交换机的工作原理(含实例,华为ensp操作)

简介: 交换机的工作原理(含实例,华为ensp操作)

1.交换机学习和转发

交换机工作在数据链路层。当交换机从某个端口收到一个帧时,它并不是向所有的接口转发此帧,而是根据此帧的目的MAC地址,查找交 换机中的交换表(又称为MAC地址表),然后将该帧转发到某个端口 (称为转发),或者把它丢弃(称为过滤)。


交换机运行自学习算法自动维护交换表。交换机从某端口收到一数据帧后,先进行自学习,之后进行帧的转发处理。


首先取得源MAC地址,然后查找交换表,确定其中是否有与收到帧 的源地址相匹配的MAC地址。


(1)如没有,就在交换表中增加一个表项,记录源MAC地址、所属 VLAN、进入的端口和老化时间。


(2)如有,则把原有的表项进行更新,更新进入的端口和老化时 间。 然后取得目的地址,查找交换表中,确定是否有与收到帧的目的 MAC地址相匹配的地址。


       (1)如没有,则向所有其他端口(进入的端口除外)转发(称之 为广播)。


       (2)如有,则按交换表中给出的端口进行转发(称之为单播)。


(3)若交换表中给出的端口就是该帧进入交换机的端口,则丢弃 这个帧,因为这时目的站和源站都在同一个端口方向上,不需要经过交 换机进行转发。


然后取得目的地址,查找交换表中,确定是否有与收到帧的目的 MAC地址相匹配的地址。


(1)如没有,则向所有其他端口(进入的端口除外)转发(称之 为广播)。


(2)如有,则按交换表中给出的端口进行转发(称之为单播)。


(3)若交换表中给出的端口就是该帧进入交换机的端口,则丢弃 这个帧,因为这时目的站和源站都在同一个端口方向上,不需要经过交 换机进行转发。


mac地址表


每一条表 项都有一个生存周期,到达生存周期仍得不到刷新的表项将被删除,这个生存周期被称作老化时间。如果在到达生存周期前某表项被刷新,则重新计算该表项的老化时间。

mac地址表项



静态mac地址


· 静态MAC地址表项不会老化,保存后设备重启不会消失,只能手动删除。


· 静态MAC地址表项中指定的VLAN必须已经创建,且已经加入绑定的端口。


· 静态MAC地址表项中指定的MAC地址必须是单播MAC地址,不能是组播和广播MAC地址。 · 静态MAC地址表项的优先级高于动态MAC地址表项。


案例

1.设置静态地址表项

按如下进行配置

按照上图做以下配置



因为PC1和PC2在同一个网段,所以可以互ping


PC>ping 192.168.100.12
Ping 192.168.100.12: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
From 192.168.100.12: bytes=32 seq=1 ttl=128 time=47 ms
From 192.168.100.12: bytes=32 seq=2 ttl=128 time=31 ms
From 192.168.100.12: bytes=32 seq=3 ttl=128 time=31 ms
From 192.168.100.12: bytes=32 seq=4 ttl=128 time=62 ms
From 192.168.100.12: bytes=32 seq=5 ttl=128 time=31 ms
--- 192.168.100.12 ping statistics ---
  5 packet(s) transmitted
  5 packet(s) received
  0.00% packet loss
  round-trip min/avg/max = 31/40/62 ms
PC>ping 192.168.100.11
Ping 192.168.100.11: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
From 192.168.100.11: bytes=32 seq=1 ttl=128 time=47 ms
From 192.168.100.11: bytes=32 seq=2 ttl=128 time=47 ms
From 192.168.100.11: bytes=32 seq=3 ttl=128 time=47 ms
From 192.168.100.11: bytes=32 seq=4 ttl=128 time=47 ms
From 192.168.100.11: bytes=32 seq=5 ttl=128 time=47 ms
--- 192.168.100.11 ping statistics ---
  5 packet(s) transmitted
  5 packet(s) received
  0.00% packet loss
  round-trip min/avg/max = 47/47/47 ms
PC1和PC2也能ping Server1
PC>ping 192.168.100.2
Ping 192.168.100.2: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=1 ttl=255 time=16 ms
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=2 ttl=255 time=46 ms
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=3 ttl=255 time=16 ms
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=4 ttl=255 time=15 ms
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=5 ttl=255 time=16 ms
--- 192.168.100.2 ping statistics ---
  5 packet(s) transmitted
  5 packet(s) received
  0.00% packet loss
  round-trip min/avg/max = 15/21/46 ms
PC>ping 192.168.100.2
Ping 192.168.100.2: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=1 ttl=255 time=32 ms
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=2 ttl=255 time=15 ms
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=3 ttl=255 time=16 ms
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=4 ttl=255 time=31 ms
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=5 ttl=255 time=47 ms
--- 192.168.100.2 ping statistics ---
  5 packet(s) transmitted
  5 packet(s) received
  0.00% packet loss
  round-trip min/avg/max = 15/28/47 ms


