CCNP课堂---交换（Switch）篇

Cisco交换机集群技术

对于交换机之间的连接，比较熟悉的应该有两种：一、是堆叠，二、是级连。对于级连的方式比较轻易造成交换机之间的瓶颈，而虽然堆叠技术可以增加背板速率，能够消除交换机之间连接的瓶颈问题，但是，受到距离等的限制很大，而且对交换机数量的限制也比较严格。Cisco公司推出的交换机集群技术，可以看成是堆叠和级连技术的综合。这种技术可以将分布在不同地理范围内的交换机逻辑地组合到一起，可以进行统一的治理。具体的实现方式就是在集群之中选出一个Commander，而其他的交换机处于从属地位，由Commander统一治理。对于新的Catalyst 3500 XL系列中的 Catalyst 3512XL、Catalyst 3524XL和Catalyst 3508G XL三个型号均可以成为Commander，而对于被治理者2900和1900系列均可以加入交换机集群，使用Cisco最新的交换集群技术将传统的堆叠技术提高到新的水平。据说对于2900XL系列也可以成为Commander。

该系列产品面向中型企事业单位，在提供高性能和低成本的同时，降低了复杂度，并易于集成到已有的网络上。它答应网络治理员使用标准的Web 测览器。通过单一的IP地址从网络上的任何地方治理地理上分散的交换机。

具体举例如下：

假设网络中心采用Cisco 的 Catalyst 6506交换机，而集群的Commander 采用Catalyst 3508 GXL 在集群的Commander与中心交换机之间，可以通过千兆连接或者通过GEC实现4千兆的连接，而在集群内部采用3500、2900、1900的组合，之间通过FEC等方式相连接。然后为集群分配独立的Ip地址就可以对整个集群进行治理了。

交换机集群技术最多支持16台交换机，可以提供多达16*48个端口。

交换机背板带宽

背板带宽，是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。一台交换机的背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强，但同时设计成本也会上去。但是，我们如何去考察一个交换机的背板带宽是否够用呢？显然，通过估算的方法是没有用的，我认为应该从两个方面来考虑：

1、）所有端口容量X端口数量之和的2倍应该小于背板带宽，可实现全双工无阻塞交换，证实交换机具有发挥最大数据交换性能的条件。

2、）满配置吞吐量(Mpps)=满配置GE端口数×1.488Mpps其中1个千兆端口在包长为64字节时的理论吞吐量为1.488Mpps。例如，一台最多可以提供64个千兆端口的交换机，其满配置吞吐量应达到 64×1.488Mpps = 95.2Mpps，才能够确保在所有端口均线速工作时，提供无阻塞的包交换。假如一台交换机最多能够提供176个千兆端口，而宣称的吞吐量为不到261.8Mpps(176 x 1.488Mpps = 261.8)，那么用户有理由认为该交换机采用的是有阻塞的结构设计。

一般是两者都满足的交换机才是合格的交换机。

背板相对大，吞吐量相对小的交换机，除了保留了升级扩展的能力外就是软件效率/专用芯片电路设计有问题；背板相对小。吞吐量相对大的交换机，整体性能比较高。不过背板带宽是可以相信厂家的宣传的，可吞吐量是无法相信厂家的宣传的，因为后者是个设计值，测试很困难的并且意义不是很大。

交换机的背版速率一般是：Mbps,指的是第二层，对于三层以上的交换才采用Mpps

三层交换机与路由器的比较

为了适应网络应用深化带来的挑战，网络在规模和速度方向都在急剧发展，局域网的速度已从最初的10Mbit/s 提高到100Mbit/s，目前千兆以太网技术已得到普遍应用。在网络结构方面也从早期的共享介质的局域网发展到目前的交换式局域网。交换式局域网技术使专用的带宽为用户所独享，极大的提高了局域网传输的效率。可以说，在网络系统集成的技术中，直接面向用户的第一层接口和第二层交换技术方面已得到令人满足的答案。但是，作为网络核心、起到网间互连作用的路由器技术却没有质的突破。在这种情况下，一各新的路由技术应运而生，这就是第三层交换技术：说它是路由器，因为它可操作在网络协议的第三层，是一种路由理解设备并可起到路由决定的作用；说它是交换器，是因为它的速度极快，几乎达到第二层交换的速度。二层交换机、三层交换机和路由器这三种技术究竟谁优谁劣，它们各自适用在什么环境？为了解答这问题，我们先从这三种技术的工作原理入手

