网络互联与网络配置

校 本 教 材

曾东波 刘益洪编 二00九年九月

第1章 交换机

1. 以太网帧格式

1.1 MAC地址

通信中,用来标识主机身份的地址就是制造在网卡的一个硬件地址。每个网卡一生产出来在全球都有唯一的硬件地址来标识自己，这个地址就是MAC地址，即网卡物理地址。MAC地址由48位2进制数组成,通常分成6段,16进制表示,如:00-D0-01-b1-a7-c7。其中前24位是生产厂商向IEEE申请的厂商编号，后24位是网络接口卡序列号。MAC地址的第8位为0时，表示该MAC地址为单播地址，为1时,表示该MAC地址为组播地址。一块物理网卡的地址一定是一个单播地址，也就是第8位一定为0，组播地址是一个逻辑地址，用来表示一组接受者，而不是一个接受者。如图2.1所示。

图1.1 MAC地址 1.2．802.3以太网帧格式（DIX） 如图2.2所示，该帧包含6个域。

(1)前导码(preamble)包含8个字节(octet)。前7个字节的值为

0xAA，而最后一个字节的值为0xAB。在DIx以太网中，前导码被认为是物理层封装的一部分，而不是数据链路层的封装。

(2)目的地址(DA)包含6个字节。DA标识了帧的目的站点的MAc地址。DA可以是单播地址(单个目的地)、组播地址(组目的地)或广播地址。

(3)源地址(SA)包含6个字节。SA标识了发送帧的站点的MAC地址。SA一定是单播地址(即第8位是0)。

图1.2 以太网帧格式

(4)类型／长度域包含2个字节。用来标识上层协议的类型或后续数据的字节长度，当此字段的数值大于0600H时，用来表示类型，例如0800H表示IP协议，当数值小于0600H时，用来表示长度。

(5)数据域包含46-1500个字节。数据域封装了通过以太网传输的高层协议信息。出于CSMA／CD算法的限制，以太网帧必须不能小于某个最

小长度。高层协议要确保这个域至少包含46字节。如果实际数据不足46个字节，Ⅲ0高层协议必须执行某些(未指定)填充算法。数据域长度的上限是任意的，但已经被设置为1500字节。

(6)帧校验序列(FCS)包含4个字节。FCS是从DA开始到数据域结束这部分的校验和。校验和的算法是32位的循环冗余校验法(CRC)。 2. 以太网命名标准 n-信号-物理介质

n：以兆位每秒为单位的数据率，如：1，10，100，1000 信号：如果采用的信号是基带的，即物理介质是由以太网专用的，不与其它的通信系统共 享，则表示为BASE；如果

信号为宽带，即物理介质能够同时支持以太网和其他了

和其他非以太网的服务，则表示为BROAD。 物理介质：表示介质类型。

以太网介质名称 3 以太网交换机

3.1 交换机数据转发工作原理

如图2.3所示，交换机在RAM中保存一张地址表，MAC地址

表为MAC地址与端口号对应一张表。表中的MAC地址为交换机连接的主机或交换机端口的MAC地址，端口号为交换机本身的端口号。交换机的MAC地址表的形成与作用主要包含以下几点：

如图1.3 交换机数据转发原理图 (1)学习

MAC地址表是交换机通过学习接收的数据帧的源MAC地址而形成的，当交换机

收到一个数据帧时，首先查看帧中的源MAC地址，查MAC地址表。如果表中没有

这个MAC地址。则添加这个条目。 (2)转发

交换机根据MAC地址表单播转发数据帧。交换机转发数据帧时，查看帧中的目标MAC地址，查表，根据表中对应的端口号，将数据转发到对应的端口号去。

(3)广播

如果目标地址在MAc地址表中没有，交换机就向除接收到该数据帧的端口外的其他所有喘口广播该数据帧。 (4)更新

交换机MAc地址表的老化时间是300s，如果MAc地址表中的条目300s没有更新交换机就删除此条目。

交换机如果发现一个帧的入端口和MAc地址表中源MAc地址的所在端口不同，交涣机将MAC地址重新学习到新的端口。 3.2 冲突与冲突域

在传统的共享总线型以太网上，通信信道只有一个，当有两个以上站点同时发送数据帧的时候，就会在总线上产生冲突。如图2.4所示，主机A想要发送个单播数据包给主机c。但由于传统共享式以太网的广播性质，接入到总线上的所有主机都将收到此数据包。同时，此时如果任何第二方，如主机B也要发送数据到总线上，这时就将产生冲突，导魏双方数据发送失败。我们称连接在总线上的所有主机共同构成了一个冲突域。

为了避免不同站点发出的信号之间的冲突，可采用我们前面介绍过的cSMA／cD算法，即每个站点在发送数据之前首先要侦听网络是否空闲，如果空闲就发送数据。否则，继续侦听直到网络空闲。如果两个站点同时检测到介质空闲并同时发送出帧数据，则会导致数据帧的冲突，双方的数据帧均被破坏。这时，两个站点将各自等待段随机的时间再侦听、发送。 如果连接在同一共享总线上的计算机数量过多，那么产生冲突的机会就很大，传输效率就会大大的降低。。 如果每两台主机之闻的收发都建立专用的通道，那么就会避免共享信道产生的；冲突如图2.5所示，如果主机之间具有专用信道，互相之间不存在冲突，就可以同时传输数据而不需要侦听信道是否空闲再发送数据。

图1.4 冲突域 图1.5 分割冲突域

4 以太网交换机配置环境搭建和基本配置 4.1 交换机配置环境搭建

访问交换机的主要方法有通过CONSOLE端口，TELNET，浏览器和基于

SNMP管理软件等几种方式。

连接CONSOLE 端口的线缆被称为控制台电缆，根据不同厂家的标准，

主要有RJ45-DB9，RJ45-DB25，DB9-DB25，DB9-DB9等几类终端到设备控制台电缆，连接方式如图2.6所示：

图1.6 PC与交换机连接示意

若想正常使用PC与交换机进行访问配置，控制台电缆两边的参数设置要保持一致。如思科交换机的CONSOLE端口的默认设置如下：