交换总结1
交换最重要的核心：
三层架构：
接入层（最底层）：提供端口密度，用于用户的接入 – 二层交换 无线AP
汇聚层（分布层）：流量的集合，DHCP/VLAN/STP/HSRP/VRRP/channeQOS/ACL — 三层交换机
核心层（最上层）：高速转发、NAT – 路由器
三层架构中最重要的思想为冗余（备份），其中有
线路冗余、设备冗余、网关冗余
UPS（电源冗余）
VLAN：虚拟局域网
二层交换机与3层网络设备协同工作后，将原来的一个广播域逻辑的切分为多个；
Cisco的vlan技术，配置思路：
1、交换机上创建VLAN
2、交换机上的各个接口划分到对应的VLAN中
3、TRUNK干道–中继干道 交换机与交换机间，交换机与路由器之间；
4、VLAN间路由 — 单臂路由-路由器的子接口 多层交换机
注：华为设备使用cisco的思想同样可以配置完成，以达到一致的效果但是又有些区别
华为vlan中与cisco区别
1、华为TRUNK仅允许VLAN1通过，cisco是允许所有
2、华为设备中传递所有数据帧会携带该设备的默认PVID，华为设备默认的PVID是1，可以修改
3、华为设备VLAN接口模式，hybrid 混杂模式，该模式拥有最高权限，且华为VLAN默认是改模式
华为VLAN部分的接口模式讲解：
1、 数据进入设备时，必定会带上标签
2、 华为设备的接口上有允许列表 ，当数据进入设备前，会先查询该表，只有表里允许通过的数据才可以进入或传出
3、 从某个接口转出时，除查看允许列表外，还需要定义是否标记（接口制定规则)；
4、 若某个流量从交换机某个接口进入时，没有标签，将被标记上该接口pvlan id(pvid)；
5、 若某个流量从交换机的某个接口进入时，存在标签，将匹配该接口的允许列表，若被允许可以进入，若未被允许将被丢弃；
6、PC段无法接收携带标签的流量
华为接口模式的区别在于配置权限：
1、access 只能修改PVID，允许列表不能修改；列表中标记权限不能修改；
该接口允许列表仅自动允许PVID关注的vlan号通过，标记方式一定为不标记； 默认PVID为vlan1；
2、trunk 可以修改PVID，可以修改允许列表，没有修改允许列表中的标记权限；
cisco设备私有模式Native vlan 本征vlan – cisco设备中默认不进行标记的vlan
在华为trunk中，仅PVID对应的vlan不标记；其他全部标记；
3、 hybrid 可以修改PVID，可以修改允许列表，可以修改允许列表中的所有标记权限；
因为权限全开，故可以模仿access和trunk的配置；
冗余（备份）
线路冗余
线路冗余------二层网络桥接环路
因为路由器的路由表是有相对完善的计算所得，且存在防环规则；故路由器物理链路上实施备份时，一般不会出现环路；
但交换转发数据依赖MAC表（CAM表），该表的生成规则非常简单（记录产生），没有防环设计，故只要交换机使用链路备份，就将出现二层环路；
CAM：将MAC地址+接口编号+VLAN ID进行哈希运算后，存储的哈希值；
二层环路导致的问题：
1、 广播风暴 —交换机发送数据，会一直洪泛且无法停止
2、 MAC地址表翻滚 — MAC地址在交换机中的刷新时间为5min，一个接口可以对应多个MAC；但一台交换机上同一MAC地址只能对应一个接口；
3、 同一数据帧的重复拷贝 —同一数据不同进入设备，使设备不停的记录
因二层环路导致的问题引入-----》生成树
生成树协议
在一个二层交换网络，逻辑的阻塞部分接口；当最佳路径故障时，自动疏通部分接口来实现链路备份；生成树在生成过程中，应该尽量的生成一棵星型结构，且最短路径树；
有4版：802.1D PVST/PVST+(CISCO) RSTP(CISCO) /802.1W(公有) MST=802.1S
802.1D 一个交换网络内仅存在一棵生成树实例
交换机间使用BPDU—桥协议数据单元 – 交换机间沟通互动收发的数据
根网桥的选取过程：
配置BPDU—只有根网桥可以发送，在交换网络初始状态时，所有交换机均定义本地为根网桥，进行BPDU的发送；使得网络中所有交换机均收到其他设备的BPDU，之后基于数据中的参数进行比对，选举出根网桥；之后所有非根网桥不再发送BPDU，而是仅接收和转发根网桥的BPDU；周期2s发送，hold time 20s；当拓扑变更时的运行过程：
TCN—拓扑变更消息（也是BPDU）： 本地交换机链路故障后，STP重新收敛，为了快速刷新全网所有交换机的MAC表，将向本地所有STP接口发送TCN（标记位中的TCN位置1），邻居交换机收到TCN后，先标记为ACK位为回复，用于可靠传输消息；之后将TCN逐级转发到根网桥处，由根网桥回复TC消息来逐级回复到所有交换机；使所有交换机临时将MAC表的老换时间修改为15s（默认的，转发延时
选举— 根网桥 根端口 指定端口 非指定端口（阻塞端口）
1、根网桥：在每一棵生成树实例中，有且仅有一台交换机作为根桥；负责发送BPDU，计算和指挥整个树的收敛；作为树形结构的根部，交换网络部分的中心节点；