1.二层交换技术

二层交换机是数据链路层的设备，它能够读取数据包中的MAC地址信息并根据MAC地址来进行交换。交换机内部有一个地址表，这个地址表标明了MAC地址和交换机端口的对应关系。当交换机从某个端口收到一个数据包，它首先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的，它再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口，假如表中有与这目的MAC地址对应的端口，则把数据包直接复制到这端口上，假如在表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。由于二层交换机一般具有很宽的交换总线带宽，所以可以同时为很多端口进行数据交换。假如二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M，而它的交换机总线带宽超过N×M，那么这交换机就可以实现线速交换。二层交换机对广播包是不做限制的，把广播包复制到所有端口上。二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC （Application specific Integrated Circuit）芯片，因此转发速度可以做到非常快。

2.路由技术

路由器是在OSI七层网络模型中的第三层——网络层操作的。路由器内部有一个路由表，这表标明了假如要去某个地方，下一步应该往哪走。路由器从某个端口收到一个数据包，它首先把链路层的包头去掉（拆包），读取目的IP地址，然后查找路由表，若能确定下一步往哪送，则再加上链路层的包头（打包），把该数据包转发出去；假如不能确定下一步的地址，则向源地址返回一个信息，并把这个数据包丢掉。路由技术和二层交换看起来有点相似，其实路由和交换之间的主要区别就是交换发生在OSI参考模型的第二层（数据链路层），而路由发生在第三层。这一区别决定了路由和交换在传送数据的过程中需要使用不同的控制信息，所以两者实现各自功能的方式是不同的。路由技术其实是由两项最基本的活动组成，即决定最优路径和传输数据包。其中，数据包的传输相对较为简单和直接，而路由的确定则更加复杂一些。路由算法在路由表中写入各种不同的信息，路由器会根据数据包所要到达的目的地选择最佳路径把数据包发送到可以到达该目的地的下一台路由器处。当下一台路由器接收到该数据包时，也会查看其目标地址，并使用合适的路径继续传送给后面的路由器。依次类推，直到数据包到达最终目的地。路由器之间可以进行相互通讯，而且可以通过传送不同类型的信息维护各自的路由表。路由更新信息主是这样一种信息，一般是由部分或全部路由表组成。通过分析其它路由器发出的路由更新信息，路由器可以把握整个网络的拓扑结构。链路状态广播是另外一种在路由器之间传递的信息，它可以把信息发送方的链路状态及进的通知给其它路由器。

3.三层交换技术

一个具有第三层交换功能的设备是一个带有第三层路由功能的第二层交换机，但它是二者的有机结合，并不是简单的把路由器设备的硬件及软件简单地叠加在局域网交换机上。

从硬件上看，第二层交换机的接口模块都是通过高速背板/总线（速率可高达几十Gbit/s）交换数据的，在第三层交换机中，与路由器有关的第三层路由硬件模块也插接在高速背板/总线上，这种方式使得路由模块可以与需要路由的其他模块间高速的交换数据，从而突破了传统的外接路由器接口速率的限制。在软件方面，第三层交换机也有重大的举措，它将传统的基于软件的路由器软件进行了界定，