对LSW1进行配置


<Huawei>sys
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]display device
S5700-28C-HI's Device status:
Slot  Sub Type         Online    Power      Register       Status     Role  
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
0     -   5728C        Present   PowerOn    Registered     Normal     Master
[Huawei]sysname LSW1
#显示交换机mac地址表
[LSW1]display mac-address
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-98ed-52ad 1           -      -      GE0/0/1         dynamic   0/-         
5489-9885-10ce 1           -      -      GE0/0/3         dynamic   0/-         
5489-9875-1fce 1           -      -      GE0/0/2         dynamic   0/-         
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 3 
#显示交换机MAC地址表的静态表项
[LSW1]display mac-address static
#显示交换机MAC地址表的动态表项
[LSW1]dis mac-address dynamic
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-98ed-52ad 1           -      -      GE0/0/1         dynamic   0/-         
5489-9885-10ce 1           -      -      GE0/0/3         dynamic   0/-         
5489-9875-1fce 1           -      -      GE0/0/2         dynamic   0/-         
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 3 
[LSW1]display mac-address g0/0/3
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-9885-10ce 1           -      -      GE0/0/3         dynamic   0/-         
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 1 
[LSW1]display mac-address static g0/0/3
[LSW1]display mac-address dynamic g0/0/3
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-9885-10ce 1           -      -      GE0/0/3         dynamic   0/-         
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 1 
[LSW1]display mac-address dynamic g0/0/3
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-9885-10ce 1           -      -      GE0/0/3         dynamic   0/-         
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 1 
#显示交换机VLAN1的mac地址表项
[LSW1]display mac-address vlan 1
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-98ed-52ad 1           -      -      GE0/0/1         dynamic   0/-         
5489-9875-1fce 1           -      -      GE0/0/2         dynamic   0/-         
5489-9885-10ce 1           -      -      GE0/0/3         dynamic   0/-         
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 3 
#显示交换机的静态表项
[LSW1]display mac-address static vlan 1
#显示交换机vlan1学习到的mac地址表项
[LSW1]display mac-address dynamic vlan 1
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-98ed-52ad 1           -      -      GE0/0/1         dynamic   0/-         
5489-9875-1fce 1           -      -      GE0/0/2         dynamic   0/-         
5489-9885-10ce 1           -      -      GE0/0/3         dynamic   0/-         
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 3


可以看到交换机的mac地址存储的都是动态地址,没有静态地址


注:若 MAC地址表为空,请重新执行步骤4,然后重新执行上述显示交换机MAC 地址表的相关命令。因为MAC地址表项的默认老化时间为300秒,超过这 个时间的表项都被清除了

由上面执行的代码可以看出


PC1的mac地址 5489-98ed-52ad


PC2的mac地址 5489-9875-1fce


Server1的mac地址 5489-9885-10ce


静态mac地址需要手动配置


[LSW1]mac-address static 5489-9885-10ce gigabitethernet 0/0/3 vlan 1
[LSW1]mac-address static 5489-98ed-52ad gigabitethernet 0/0/1 vlan 1
[LSW1]mac-address static 5489-9875-1fce gigabitethernet 0/0/2 vlan 1
[LSW1]display mac-address
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-98ed-52ad 1           -      -      GE0/0/1         static    -           
5489-9885-10ce 1           -      -      GE0/0/3         static    -           
5489-9875-1fce 1           -      -      GE0/0/2         static    -           
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 3 
[LSW1]display mac-address dynamic


此时,就算删除PC1到交换机的连线,重新建立连线,pc1也能ping通pc2或server1


因为静态MAC地址表项不会老化,保存后设备重启不会消失,只能手动删除


如何删除静态表项?


