义以太网的通信速率，而且各厂商生产的设备完全遵循这些标准，但问题是不同的设备往往遵循不同的标准。

3.4配置前的准备

配置前的连接
Console电缆
物理连接：
计算机COM口
交换机/路由器Console口
软件连接：
超级终端
其他软件
用console线连接电脑的com口，对于有的电脑没有com口的，需要购买转接头，一端是usb的转接头然后用crt软件配置端口，协议以及速率即可进行配置。

Console电缆

USB转COM线缆
USB转COM+Console线缆

3.5命令行的层次关系

3.6命令行的帮助

？的作用

显示命令
显示参数
命令列表

Tab键

补齐命令
提示命令

快捷键

光标移动到命令行的开始位置
光标移动到命令行的结束位置
常用的命令有：
配置主机名
Switch（config）#hostname sw1
sw1（config）#
显示系统IOS名称以及版本信息
Switch#how version

用eNSP操作对交换机进行基础配置以及命令讲解

用户视图模式切换全条统视图模式[Huawei]system-view
1、历史命令查询
[Huawei] display history-command
2、配置主机名
system-view
[ Huawei] sysname Router1
3、状态信息查询
display version ####查看VRP版本
display users ####查看用户终端信息
4、进入接口模式并查看信息
sys
[Huawei]int e0/ 0/1
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]dis this ####查看当前视图下的配置信息
5、配置文件管理命令
[ Huawei]display saved-configuration ###查看设备保存的信息
[ Huawei]display current-configuration ###查看设备当前配置的信息
reset saved-configuration ###擦除存储设备中的配置文件（初始化)
compare configuration ###比较当前配置信息与存储设备中的保存文件是否一致
6、关闭华为的信息提示中心
[Huawei]undo info-center enable或者undo terminal monitor
7、永不超时
[ Huawei]user-interface console o
[ Huawei-ui-console0 ] idle-timeout o o
8、配置双工及速率命令
sys
[ Huawei]int g0/0/1
[Sw1-Ethernet0/0/1]undo negotiation auto ###关闭自动协商
[SW1一Ethernet0/0/1] speed 100 ###调至速率100M
[SW1-Ethernet0/0/1]duplex full ###调至全双工模式，解释:full: Full-Duplex（全双工模式）、half: Half-Duplex(半双工模式）
9、保存配置
save

总结

1.交换机通过MAC地址学习，实现单播转发
2.交换机有4种工作模式：用户、特权、全局接口模式
3.交换机使用console线缆吗，进行配置管理
4.交换机使用命令行进行配置管理