其做法是：

对于数据包的转发：如IP/IPX包的转发，这些规律的过程通过硬件得以高速实现。

对于第三层路由软件：如路由信息的更新、路由表维护、路由计算、路由的确定等功能，用优化、高效的软件实现。

假设两个使用IP协议的机器通过第三层交换机进行通信的过程，机器A在开始发送时，已知目的IP地址，但尚不知道在局域网上发送所需要的MAC地址。要采用地址解析（ARP）来确定目的MAC地址。机器A把自己的IP地址与目的IP地址比较，从其软件中配置的子网掩码提取出网络地址来确定目的机器是否与自己在同一子网内。若目的机器B与机器A在同一子网内，A广播一个ARP请求，B返回其MAC地址，A得到目的机器B的MAC地址后将这一地址缓存起来，并用此MAC地址封包转发数据，第二层交换模块查找MAC地址表确定将数据包发向目的端口。若两个机器不在同一子网内，如发送机器A要与目的机器C通信，发送机器A要向“缺省网关”发出ARP包，而“缺省网关”的IP地址已经在系统软件中设置。这个IP地址实际上对应第三层交换机的第三层交换模块。所以当发送机器A对“缺省网关”的IP地址广播出一个ARP请求时，若第三层交换模块在以往的通信过程中已得到目的机器C的MAC地址，则向发送机器A回复C的MAC地址；否则第三层交换模块根据路由信息向目的机器广播一个ARP请求，目的机器C得到此ARP请示后向第三层交换模块回复其MAC地址，第三层交换模块保存此地址并回复给发送机器A。以后，当再进行A与C之间数据包转发进，将用最终的目的机器的MAC地址封装，数据转发过程全部交给第二层交换处理，信息得以高速交换。既所谓的一次选路，多次交换。

第三层交换具有以下突出特点：

有机的硬件结合使得数据交换加速；

优化的路由软件使得路由过程效率提高；

除了必要的路由决定过程外，大部分数据转发过程由第二层交换处理；

多个子网互连时只是与第三层交换模块的逻辑连接，不象传统的外接路由器那样需增加端口，保护了用户的投资。

4.三种技术的对比

可以看出，二层交换机主要用在小型局域网中，机器数量在二、三十台以下，这样的网络环境下，广播包影响不大，二层交换机的快速交换功能、多个接入端口和低谦价格为小型网络用户提供了很完善的解决方案。在这种小型网络中根本没必要引入路由功能从而增加治理的难度和费用，所以没有必要使用路由器，当然也没有必要使用三层交换机。

三层交换机是为IP设计的，接口类型简单，拥有很强二层包处理能力，所以适用于大型局域网，为了减小广播风暴的危害，必须把大型局域网按功能或地域等因素划他成一个一个的小局域网，也就是一个一个的小网段，这样必然导致不同网段这间存在大量的互访，单纯使用二层交换机没办法实现网间的互访而单纯使用路由器，则由于端口数量有限，路由速度较慢，而限制了网络的规模和访问速度，所以这种环境下，由二层交换技术和路由技术有机结合而成的三层交换机就最为适合。

路由器端口类型多，支持的三层协议多，路由能力强，所以适合于在大型网络之间的互连，虽然不少三层交换机甚至二层交换机都有异质网络的互连端口，但一般大型网络的互连端口不多，互连设备的主要功能不在于在端口之间进行快速交换，而是要选择最佳路径，进行负载分担，链路备份和最重要的与其它网络进行路由信息交换，所有这些都是路由完成的功能。在这种情况下，自然不可能使用二层交换机，但是否使用三层交换机，则视具体情况而下。影响的因素主要有网络流量、响应速度要求和投资预算等。三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换，揉合进去的路由功能也是为这目的服务的，所以它的路由功能没有同一档次的专业路由器强。在网络流量很大的情况下，假如三层交换机既做网内的交换，又做网间的路由，必然会大大加重了它的负担，影响响应速度。在网络流量很大，但又要求响应速度很高的情况下由三层交换机做网内的交换，由路由器专门负责网间的路由工作，这样可以充分发挥不同设备的优势，是一个很好的配合。当然，假如受到投资预算的限制，由三层交换机兼做网间互连，也是个不错的选择。

低端交换机的选购

当前，国内市场上的低端交换机产品涵盖了从思科等国外网络巨头到华为、TCL等国内厂商的众多品牌，价格也自平均每端口50元左右到数百、上千元不等，选择余地极大。因此，如何选择一台适用的交换机产品就成为不少用户面临的一大难题。尤其是低端交换机产品主要面向小型商业和家庭用户，而这些用户通常又不具备专业的网络技术人员，因此选择的难度更大一些。

实际上，在选购低端交换机产品时，用户只要从自身需求、供给商情况及产品本身等三个方面入手，认真加以权衡，就不难选择到合适的产品。

① 看自己

这是选购交换机产品的最基本、也是最重要的一步。用户应在了解自己的网络节点数等基本网络环境的基础上，对需要的交换机产品的诸如端口数、交换速率以及自己可以承受的价格范围等有一个明晰的目标。只有这样，才能够在琳琅满目的产品中正确选择符合自己需求的产品。