#动态地址表项会老化,一定要重新ping,才能显示正确结果
[LSW1]undo mac-address static 5489-98ed-52ad gigabitethernet 0/0/1 vlan 1
[LSW1]display mac-address static
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-9885-10ce 1           -      -      GE0/0/3         static    -           
5489-9875-1fce 1           -      -      GE0/0/2         static    -           
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 2 
[LSW1]display mac-address
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-9885-10ce 1           -      -      GE0/0/3         static    -           
5489-9875-1fce 1           -      -      GE0/0/2         static    -           
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 2 
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-98ed-52ad 1           -      -      GE0/0/1         dynamic   0/-         
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 1


2.配置黑洞mac地址表项

以上图为例,禁止PC-1对网络的访问,将PC-1的 MAC地址配置为黑洞MAC地址。


配置黑洞mac地址


#将PC-1的mac地址添加为黑洞表项,默认时,所有端口都属于虚拟局域网vlan 1
[LSW1]mac-address blackhole 5489-98ed-52ad vlan 1
[LSW1]display mac-address
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-98ed-52ad 1           -      -      -               blackhole -           
5489-9885-10ce 1           -      -      GE0/0/3         static    -           
5489-9875-1fce 1           -      -      GE0/0/2         static    -           
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 3 
[LSW1]display mac-address blackhole
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-98ed-52ad 1           -      -      -               blackhole -           
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 1 
[LSW1]display mac-address blackhole vlan 1
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-98ed-52ad 1           -      -      -               blackhole -           
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 1 
[LSW1]
PC1和PC2 可以ping Server1
PC>ping 192.168.100.2
Ping 192.168.100.2: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
From 192.168.100.11: Destination host unreachable
From 192.168.100.11: Destination host unreachable
From 192.168.100.11: Destination host unreachable
From 192.168.100.11: Destination host unreachable
From 192.168.100.11: Destination host unreachable
--- 192.168.100.2 ping statistics ---
  5 packet(s) transmitted
  0 packet(s) received
  100.00% packet loss
Ping 192.168.100.2: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=1 ttl=255 time=47 ms
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=2 ttl=255 time=31 ms
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=3 ttl=255 time=31 ms
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=4 ttl=255 time=15 ms
From 192.168.100.2: bytes=32 seq=5 ttl=255 time=16 ms
--- 192.168.100.2 ping statistics ---
  5 packet(s) transmitted
  5 packet(s) received
  0.00% packet loss
  round-trip min/avg/max = 15/28/47 ms

删除黑洞表项


<LSW1>sys
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[LSW1]undo mac-address blackhole  5489-98ed-52ad vlan 1
[LSW1]display mac-address
MAC address table of slot 0:
-------------------------------------------------------------------------------
MAC Address    VLAN/       PEVLAN CEVLAN Port            Type      LSP/LSR-ID  
               VSI/SI                                              MAC-Tunnel  
-------------------------------------------------------------------------------
5489-9885-10ce 1           -      -      GE0/0/3         static    -           
5489-9875-1fce 1           -      -      GE0/0/2         static    -           
-------------------------------------------------------------------------------
Total matching items on slot 0 displayed = 2 
[LSW1]display mac-address blackhole
#无黑洞表项


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交换机的基本原理与配置(一)
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网络协议 安全 网络虚拟化
三层交换机原理解析
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缓存 Shell 网络虚拟化
【网络】交换机的原理和配置方法
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交换机的工作原理以及搭建局域网划分VLAN
上篇文章了解了OSI以及TCP/IP结构,这篇文章将分享网络中的交换机的工作原理以及怎么搭建一个局域网,划分虚拟局域网实现主机之间的访问隔离,因为在工作中我们不可能买多个交换机来实现主机之间的访问隔离,所以需要划分VLAN虚拟局域网来实现。
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交换机的收发原理(数据链路层)
交换机通过MAC地址学习,实现单播转发 交换机有4种工作模式:用户、特权、全局、接口模式 交换机使用console线缆,进行配置管理 交换机使用命令行进行配置管理
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网络虚拟化
VLAN原理和配置,交换机创建vlan的多种方法、三种接口模式的作用和配置方法、Access、Trunk、Hybrid接口的特性以及配置方法和命令
VLAN原理和配置,交换机创建vlan的多种方法、三种接口模式的作用和配置方法、Access、Trunk、Hybrid接口的特性以及配置方法和命令、以及如何将接口划分到vlan的方法,和管理通行数据的管理方法和命令voice vlan作用。.........
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算法
数据链路层与交换机基本原理
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