Switch中文笔记

msw_smith

第一章 园区网概述
园区网特点
1. 在一个固定地理区域内的一个公司或一个公司的一部分。
2. 拥有该园区网的公司通常也拥有该园区内所用的物理线路。



传统园区网的主要问题
1. 可用性
2. 性能
在传统园区网中，通常用多端口网桥将一个局域网分段成隔离的碰撞域。这样可解决两个问题：
1. 碰撞域（Collision Domain）
2. 距离限制</P>


网络中通信的三种形式：单播（Unitcast）、组播（Multicast）、广播（Broadcast）。
1. 多点广播实例：Cisco IP/TV分发多媒体数据、定位IP服务上的Novell 5。
2. 提出请求的广播：IP的地址解析协议（ARP）、NetBIOS的名字请求、网间包交换协议（IPX）寻找最近服务器（Get Nearest Server，GNS）请求。
3. 发布通告的广播：IPX服务通告协议（SAP）数据包、路由信息协议（RIP）、内部网关路由选择协议（IGRP）。



遏制广播的两种方法：
1. 使用路由器生成多个子网；
2. 利用交换机实施VLAN。



当前园区网由两部分组成：
1. 局域网交换机
2. 路由器



传统的80/20规则和新的20/80规则
1. 80/20规则：在设计恰当地网络环境中，一个给定网段上80%的流量是本地的，不超过20%的网络流量需要通过主干。
2. 20/80规则：只有20%的流量是到本地工作组局域网的，而80%的流量需要流出本地网络。



导致流量模式的改变有两个因素：
1. 基于Web应用的计算普遍，很多PC既是信息的接受者，也是信息的发布者；
2. 企业部署集中式的服务器群（既降低成本、提高安全、便于管理）。



新的园区网模型中的3类服务
1. 本地服务：本地数据流不进入网络主干或通过路由器
2. 远程服务：远程服务数据流穿过广播域边界，但可能也可不通过网络主干
3. 企业级服务：放在距离网络主干很近的一个独立的子网上



与OSI分层相应的PDU和设备类型
模型层 PDU类型 设备类型
数据链路层（第2层） 数据帧 交换机/网桥
网络层（第3层） 数据包 路由器
传输层（第4层） TCP数据分段 TCP端口



多层交换机
多层交换基于单独的流，MLS-SE为MLS流维护一个缓存条目并为每个流存储统计信息。流中的所有数据包都与缓存中的信息进行比较。
缺省情况下，256秒之后，如果没有任何流利用到一个MLS缓存项（Cache Entry），那么这个缓存项将从缓存中删除。



路由器的优势
决定转发路径
验证3层包头的完整性、有效期(on header only)
修改TTL
处理并响应任何选项信息
MIB中更新转发统计数据
安全控制



第3层交换的优势（路由器没有）
低成本
低延时



交换机和网桥
第二层交换机由于采用ASIC（专用集成电路，Application-Specified Integrated Circuits）硬件处理技术，所以交换机可比以太网桥低得多的成本提供高达Gbit速率的可扩展性和低时延。



第三层交换机主要有两种产品
多层交换
Cisco快速转发（CEF）



Cisco分层模型中各层使用的主要设备
层次 层次名 设备
第一层 访问层 Catalyst 1900，2820，2900，4000，5000
第二层 分布层 Catalyst 5000（支持多层交换，带路由模块），2926G（需要外部路由支持）6000（密集Fast或Gigabit以太网口，如120个Gigabit端口）
第三层 核心层 Catalyst 6500，8500（multicast routing，支持PIM协议）



接入层交换机应用
接入端口数 交换机
Less than 50 19xx, 2820, 29xx（如CAD/CAM和IC设计环境）， 35xx
Less than 100 4***（可提供多达36Gbit以太网端口，96个用户接入）
More than 100 5***（Multigigabit 10/100/1000Mbps）



园区两个基本元素：
1. 交换区块（Switching Block）
2. 核心区块（Core Block）



影响交换区大小的主要因素：
1. 数据类型和行为；
2. 工作组的大小和数量（一般不超过2000个用户）



说明交换区过大：
1. 分布层路由上出现流量瓶颈；
2. 广播和Multicast降低了Switch和Router的处理速度。



分割交换区的原则
1. 应基于网络上通过的流量（Traffic Flow），而不是Blocking中的节点数；
2. 为了进行分割，需要定期进行流量采集。



有两种基本的核心层设计：
1. 紧缩核心（Collapsed）
◎ 分布层和核心层功能由同一个设备执行；
◎ 每台接入层交换机到分布层交换机都有一条冗余链路；
◎ 第三层冗余是由运行HSRP的两台分布层交换机提供的。
2. 双核心（Dual）：在核心层至少有两个设备提供冗余。但他们之间没有连接，以防止生成树循环。



路由选择协议所支持Blocking的最大数量
协议 支持路由对等的最大数量 核心层子网数 Blocking数
OSPF 50 2 25
EIGRP 50 2 25
RIP 30 2 15



实施第三层核心的好处：
很多设计采用第二层――第三层――第二层的模型，取得了成功，但有些情况下需要使用第三层核心，主要好处：
1. 快速收敛：路由协议收敛时间5s~10s，而生成树收敛时间在50s；
2. 自动负载均衡：路由协议可在多条等成本路径间均衡负载；
3. 消除对等问题：可以支持更多的Switching Blocking，达100个。
坏处：费用和性能。