② 看品牌

在选择低端交换机产品时，要注重了解产品供给商的品牌号召力、用户口碑、产品质量认证情况、研发能力与核心技术实力，同时，仔细研究供给商提供的解决方案与自己实际应用环境之间的差异。有些情况下，通过供给商的具体成功案例来了解产品在市场上的成熟程度也不失为一种行之有效的简单途径。另外，还要认真了解供给商的售后服务情况，以减少后顾之忧。在很多情况下，优秀的客户服务的价值远远胜于采购中节约的金钱。

③ 看速率

交换机的交换速率是决定网络传输性能的重要因素。虽然在今天的低端交换机产品市场上，百兆交换机仍占据着主流地位，但千兆交换机市场正在迅速崛起，尤其是“千兆到桌面”的网络应用新理念的提出，更推动了对千兆交换机产品的需求。因此，用户在选购交换机产品时，也必须顺应这一新的网络发展潮流，尽量选择具备千兆端口或能够升级的产品，以适应未来网络升级的需要。

④ 看端口数

低端交换机产品的端口数量一般有8、12、16、24及48端口等几种，就目前市场的销售情况来看，在低端交换机产品市场上，24端口的产品销售最为看好。这是由于对于不足百人的小型企业或校园网络环境而言，24端口交换机既可作为工作组交换机，也可作为企业骨干交换机使用；同时，就实际应用方面而言，24端口交换机较8端口与16端口产品有更多的扩展空间，能够更好地满足用户未来网络扩展的需要。因此，用户在选择低端交换机产品时，如无明确的端口要求，应以选择24端口交换机为宜。

⑤ 看治理性能

过去低端交换机产品多是非治理型交换机，这类产品易于配置并且只能使用ASIC解决方案。由于这类交换机不配备处理器，因而售价相对低廉，但这类交换机配置灵活性不高，不能满足有特定要求的用户。近年来，随着低端交换机产品市场竞争的加剧，配备有处理器的治理型交换机也在市场中大量涌现。由于这类交换机产品具备包括远程治理、安全治理在内的多种控制与治理功能，因此配置灵活，能够适合多种不同的网络环境需求。因此这类交换机近年来在低端交换机产品市场也占据了很大的市场份额。用户在选购时可以根据自已实际需求选择可治理型或非治理型产品。

⑥ 看伸缩性

交换机的可伸缩性直接决定着网络内各信息点传输速率的升级能力。因此，可伸缩性也是用户在选择交换机产品时需要考虑的一个重要方面。这主要包括交换机的内部可伸缩性、外部可伸缩性以及交换机的最高级联速率等几个方面。

⑦ 看价格

在价格方面，有道是“一分钱一分贸”。因此，在经济实力答应的情况下，应尽可能选择知名供给商的主流产品，切不可一味追求低价位产品。当然，也不可盲目选择高性能、高价位的产品，造成产品功能的闲置浪费。

⑧ 还有看

另外，交换机产品本身的情况还包括虚拟LAN支持、Mac地址列表数量、QoS服务质量等相关技术指标，在这些方面用户可根据自己的实际需求情况加以衡量和取舍，在此就不再一一赘述了。

交换机的重要技术参数

下面我将对交换机的重要技术参数作一一介绍，方便网友在选购交换机时比较不同厂商的不同产品。每一个参数都影响到交换机的性能、功能和不同集成特性。

1、转发技术：交换机采用直通转发技术或存储转发技术？

2、延时：交换机数据交换延时多少？

3、治理功能：交换机提供给拥护多少可治理功能？

4、单/多MAC地址类型：每个端口是单MAC地址，还是多MAC地址？

5、外接监视支持：交换机是否答应外接监视工具治理端口、电路或交换机所有流量？

6、扩展树：交换机是否提供扩展树算法或其他算法，检测并限制拓扑环?

