网络交换机 vlanif

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云端筑梦大师 2024-10-30 09:29:35

文章标签 网络交换机 vlanif 交换机以太网数据链路层数据 文章分类 云原生云计算

交换机和数据链路层

交换机

定义

最常见的交换机：以太网交换机

以太网
以太网帧格式
交换机的工作原理
交换机以太网接口的工作模式

数据链路层

小结
补充

交换机

交换机（Switch）意为“开关”是一种用于电（光）信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机。其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。

定义

交换是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术的统称。交换机根据工作位置的不同，可以分为广域网交换机和局域网交换机。广域的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备，它应用在数据链路层。交换机有多个端口，每个端口都具有桥接功能，可以连接一个局域网或一台高性能服务器或工作站。实际上，交换机有时被称为多端口网桥。
网络交换机，是一个扩大网络的器材，能为子网络中提供更多的连接端口，以便连接更多的计算机。随着通信业的发展以及国民经济信息化的推进，网络交换机市场呈稳步上升态势。它具有性价比高、高度灵活、相对简单和易于实现等特点。以太网技术已成为当今最重要的一种局域网组网技术，网络交换机也就成为了最普及的交换机。
Switch是交换机的英文名称，这个产品是由原集线器的升级换代而来，在外观上看和集线器没有很大区别。由于通信两端需要传输信息，而通过设备或者人工来把要传输的信息送到符合要求标准的对应的路由器上的方式，这个技术就是交换机技术。从广义上来分析，在通信系统里对于信息交换功能实现的设备，就是交换机。

最常见的交换机：以太网交换机

随着计算机及其互联技术（也即通常所谓的“网络技术”）的迅速发展，以太网成为了迄今为止普及率最高的短距离二层计算机网络。而以太网的核心部件就是以太网交换机。
不论是人工交换还是程控交换，都是为了传输语音信号，是需要独占线路的“电路交换”。而以太网是一种计算机网络，需要传输的是数据，因此采用的是“分组交换”。但无论采取哪种交换方式，交换机为两点间提供“独享通路”的特性不会改变。就以太网设备而言，交换机和集线器的本质区别就在于：当A发信息给B时，如果通过集线器，则接入集线器的所有网络节点都会收到这条信息（也就是以广播形式发送），只是网卡在硬件层面就会过滤掉不是发给本机的信息；而如果通过交换机，除非A通知交换机广播，否则发给B的信息C绝不会收到（获取交换机控制权限从而监听的情况除外）。
以太网交换机厂商根据市场需求，推出了三层甚至四层交换机。但无论如何，其核心功能仍是二层的以太网数据包交换，只是带有了一定的处理IP层甚至更高层数据包的能力。网络交换机是一个扩大网络的器材，能为子网络中提供更多的连接端口，以便连接更多的计算机。随着通信业的发展以及国民经济信息化的推进，网络交换机市场呈稳步上升态势。它具有性能价格比高、高度灵活、相对简单、易于实现等特点。

以太网

~工作在数据链路层

网络层<----网络层协议---->网络层包（packet）

数据链路层<—数据链路层协议—>数据链路层帧（Frame）

物理层<----物理层协议---->物理层比特（Bit）

主机A ---------------------------主机B 数据单元

以太网MAC地址
用来识别一个以太网上的某个单独的设备或一组设备
共分为48位
其中前24比特是供应商标识
后24比特是供应商对于网卡的唯一编号
其中对于目的地址 0-物理地址（单播地址）
1-逻辑地址（组播地址）

单播：以个人为单位一对一
组播：以个人为单位一对组
广播：以个人为单位一对多 48位全为1 全都是f（16进制）

48位全为1 广播
第八位为1，如00000001 组播
第八位为0，如00000000 单播

以太网的发展
X-Wire DIX IEEE802.3 千兆以太网
2.94兆实验性以太网
10兆以太网应用
10兆以太网标准
100/1000兆以太网

以太网帧格式

Ethernet ll 帧格式
前导码 7字节
帧起始定界符 1字节
目的地址 6字节
源地址 6字节
类型 2字节用来标识上层协议的类型，例如0800H表示IP协议
数据 46~1500字节
帧校验序列 4字节

