华为HCIA课堂笔记第七章 以太网交换基础

第七章  以太网交换基础

7.1 ARP的种类

1. 普通ARP：通过已知的IP地址获取未知的MAC地址。
2. 免费ARP（无辜ARP）：用于重复IP地址检测（ARP报文中携带的目的IP地址是自己的），如果有收到回复，则认为自己的地址和对端的地址出现了重复。设备接口手动配置了IP地址或者自动学习到IP地址的时候。
3. 反向ARP：通过已知的MAC地址获取未知的IP地址（ipconfig）
4. ARP代理：本地设备收到ARP请求之后，代理目标地址回复本地MAC地址。
   1. 冲突域和广播域

7.2.1冲突域：

1. 早期以太网中，通过Hub集线器连接所有的设备，设备节点发出去的数据将通过Hub复制到所有的出口，交给所有其他设备。即单个节点发送的数据，所有的其他节点都能收到，形成冲突。冲突域是指：在共享网络中，出现通信冲突的所有节点的组合。解决方法：
   1. 通过CSMA/CD机制（载波监听多路访问/冲突检测机制）
      • 先听后发
      • 边发边听
      • 冲突后停发
      • 随机时间重发
   2. 通过部署交换机隔离冲突域，交换机的每一个接口是一个冲突域。

7.2.2 广播域

每一个交换机就是一个广播域，即交换机所有接口默认属于一个广播域。

交换机收到一个广播B、组播M、未知单播帧U（BUM帧），默认向所有接口转发，其他所有与交换机相连的设备能收到BUM帧，组成一个广播域。

路由器可以隔离广播域（路由器不转发广播报文）、VLAN技术可以隔离广播域

7.3 数据帧格式：

以太网数据帧存在两种格式：Ethernet II，802.3帧，包含数据的总长度不超过1518B

1. Ethernet II格式字段：数据部分长度46-1500B
   1. D.MAC：目的MAC地址，6B
   2. S.MAC：数据帧的源MAC，6B
   3. Type字段：用于标识上层协议（网络层）种类：
      • Type字段取值为0x0800表示上层协议为IP协议
      • Type字段取值为0x0806表示上层协议是ARP协议，2B
   4. Data字段（包含了上层协议+传输层协议+Data）
   5. FCS：帧尾校验，对数据包整个进行校验，校验成功后才能接受，否则丢弃。
2. 802.3帧：数据部分长度38-1492B
   1. D.MAC：数据帧的目的MAC地址
   2. S.MAC：数据帧的源MAC地址
   3. Length：后续携带的数据的字节长度，不包含FCS帧尾
   4. LLC：略（DSAP目的服务访问点、SSAP源服务访问点，取固定值）
   5. SNAP：略（Ctrl取固定值，OUI取值厂商代码，Type字段）
      • Type字段：2B，标识上层协议，与Ethernet II相同

1. 1. Data字段（包含了上层协议+传输层协议+Data）
   2. FCS：帧尾校验，对数据包整个进行校验，校验成功后才能接受，否则丢弃。
2. 如何区分两个帧

S.MAC地址后的2B字段判断（Type/Length）

1. 1. 值>1536，则该字段名称为Type字段，表明该数据帧是一个Ethernet II帧
   2. 值<1500，则该字段名称为Length字段，表明该数据帧是一个802.3帧

7.4 园区网部署架构

1. 接入层：负责终端设备的接入。
2. 汇聚层：汇聚接入层的流量。
3. 核心层：汇总汇聚层的流量。
4. 出口层：出口设备负责连接互联网。

7.5 以太网交换

7.5.1 交换机转发数据（转发数据）

交换机依据MAC地址表项单播转发数据：查看数据帧头部中的目的MAC地址，是否在本地的MAC地址表中存在映射关系，如果存在，则向对应的表项中的端口外转发数据。

7.5.2 MAC表的形成（学习）

当交换机收到一个数据帧，查看数据帧的源MAC地址，以及收包接口，形成MAC地址与收包接口的映射关系（MAC地址表项）。

交换机三种处理报文的动作：泛洪、转发、丢弃

1. 丢弃：交换机收到报文后查找目的MAC地址对应的MAC地址表项，发现要从收包接口再次发出，则丢弃。

MAC地址表的特点：

1. 一个接口可以学习多个不同的MAC地址
2. 一个MAC地址只能在一个接口被学习，后学习该MAC地址的接口记录覆盖前学习的记录。
3. MAC地址表的老化时间 默认300s，表项在没有通信报文的情况下，超时就会删除，如果在老化时间内，存在报文通信，则学习MAC地址，刷新表项老化时间为300s。