7、全双工：交换机是否答应端口同时收/发，全双工通讯？

8、高速端口集成：交换机是否提供高速端口连接要害业务服务器或上行主干？

下面逐项讨论各项参数：

1) 转发技术：（Forwarding Technologies）

转发技术是指交换机所采用的用于决定如何转发数据包的转发机制。各种转发技术各有优缺点。

直通转发技术：（Cut-through）

交换机一旦解读到数据包目的地址，就开始向目的端口发送数据包。通常，交换机在接收到数据包的前6个字节时，就已经知道目的地址，从而可以决定向哪个端口转发这个数据包。直通转发技术的优点是转发速率快、减少延时和提高整体吞吐率。其缺点是交换机在没有完全接收并检查数据包的正确性之前就已经开始了数据转发。这样，在通讯质量不高的环境下，交换机会转发所有的完整数据包和错误数据包，这实际上是给整个交换网络带来了许多垃圾通讯包，交换机会被误解为发生了广播风暴。总之，直通转发技术适用与网络链路质量较好、错误数据包较少的网络环境。

存储转发技术：（Store-and-Forward）

存储转发技术要求交换机在接收到全部数据包后再决定如何转发。这样一来，交换机可以在转发之前检查数据包完整性和正确性。其优点是：没有残缺数据包转发，减少了潜在的不必要数据转发。其缺点是：转发速率比直接转发技术慢。所以，存储转发技术比较适应与普通链路质量的网络环境。

碰撞逃避转发技术：（Collision-avoidance）

某些厂商（3Com）的交换机还提供这种厂商特定的转发技术。碰撞逃避转发技术通过减少网络错误繁殖，在高转发速率和高正确率之间选择了一条折衷的解决办法。

2) 延时：（Latency）

交换机延时是指从交换机接收到数据包到开始向目的端口复制数据包之间的时间间隔。有许多因素会影响延时大小，比如转发技术等等。采用直通转发技术的交换机有固定的延时。因为直通式交换机不管数据包的整体大小，而只根据目的地址来决定转发方向。所以，它的延时是固定的，取决于交换机解读数据包前6个字节中目的地址的解读速率。采用存储转发技术的交换机由于必须要接收完了完整的数据包才开始转发数据包，所以它的延时与数据包大小有关。数据包大，则延时大；数据包小，则延时小。

3) 治理功能：（Management）

交换机的治理功能是指交换机如何控制用户访问交换机，以及用户对交换机的可视程度如何。通常，交换机厂商都提供治理软件或满足第三方治理软件远程治理交换机。一般的交换机满足SNMP MIB I / MIB II统计治理功能。而复杂一些的交换机会增加通过内置RMON组（mini-RMON）来支持RMON主动监视功能。有的交换机还答应外接RMON探监视可选端口的网络状况。

4) 单/多MAC地址类型：（Single- versus Multi-MAC）

单MAC交换机的每个端口只有一个MAC硬件地址。多MAC交换机的每个端口捆绑有多个MAC硬件地址。单MAC交换机主要设计用于连接最终用户、网络共享资源或非桥接路由器。它们不能用于连接集线器或含有多个网络设备的网段。多MAC交换机在每个端口有足够存储体记忆多个硬件地址。多MAC交换机的每个端口可以看作是一个集线器，而多MAC交换机可以看作是集线器的集线器。每个厂商的交换机的存储体Buffer的容量大小各不相同。这个Buffer容量的大小限制了这个交换机所能够提供的交换地址容量。一旦超过了这个地址容量，有的交换机将丢弃其它地址数据包，有的交换机则将数据包复制到各个端口不作交换。

5) 外接监视支持：（Extendal Monitoring）

一些交换机厂商提供“监视端口”（monitoring port），答应外接网络分析仪直接连接到交换机上监视网络状况。但各个厂商的实现方法各不相同。

6) 扩展树：（Spanning Tree）

由于交换机实际上是多端口的透明桥接设备，所以交换机也有桥接设备的固有问题—“拓扑环”问题（Topology Loops）。当某个网段的数据包通过某个桥接设备传输到另一个网段，而返回的数据包通过另一个桥接设备返回源地址。这个现象就叫“拓扑环”。一般，交换机采用扩展树协议算法让网络中的每一个桥接设备相互知道，自动防止拓扑环现象。交换机通过将检测到的“拓扑环”中的某个端口断开，达到消除“拓扑环”的目的，维持网络中的拓扑树的完整性。在网络设计中，“拓扑环”常被推荐用于要害数据链路的冗余备份链路选择。所以，带有扩展树协议支持的交换机可以用于连接网络中要害资源的交换冗余。