目的地址/源地址都是MAC地址
数据就是上层数据具体包含要发送的哪些信息
帧校验序列 :FCS 校验数据完整性用的校验方法——CRC(循环冗余校验）
前导码：同步时间、时钟
目的地址：给谁传源地址：自身地址
IEEE802.3 帧格式

交换机的工作原理

交换机的转发原理
初始状态
MAC地址学习
广播未知数据帧
接收方回应

交换机以太网接口的工作模式

单工
两个数据站之间只能沿单一方向传输数据

半双工
两个数据站之间可以双向数据传输，但不能同时进行

全双工
两个数据站之间可双向且同时进行数据传输

数据链路层

定义
数据链路层是OSI参考模型中的第二层，介乎于物理层和网络层之间。数据链路层在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务，其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。
基本功能
数据链路层主要有两个功能：帧编码和误差纠正控制。帧编码意味着定义一个包含信息频率、位同步、源地址、目标地址以及其他控制信息的数据包。数据链路层协议又被分为两个子层：逻辑链路控制（LLC）协议和媒体访问控制（MAC）协议。
数据链路层的最基本的功能是向该层用户提供透明的和可靠的数据传送基本服务。透明性是指该层上传输的数据的内容、格式及编码没有限制，也没有必要解释信息结构的意义；可靠的传输使用户免去对丢失信息、干扰信息及顺序不正确等的担心。在物理层中这些情况都可能发生，在数据链路层中必须用纠错码来检错与纠错。数据链路层是对物理层传输原始比特流的功能的加强，将物理层提供的可能出错的物理连接改造成为逻辑上无差错的数据链路，使之对网络层表现为一无差错的线路。

数据链路层的功能
1、数据链路的建立、维护与拆除
2、帧包装帧传输帧同步
3、帧的差错恢复（例如丢失—>重发）
4、流量控制

相关协议
数据链路控制协议也称链路通信规程，也就是OSI参考模型中的数据链路层协议。链路控制协议可分为异步协议和同步协议两大类。
数据链路层的主要协议有：
(1)点对点协议（Point-to-Point Protocol);
(2)以太网（Ethernet);
(3)高级数据链路协议(High-Level Data Link Protocol);
(4) 帧中继（Frame Relay);
(5) 异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode);
~~异步协议~~
以字符为独立的信息传输单位，在每个字符的起始处开始对字符内的比特实现同步，但字符与字符之间的间隔时间是不固定的（即字符之间是异步的）。由于发送器和接收器中近似于同一频率的两个约定时钟，能够在一段较短的时间内保持同步，所以可以用字符起始处同步的时钟来采样该字符中的各比特，而不需要每个比特再用其它方法同步。异步协议中因为每个传输字符都要添加诸如起始位、校验位及停止位等冗余位，故信道利用率很低，一般用于数据速率较低的场合。
~~同步协议~~
同步协议是以许多字符或许多比特组织成的数据块——帧为传输单位，在帧的起始处同步，使帧内维持固定的时钟。实际上该固定时钟是发送端通过某种技术将其混合在数据中一并发送出去的，供接收端从输入数据中分离出时钟来，实现起来比较复杂，这个功能通常是由解调器来完成。由于采用帧为传输单位，所以同步协议能更有效地利用信道，也便于实现差错控制、流量控制等功能。同步协议又可分为面向字符的同步协议、面向比特的同步协议及面向字节计数的同步协议三种类型。

