交换机原理

◦ 冲突域，CSMA/CD 带有冲突检测技术的载波侦听多路访问

▪ CSMA/CD 如何解决冲突域主机的通信

• 先听后发

• 边发边听

• 冲突停发

• 随机再发

以上就是早期交换机的转发原理，换而言之就是先查看别人是否在用，使用的时候要检测被人是否要用，跟被人冲突的话自己就停发数据，之后随机发送数据。原则就是让，所以很慢

◦ 以太网交换机 每端口独立带宽，且每个端口就是一个独立的冲突域。

◦ 广播域，范围，但凡可以收到广播报文的主机所组成的区域就是一个广播域。

◦ 报文处理方式： 泛洪、转发、丢弃。

◦ MAC 地址表

▪ MAC 地址表的形成过程

首先我们要知道交换机默认的MAC地址表信息为空，

MAC地址表记录的是主机的MAC地址与连接接口的对应关系。

主机可以通过任意通信使交换机学习到此设备的MAC地址和自身接口的对应关系.（换而言之就是让交换机能够知道自身的端口连接着哪个MAC地址的设备）

可以通过主机1和主机2之间的通信来完善MAC地址表

通过 ARP 获取对方的 MAC 地址信息，就是完成 MAC 地址表的形成过程

ARP地址解析协议

IP地址在OSI模型第三层，MAC地址在第二层，彼此不直接通信。在通过以太网发送IP数据包时，需要封装第三层（32位IP地址）和第二层（48位MAC地址）的报头，由于发送数据包时，只知道目标IP地址，不知道其MAC地址，而又不能跨越第二、三层，所有需要使用地址解析协议。

1.设备1想ping设备需要事先知道设备2的ip地址，但是MAC地址表默认信息为空，而且DMAC(目标地址)是未知的，所以PC1会发送ARP请求报文

2 交换机接收到请求报文后，先将这个设备1发送报文的SMAC(源mac地址)，和交换机自身通过哪个端口接收的该信息记录在MAC地址表里面，之后根据DMAC（目标MAC地址）与之连接的所有设备进行泛洪，除了源端口（哪个端口接收的，不泛洪）

3 设备2收到这个报文之后检测是否为自己，如果不是则丢弃，如果是的话则接处理。

4 设备2接收ARP请求报文之后，确认找的是自己，直到对方想要自己的MAC地址信息，设备2将自己的MAC地址封装在ARP 回应报文 中，并发至交换机。

5交换机收到这个ARP 回应报文后，将回应方的MAC地址及接收端口记录在MAC地址表后，根据DMAC信息 找到请求方进行单播转发。

▪ MAC 地址表的老化时间 300S

◦ MAC 地址 物理地址 不可逆不可改的具有全球唯一性的地址。

▪ 48bit , 一般通过十六进制的方式来表示

▪ 组成： 前 24bit OUI （第 8bit 一定为 0），表示设备生产商；后 24bit 表示生产商 给设备分配的唯一标识符。

▪ 通过目标 MAC 地址可以判断这个数据帧的处理方式：

• 第 8bit 0 单播

• 第 8bit 1 组播

• 48bit 全 1 广播

◦ 端口

▪ access 接入接口 通常用于连接 终端设备

▪ trunk 干道接口 通常用于连接交换机设备（如果是单臂路由技术，也可以用于连接 路由、防火墙）

▪ hybird 华为私有的兼容接口 具有access和trunk两个端口的功能

• vlan 虚拟本地局域网

◦ 广播域，过大，安全性差、网络延迟高。 （一个大的教室，一个设备发送攻击报文，所有设备都会收到）

◦ 分割广播域，安全提升，便于管理。（把一个大的教室分割成为若干个小的教室，就算有攻击报文只有所在的小广播域会受影响）

◦ vlan 的划分 1-4094

◦ vlan 的创建 2 种方法：单独创建、批量创建 batch

◦ vlan 的加入方式：端口、MAC

• STP 生成树协议

◦ 作用：保证链路冗余特性的基础上，防止环路的产生。

◦ 环路产生的危害：广播风暴及 MAC 地址动荡

◦ 实现：通过比较配置 BPDU 报文，来选举设备的接口角色，找到阻塞接口。通过逻辑阻 塞接口的方式，形成一个逻辑断开链路，以此来防止环路。

◦ 选举过程：

▪ STP 网络中需要找到一个根桥设备

• 根据 BID 进行选举

◦ 桥的优先级

▪ 默认 32768 ，值越小越优。 4096 步长计算，最小 0

◦ 桥的 MAC 地址

▪ 当优先级无法比较时，可以比较桥 MAC 地址，值越小越优。

▪ 选择根端口

• 每一个非根设备选举

• 一个设备上有且只有一个根端口

• 选举顺序如下：

◦ RPC 根路径成本开销 越小越优。非根设备距离根设备最近的链路成本越小 越好。

◦ 对端的 BID 越小越好

◦ 对端的 PID

◦ 本端的 PID

▪ 选择指定端口

• 每一个链路上有且只有一个指定端口

• 根交换的所有接口都是指定接口

• 选举顺序如下：

◦ RPC

◦ 本端的 BID

◦ 本端 PID

▪ 阻塞接口

• 未被选出的接口皆被阻塞。

◦ 报文

▪ 配置 BPDU

• 用于选举端口角色的所有参数

▪ TCN BPDU

• 当网络拓扑发生改变时，触发 TCN 报文 来及时更改 MAC 地址表。

◦ 计时器

▪ 老化时间 20S

▪ 转发延迟时间 15S

◦ 经典故障修复时间案例：

▪ 根桥故障修复时间为 50S

▪ 非直连链路故障修复时间 50S

▪ 直连故障链路修复时间 30S

◦ 五种状态

▪ disable 禁用

▪ blocking 阻塞状态

▪ listening 侦听

▪ learning 学习

▪ forwarding 转发

◦ 三种端口角色：

▪ 根端口

▪ 指定端口

▪ 阻塞端口

◦ TCN BPDU 的几种消息：

▪ TCN 拓扑变化时会触发，通知上游设备链路变化信息。

▪ TCA 上游设备向 TCN 发出设备做出回应。

▪ TC 根桥设备向所有的下游设备发出，通知链路更改，MAC 地址表重新学习，防 止 MACi 地址动荡。

◦ RSTP 快速生成树

RSTP 具备所有 STP 的特点，同时加速了收敛速度。

5 种角色：指定端口 根端口 预备接口 备份接口 边缘接口

3 种状态： forwarding learning discard ing

P/A 提议 / 附议

几种保护： BPDU 保护、根保护、环路保护

MSTP 多生成树协议 （多实例生成树）

路由

• 路由的获取方式

• 路由表

• 静态路由，缺省路由、负载、浮动

• 动态路由（OSPF、BGP）