7) 全双工：（Full Duplex）

全双工端口可以同时发送和接收数据，但这要交换机和所连接的设备都支持全双工工作方式。具有全双工功能的交换机具有以下优点：

1、高吞吐量（Throughput）：两倍于单工模式通信吞吐量。

2、避免碰撞（Collision Avoidance）：没有发送/接收碰撞。

3、突破长度限制（Improved Distance Limitation）：由于没有碰撞，所以不受CSMA/CD链路长度的限制。通信链路的长度限制只与物理介质有关。

现在支持全双工通信的协议有：快速以太网、千兆以太网和ATM。

8) 高速端口集成：（High-Speed Intergration）

交换机可以提供高带宽“管道”（固定端口、可选模块或多链路隧道）满足交换机的交换流量与上级主干的交换需求。防止出现主干通信瓶颈。常见的高速端口有：

FDDI：应用较早，范围广。但有协议转换花费。

Fast Ethernet / Gigabit Ethernet：连接方便，协议转换费用少；但受到网络规模限制。

ATM：可提供高速交换端口；但协议转换费用大。

ATM交换（ATM Switch）

随着ATM交换技术的发展，现在企业网络中越来越多在高速网络主干或边缘网络采用ATM交换技术。根据现有企业计算的发展要求，适应数据网络交换的技术趋势，我们有必要了解ATM。ATM的数据交换由一个一个固定长度的ATM信元组成。每个ATM信元都是53字节长（5个字节长的信头和48字节长的信体）。信头包括虚拟通路（VP）和虚拟电路（VC）标识等地址信息。ATM根据VP和VC来确定信元的发送源地址和接收目的地址。

ATM交换机中的连接分为永久虚拟电路（PVC）和交换虚拟电路（SVC）两种。PVC是在源地址与目的地址之间的永久性硬件电路连接。SVC是根据实时交换要求建立的临时交换电路连接。两者的最大区别是：PVC不论是否有数据传输，它都保持连接；而SVC在数据传输完成后就自动断开。两者的应用区别是：在通常的ATM交换中，有一些PVC用于保持信号和治理信息通讯，保持永久连接；而SVC主要用于大量的具体数据的传输。

ATM交换另一个特点是：ATM本身就是全双工的。发送数据和接收数据在不同虚拟电路中同时进行，保持双向高速通讯。为了满足以太网帧（Frames）与ATM信元（Cells）的相互通讯要求，ATM协议标准规定了针对数据应用的ATM适配层（ATM Adaption Layer），它工作在帧交换和信元交换之间，将以太帧的逻辑电路层的地址信息对应得转换为虚拟电路VC、虚拟通路VP地址信息，完成帧-信元转换和信元-帧转换工作。

ATM交换的广泛应用，也给交换网络的网络监视和治理带来了新的挑战。

虚拟局域网（VLAN）

交换技术的发展，也加快了新的交换技术（VLAN）的应用速度。通过将企业网络划分为虚拟网络VLAN网段，可以强化网络治理和网络安全，控制不必要的数据广播。在共享网络中，一个物理的网段就是一个广播域。而在交换网络中，广播域可以是有一组任意选定的第二层网络地址（MAC地址）组成的虚拟网段。这样，网络中工作组的划分可以突破共享网络中的地理位置限制，而完全根据治理功能来划分。这种基于工作流的分组模式，大大提高了网络规划和重组的治理功能。

在同一个VLAN中的工作站，不论它们实际与哪个交换机连接，它们之间的通讯就好象在独立的集线器上一样。同一个VLAN中的广播只有VLAN中的成员才能听到，而不会传输到其他的 VLAN中去，这样可以很好的控制不必要的广播风暴的产生。同时，若没有路由的话，不同VLAN之间不能相互通讯，这样增加了企业网络中不同部门之间的安全性。网络治理员可以通过配置VLAN之间的路由来全面治理企业内部不同治理单元之间的信息互访。交换机是根据用户工作站的MAC地址来划分VLAN的。所以，用户可以自由的在企业网络中移动办公，不论他在何处接入交换网络，他都可以与VLAN内其他用户自如通讯。

