交换学习概况

交换总体概况
一 二层交换
1功能：MAC地址学习：学习数据帧中的源MAC地址
转发/过滤：交换机完全学习到MAC后，进行点对点转发
避免交换环路：通过STP来避免环路，而STP使用根网桥、根端口、指定端口、非指定端口等概念来建立网络的无环路径。
2位置：数据链路层，进行数据帧的转发，当交换机某一个端口收到一个数据帧时。交换机检查MAC地址表，如果在同一个网段且有目标地址，则直接转发出去;如果在同一个网段而没有目标地址，则除了接收端口外泛洪查找，如果不在同一个网段，则交给路由器。
3转发方式: 快速转发 ： 只检查目标地址
不分片转发 ： 在检查数据帧的前四个字节
存储转发 ： 在转发前，检查这个数据帧
4安全性：在交换机上配置VLAN来实现内部网络的安全性
STP:
作用:在交换冗余链路中，阻断冗余链路，消除链路回环
阻断环路的方法：使用根端口、根网桥、指定端口等的概念来建立无环路径
根网桥：网络中最小桥ID的交换机
桥ID=优先级+MAC地址=根桥=最小的桥ID
根网桥的选举：是通过发送BPDU来选举的。2秒发送一次，其中BPDU中包含
选举根网桥所需要的所有信息，如图所示为BPDU数据帧格式：



DMA:目的MAC地址
SMA；源MAC地址
L/T:帧长
LLC Header：配置消息固定的链路头
Payload：BPDU数据

选举的流程：第一次启动交换机时。每个交换机
都发送BPDU报文宣告自己就是根网桥，每个交
换机收到BPDU报文和自己的比较来选择根网
桥，经过一段时间，生成树收敛，所有交换机都
同意其中一台为根网桥，其它的就为非根网桥。
几个关于STP的定义：
根端口：非根网桥到达根网桥的路径代价最低的端口为根端口，若路径代价相等，则比较它们的端口ID，根端口处于转发数据的状态。
指定端口：每段网络选择一个到根网桥路径代价最低的端口为指定端口，根桥上的端口都是指定端口，指定端口处于数据转发状态
生成树的端口状态：阻塞状态：不转发信息，但能监听BPDU
侦听状态：监听BPDU，确保无环路
学习状态：学习源MAC地址
转发状态：能够转发和接收数据帧
禁用状态：管理员设定或网络故障
从阻塞状态到转发状态需要50s
查看STP：show spanning-tree vlan 1
禁用STP: (config)#no spanning-tree vlan 1
更改STP优先级：(config)#spanning-tree vlan 1 priority 0
绑定PC的MAC地址：(config)#mac-address-table static MAC地址 vlan valn-number interface faethernet0/1
半双工的配置：(config-if)#duplex half
交换机密码的破解：2950 3550 3750
Switch:flash_init
Switch:rename flash:config.text flash:config.old
Switch:root
Switch>enable
Switch#rename flash:cofig.old flash:config.text
Switch#copy flash:config.text system:running-config
Switch(config)#enable secret cisco
Switch#copy run start
交换机IOS升级：
1 按住交换机面板左侧的mode键
2 在超级终端输入flash_init
3 load_helper
4输入拷贝命令 switch：copy xmodem：c2950―i69412―mz.121-9.EA1.bin
Flash: c2950-i69412-mz.121-9.EA1.bin
在出现begin the xmodem ro xmodem-1k transfer now…….
5 系统提示不断出现c这个字母就可以开始传文件了
6 点击超级终端 传送-----发送文件，在协议选项中选择xmodem。然后选择IOS文件
二、 三层交换
定义：是基于硬件的路由选择，克服了二层可扩展性不足的缺点，有数据包重写功能，更经济有效地替代传统路由器
STP高特性：portfast
作用：使交换机跳过侦听和学习状态，直接进入转发状态。Portfast只用于连接终端设备的接口上，
启用portfast：switch(config-if)#spanning-tree portfast
查看：show spanning-tree portfast
Show running-conig Internet fastethernet 0/4
Uplinkfast
如下图，当在多冗余的第二层链路中有一条链路发生故障时，生成树uplinkfast能够快速收敛，无需经历监听和学习直接进入转发。切换在5秒内完成。如果是没有配置uplinkfast想恢复，要等待2倍转发延迟时间在加上5秒才能进入转发状态。



配置：switch(config)#spanning-tree uplinkfast
查看：show spanning-tree uplinkfast
Backbonefast
作用：是catalyst交换机载根端口或阻塞端口从指定网桥收到一个劣质的BPDU时会启动的一种特性。可降低默认的收敛时间从50s降到30s，当一个交换机收到一个劣质BPDU时，就认为该交换机的一个非直接链路出现故障。
配置：switch(config-if)#spanning-tree backbonefast
查看;switch#show spanning-tree backbonefast



BPDU保护：防止交换设备意外的连接到启用portfast特性的端口上。如果将交换机连接到启用portfast的端口上，可能导致2层环路。
如图所示：A是根网桥，优先级是10；B是备份的根网桥，优先级是20；A与B之间是Gbit/s，A与C间是100Mbit/s,正确的BPDU流下是左边的图。



如果D是一台基于linux的软件网桥。可以发送BPDU报文，且设置自己的优先级为0时，D就成为根网桥，则A与B之间被阻断，这样会给链路增加负载，出现丢包，这样接入设备从而影响了整个网络
配置：switch(config)#spanning-tree portfast bpduguard default
Switch(config)#spanning-tree bpduguard enable
注意:如果启用的BPDU保护，必须在相应的端口启用portfast才能实现BPDU保护
根保护：
作用：防止新接入的交换机成为根交换机，保证2层交换拓扑的安全。
如图1，转发正常，当D接入时抢走了根网桥，从而网络要重新计算拓扑，网络拓扑改变，从而在50秒内有延迟



在根交换机上的接口上配置：switch(config-if)#spanning-tree guard root
Switch(config-if)#spanning-tree bpduguard enable
查看：show running-config interface 0/3
三、 四层交换
定义： 使用TCP和UDP的端口号来交换通信流量
四、 七层交换
定义： 暗指内容的智能，使用NBAR(network-based application recognition ,基于网络应用识别)来允许或拒绝流量
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