小结

数据链路层的功能包括：链路的建立、维护与拆除等
以太网帧格式以前导码起始，32位冗余校验码结尾

补充

华为交换机命令：

华为交换机的三种视图：
用户视图

[Huawei]系统视图
 [Huawei-Ethernet0/0/1]接口视图
 [Huawei-vlan10]vlan视图display version //查看版本号
 Huawei Versatile Routing Platform Software
 VRP ® software, Version 5.110 (S3700 V200R001C00) VRP：华为设备的操作系统平台，装了这个系统之后可以支持很多协议，功能等
 Copyright © 2000-2011 HUAWEI TECH CO., LTD //指明这是一个华为的设备Quidway S3700-26C-HI Routing Switch uptime is 0 week, 0 day, 0 hour, 3 minutes //指明运行了多长时间，当你开启时开始计算
dis ver —>命令可以简写
display saved-configuration 使用display saved-configuration命令可以查看交换机下次启动时的配置文件信息
 display current-configuration 交换机运行过程中正在生效的配置称为当前配置
 display startup 交换机上电时，从默认存储路径中读取配置文件进行交换机的初始化操作，因此该配置文件中的配置称为初始配置---- More ---- 当命令太多一页翻不完时出现more，可按空格和回车键继续看，不看了就ctrl+c
system-view 或 sys //进入系统视图
[Huawei]sysname sw1 或 [Huawei]sys sw1 //更改设备名，区分2个简写的sys代表的意思不同
[sw1]display bridge mac-address
 System bridge MAC address: 4c1f-ccf1-10b5 //显示交换机mac地址dis int Ethernet0/0/1 //查看接口详细信息，包括状态、mac地址等
 Ethernet0/0/1 current state : UP
 Line protocol current state : UP
 Description:
 Switch Port, PVID : 1, TPID : 8100(Hex), The Maximum Frame Length is 9216
 IP Sending Frames’ Format is PKTFMT_ETHNT_2, Hardware address is 4c1f-ccf1-10b5
 Last physical up time : 2021-02-19 17:04:16 UTC-08:00
 Last physical down time : 2021-02-19 16:23:41 UTC-08:00
 Current system time: 2021-02-19 17:09:28-08:00
 Hardware address is 4c1f-ccf1-10b5
 Last 300 seconds input rate 0 bytes/sec, 0 packets/sec
 Last 300 seconds output rate 0 bytes/sec, 0 packets/sec
 Input: 0 bytes, 0 packets
 Output: 17017 bytes, 143 packets
 Input:
 Unicast: 0 packets, Multicast: 0 packets
 Broadcast: 0 packets
 Output:
 Unicast: 0 packets, Multicast: 143 packets
 Broadcast: 0 packets
 Input bandwidth utilization : 0%
 Output bandwidth utilization : 0%[Huawei]int e0/0/1
 [Huawei-Ethernet0/0/1]display this //显示接口当前配置[Huawei]quit //退回到上一层
[Huawei-Ethernet0/0/1]return //如果跨层返回用return或ctrl+z
save //保存设置
[Huawei-Ethernet0/0/1]clear configuration this //清除接口的配置，需要进接口
reset saved-configuration——清除已保存的配置
 reboot——重启

？：命令帮助/命令提示
TAB键：命令补全

sys //设置用console线连接时永不超时，默认是10min

[Huawei]user-interface console 0
 [Huawei-ui-console0]idle-timeout 0

直接在接口模式下切换到其他接口不用退出当前视图

[SW1]int e0/0/2
 [SW1-Ethernet0/0/2]int e0/0/1
 [SW1-Ethernet0/0/1]

查看mac地址表
dis mac-address

配置双工模式及速率

[SW1-Ethernet0/0/1]duplex full/half //full全双工，half半双工
[SW1-Ethernet0/0/1]speed 10/100 //配置接口速率10M/100M
[SW1-Ethernet0/0/1]undo negotiation auto #关闭自协商功能，默认是自动协商，关闭之后可手动设置速率
undo terminal monitor 关闭监视功能
 Info: Current terminal monitor is off.[R1]undo info-center enable 禁止弹出接口信息
 Info: Information center is disabled.

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