对比BPDU中的桥ID； 桥ID= 网桥优先级 + MAC地址（本地背板池）
交换机作为网桥设备时，关注终端设备发送的数据帧中的MAC地址；但交换机本地无MAC；
需要运行STP协议的交换机，必须在出厂时由厂家进行MAC的写入-存储于交换机的背板地址池中
若交换的背板地址池中MAC地址为多个，将选择数值最小的地址来进行选举
先比较网桥优先级（0-65535，默认32768），小优；若优先级一致，比较MAC地址，数值小优；
2、根端口：在每一台非根网桥上有且仅有一个接口；本地离根网桥最近的接口，用于接收来自根网桥的BPDU，同时转发终端的数据帧；1）比较从根网桥发出，之后通过该接口进入时最小的cost值；
2）若入向的cost相同，比较接口对端的设备的BID，小优
3）若对端设备的BID相同，那么比较对端接口的PID；小优
4）若对端设备的PID相同，那么比较本地的PID，小优PID=端口ID = 接口优先级（0-240，默认128 小优）+ 接口编号 先比较优先级，小优；若优先级相同比较接口编号，数值小优
3、 指定端口：在每一段运行了STP的物理链路上有且仅有一个接口；转发来自根网桥的BPDU，同时转发终端的数据帧；根网桥上所有接口均为指定端口；根端口的对端一定为指定端口；
1） 比较转发来自根网桥的BPDU是，出项的最小cost值
2） 若出向cost值相同，比较本地的BID，小优
3） 若本地的BID相同，比较本地的PID，小优
4） 若本地PID相同，将直接阻塞该端口
4、 非指定端口：以上所有角色选举完成后，剩余各个接口的角色；该接口处于阻塞状态；接口阻塞是逻辑上的，并不是接口被关闭；该接口处于可以接收到数据，但不进行转发的状态；
接口状态
Down ：所有接口通电后进入下一状态
侦听：交换机收发BPDU，选出所有角色；根端口、指定端口15s后进入学习状态；非指定端口进入阻塞
学习：学习终端设备发出数据帧中的源mac地址，生成交换机的MAC表（CAM表）；15s后进入转发状态
转发：根端口、指定端口可以开始转发终端的数据帧
阻塞：逻辑阻塞（实际还是会接收到数据，但是不会转发）
802.1D的收敛时间：
1、初次收敛 30s 15s侦听+15s学习
2、结构变化
1）存在直连检测 –本地仅存在一个阻塞端口可以接收到来自根网桥的BPDU；需要30s收敛
2）无直连检测 — 20s hold time等待+30s收敛=50s
802.1D算法的缺点：
1、收敛速度慢
2、链路利用率低 – 备份链路正常不转发数据
注：在实际工程中，STP只要正常运算就会生成一个无环的网络结构；但角色位置不好，可能导致网络效率低下；至少应该保障根网桥的位置处于 三层架构中的汇聚层； 在交换机连接AP时，应该保障AP所在接口不被其他物理接口阻塞；
cost值：不同带宽 存在不同
cost802.1d标准： 802.1T标准
10M = 100 1000M= 20000
100M=19 100M=200000
1000M=4
10000M=2
100000M=1
PVST/PVST+(CISCO)
PVST 基于VLAN的生成树协议 依然沿用了802.1D的运算规则；
区别在于，一个VLAN中存在一棵树；
PVST cisco私有 基于vlan的生成树协议
在每个vlan内，存在一棵树，每棵树的工作原理同802.1d一致；不同vlan的BPDU区别在于网桥优先级；
优先级=4096倍数+vlan id 人为仅可修改4096倍数备份，且只能修改为4096的整倍仅支持 trunk干道封装为ISL（cisco私有封装）
PVST + 在PVST的基础，兼容802.1q的trunk封装；且设计了部分的加速；
端口加速（接入层连接用户的接口） 上行链路加速-针对直连检测（接入层设备方可配置）
骨干加速—针对次优BPDU 剩去20s的hold time 所有交换机均可配置
缺点：1、收敛慢（加速不彻底） 2、树多（仅cisco存在单独的芯片，友商无法负荷）
RSTP(CISCO) /802.1W(公有)
快速生成树
cisco的RSTP — 基于vlan的快速生成树 - 一个vlan一棵树 pvst+的升级
公有RSTP（802.1w） — 整个交换网络一棵树 802.1d的升级
快速的原理：
1、取消了计时器，而是在一个状态工作完成后，直接进入下一状态；
2、分段式同步，两台设备间逐级收敛；使用请求和同意标记；依赖标记位的第1和第6位
3、BPDU的保活为6s；hello time 2s；
4、将端口加速（边缘接口）、上行链路加速、骨干加速集成了
5、兼容802.1d和PVST，但802.1d和PVST没有使用标记位中的第1-6位，故不能快速收敛；因此如果网络中有一台设备不支持快速收敛，那么其他开启快速收敛的设备也不能快速；当tcn消息出现时，不需要等待根网桥的BPDU，就可以刷新本地的cam表；
MST=802.1S
MSTP/MST/802.1S 华为设备默认使用该协议
继承了快速生成树的基础； 将多个vlan放置于一个组内，基于每个组一棵生成树；
不同组间的BPDU中优先级= 4096倍数+组号