传统路由器功能：
_ Determine paths based on logical addressing
_ Run layer 3 checksums (on header only)
_ Use Time to Live (TTL)
_ Process and responds to any option information
_ Can update Simple Network Management Protocol (SNMP) managers with Management Information Base (MIB) information
_ Provide Security



第三层交换机优点：
_ Hardware-based packet forwarding
_ High-performance packet switching
_ High-speed scalability
_ Low latency
_ Lower per-port cost
_ Flow accounting
_ Security
_ Quality of service (QoS)



Quality of Service的含义
Messages are given more resources if they need it. 例如电视会议应用比电子邮件可能会得到更多的带宽。
所以第四层的路由器或交换机可以根据第四层信息来控制流量。一种方法是采用标准的或扩展的访问控制列表。另一种方法是通过NetFlow交换来提供流的第四层统计。

msw_smith

第二章 连接交换区块



快速以太网的距离限制
技术 线缆分类 线缆长度
100BaseTX EIA/TIA类型5（UTP）非屏蔽双绞线2对 100m
100BaseT4 EIA/TIA类型3,4,5（UTP）非屏蔽双绞线4对 100m
100BaseFX 多模光纤MMF缆线 62.5um光纤核心，125um外层包装（62.5/125） 400m



Gbit以太网距离限制
技术 线缆分类 线缆长度
1000BaseCX 铜质屏蔽双绞线 25m
1000BaseT 铜质EIA/TIA类型5（UTP）非屏蔽双绞线4对 100m
1000BaseFX 多模光纤 62.5um光纤核心和50um光纤芯，使用波长为780nm 260m
1000BaseLX 单模光纤 9um光纤芯，使用波长为1300nm 3km（Cisco最长支持10km）



Catalyst两种OS
OS类型 交换机
Cisco IOS Catalyst 1900/2800，2900XL
Set命令集 Catalyst 2926，2926G，2948G，4000，5000，6000



自动协商优先级识别
优先级次序 物理层技术
A 100BaseTX全双工
B 100BaseT4
C 100BaseTX半双工
D 10BaseT全双工
E 10BaseT半双工



Token Ring分段方法
Method Forwarding Decision Frame Modification  Ring Numbering
Transparent bridging MAC address  N/A
Source-route bridging RIF RIF Ring numbers must be unique among bridge ports.
Source-route transparent bridging MAC address or RIF RIF Ring numbers must be unique among bridge ports.
Source-route switching Route descripto  Ring numbers can be same across switch ports (single ring can be segmented on several ports).



IOS命令集标识一个端口（1900/2800，2900XL）
Switch（config-if）#description description-string
如果在标识字串中有空格，必须用引号括起来。
Switch（config-if）#description “description string”
而基于set命令的交换机设置端口标识没有这个问题，命令不同，用Set port name命令。



UTP电缆遵守100m规则：
1. 从交换机到配线架（Patch Panel）为5m；
2. 从Patch Panel到办公室模块（Punch-down Block）为90m；
3. 从Punch-down Block到Desktop为5m。



CDP协议
是Cisco的专有协议，用来发现邻居设备，Cisco设备每60s发送基于第二层的Multicast，目的MAC地址是0100.0ccc.cccc。



第三章 通过VLAN定义共同工作组
设置VLAN Membership两种常用方法：
1. 静态VLAN――基于端口的成员身份，通过将端口指派给一个VLAN建立。
2. 动态VLAN――通过管理软件，如Ciscoworks 2000或CWSI建立，基于设备MAC地址。



Cisco IOS下配置静态VLAN
Switch#vlan database
Switch(vlan)#vlan vlan-num name vlan-name
Switch(vlan)#exit
Switch#configure terminal
Switch(config)#interface interface module/number
Switch(config-if)#switchport mode access
Switch(config-if)#switchport access vlan vlan-num
Switch(config-if)#end



Set-based下配置静态VLAN
Switch(enable)set vlan vlan-num [name name ]
Switch(enable)set vlan vlan-num mod-num/port-list



交换环境中的两种link：
1. Access link（接入）：一单个VLAN的成员（A member of only one vlan）。
2. Trunk link（干道）：Capable of carring multiple vlans。
混合链路，即该链路既是Trunk link又是Access link，它可传输两种帧：标记帧（带VLAN信息）和非标记帧



在交换Block中扩展VLAN时，有两种定义VLAN边界的基本方法：
1. 端到端VLAN：不管用户的位置，都可放在同一个VLAN中。目的是维护80/20规则，即把80%数据流限制在本地；
2. 本地VLAN：根据用户的位置配置，不管用户是否是同一个项目组、部门等，数据流变成了20/80模式。



VTP协议优点：
1. 即VLAN干道协议，Cisco创建。在网络中维持VLAN配置的一致性。
2. 通过混合介质主干将以太网VLAN映射到高速主干VLAN。
3. 对VLAN的准确跟踪和监管。
4. 动态报告网络中增加的VLAN。
5. 当添加新的VLAN时，实现“即插即用”。