VLAN可以是有混合的网络类型设备组成，比如：10M以太网、100 M以太网、令牌网、FDDI、CDDI等等，可以是工作站、服务器、集线器、网络上行主干等等。

VLAN的治理需要比较复杂的专门软件，它通过对用户、MAC地址、交换机端口号、VLAN号等治理对象的综合治理，来满足整个网络的VLAN划分、监视等功能，以及其他扩展治理功能。现在比较通用的VLAN的划分方法是基于MAC地址。但也有一些厂商的交换机提供更多的VLAN划分方法：MAC地址、协议地址、交换机端口、网络应用类型和用户权限等等。

用户在选择交换机的同时，应当仔细考察选购的交换机的VLAN功能，根据自己企业的实际需要，选择满足要求而且治理方便的交换机。同时，应当非凡注重现在不同厂商的交换机的VLAN之间大多数是不兼容的。

ATM交换机通讯治理basic

1.为何需要通讯治理? 实现通讯策略：

a.将线路划分为小的通道

b.避免一个VC占用整个带宽，影响其它VC上的通讯

c.控制某一应用所能利用的带宽范围

d.匹配本地端口速率与远端端口速率,避免过载或负载不足

2.Cisco 8540 MSR与 8510 MSR (需加FC-PFQ或FC-PCQ特性卡)支持的通讯业务类型：

CBR(固定速率服务): 固定速率服务,始终工作于信元峰值速率（PCR: Peak Cell Rate）,网络已为之按PCR预留了带宽,应用于需要恒定带宽，延时要求高的应用，如未压缩的音视频流VBR(可变比特速率服务): 分为两种 VBR-RT和VBR-NRT:实时/非实时可变比特速率服务。前者适用于压缩后的音视频流，因为它们具有可变流量，要求时延小的特点; 后者适用于要求较高的非实时数据传输。

ABR(可用比特速率服务):ABR服务的速率由端节点与ATM网络通过RM（Resource Management）信元协商，可以随时增减，但一旦链路建立，将保证一个最低的速率(MCR)。

UBR(未确定比特速率服): 适用于对时延和抖动要求不太严格的数据通信业务。网络不保证传输信元的带宽，而只是尽最大努力来尝试传送。在cisco的扩展版本UBR+中,ATM网络试图保证一个最低传送速率(MCR)，但当网络阻塞严重时，MCR仍然不被保证。

上述业务类型之间的区别：传送时的优先级别不同的业务各不相同；保证的(预留的)带宽不同。例如VBR-NRT比UBR优先级高，前者有SCR保证而后者无。每一种服务都有自已的特性从而适用于不同的场合,例如UBR虽然延时大，无最低速率保证，与此时却保证了最大程序的统计复用(全部带宽由各种应用共享),且可以为它分配更长的队列。队列技术将丢包率降到最低，代价是增加了延时。

3. 配置方法:

a. 在全局配置模式下定义一个服务类

Switch(config)#atm connection-traffic-table-row index 333 ?

abr abr service category

cbr cbr service category

ubr ubr service category

vbr-nrt vbr-nrt service category

vbr-rt vbr-rt service category

Switch(config)#atm connection-traffic-table-row ubr pcr 20000 mcr 8000 cdvt 1024 ?

以上命令在全局模试下用上述命令定义一个序号为333的服务类,参数见后面的说明。

出厂时已经预定义了六个服务类:

Switch#show atm connection-traffic-table

Row Service-category pcr scr/mcr mbs cdvt

1 ubr 7113539 none none

2 cbr 424 none

3 vbr-rt 424 424 50 none

4 vbr-nrt 424 424 50 none

5 abr 424 0 none

6 ubr 424 none none

b. 在端口配置模式下,建立一个PVC并指定其服务类

Switch(config-if)#atm pvc 0 256 ?

cast-type Connection cast type

interface Interface name

pd Packet discard options

rx-cttr Receive connection traffic table row index

tx-cttr Transmit connection traffic table row index

upc Usage Paramter Control options

wrr-weight WRR weight applied for the output leg

通过rx-cttr和tx-cttr指定一个上文已定义的服务类，分别应用于发送和接收的情况。

例：

atm pvc 0 256 rx-cttr 333 tx-cttr 333

c. 具体参数：

I) CBR：有两个参数，第一个是PCR，单位：KBPS; 另一个是cdvt(Cell Delay Variation Tolerance ):指出可以在多久时间内连续转送信元，而无需严格按照时间间隙。命令：

atm connection-traffic-table-row [index row-index] cbr pcr rate [cdvt cdvt]

II) VBR-RT与VBR-NRT:用三个参数来描述：SCR 信元基本速率: 预计VC传送数据所需要的大致速率; PCR 信元峰值速率: VC可以达到的最高速率; MBS最大突发转输量: 设定VC会需要以最速率PCR传送多少KBPS后放缓。当通讯的速率在SCR以下时正常发送;超过SCR但小于PCR且不超过MBS的量也正常发送;超过PCR或突发超过MBS的量被视为违规的,按UPC(利用率参数控制)则处理。UPC有三种处理方法:drop (丢弃) tag (加标记) 或 pass (转发)。命令:

atm connection-traffic-table-row [index row-index] {vbr-rt vbr-nrt} pcr rate {scr0 scr10} scrval [mbs mbsval] [cdvt cdvtval]

scr0: 所有信元的CLP(cell loss priority)设为0，设为1时更可能被丢弃

scr10: 通讯流中的信元的CLP可以根据情况设为0或1

III) UBR:标准的UBR只有PCR参数，MCR是cisco的扩展(UBR+)。命令：

atm connection-traffic-table-row [index row-index] ubr pcr rate [cdvt cdvtval] [mcr mcrval]

IV) ABR:有个参数，分别是PCR和MCR。命令：

atm connection-traffic-table-row [index row-index] abr pcr rate [cdvt cdvtval] [mcr mcrval]

参考: Configuring Resource Management

Catalyst 4000, Catalyst 2948G, Catalyst 2980G升级

Step 1:

rommon 1 show interface

me1: inet 172.20.58.227 netmask 255.255.255.0 broadcast 172.20.58.255

rommon 2 show ip route

Destination Gateway Interface

----------------------- ----------------------- ---------

default 0.0.0.0 me1

Step 2: Set the default gateway, if needed.

rommon 3 set ip route default 172.20.58.1

Step 3:

rommon 5 set

PS1=rommon !

AutobootStatus=sUCcess

MemorySize=32

DiagBootMode=post

?=0

ROMVERSION=4.4(1)

WHICHBOOT=bootflash:cat4000.4-4-1.bin

BOOT=bootflash:cat4000.4-4-1.bin,1;

rommon 6 TFTPserver=172.20.59.67

!--- Setting TFTP server variable.

rommon 7 set

!---Verifying the setting.

PS1=rommon !

AutobootStatus=success

MemorySize=32

DiagBootMode=post

Tftpserver=172.20.59.67

?=0

ROMVERSION=4.4(1)

WHICHBOOT=bootflash:cat4000.4-4-1.bin

BOOT=bootflash:cat4000.4-4-1.bin,1;

Step 4: Netboot the system.

rommon 9 boot cat4000.4-4-1.bin

Step 5: After netbooting the system, you will get the switch console. Use the copy tftp Flash command to copy the valid image to the Flash

Cisco交换机设置点滴

Catalyst 1924/2820软件升级

一、使用TFTP server安装软件

通过网络为交换机更新软件,在服务器和交换机之间必须经由IP连接.

1.必须具有一台TFTP server(如运行TFTP server软件的PC机)和一台治理工作站(如一台PC机),并且可以通过console口治理交换机:

使用终端仿真程序(如win95的HyperTerminal)和RJ-45-to-RJ-45的连接电缆和适配器:

RJ-45-to-DB-9 female DTE 适配器(标记"Terminal"

RJ-45-to-DB-25 female DTE 适配器(标记"Terminal"

RJ-45-to-DB-25 male DCE 适配器(标记"Modem"

2.以下是通过TFTP server更新软件的步骤:

1)将Cisco Catalyst 1900/2820 软件存于治理工作站.

3)打开交换机,交换机正常启动.

4)在终端窗口显示治理菜单画面(以下为治理菜单).

Management Console Main Menu

Catalyst 1900 - Main Menu

[C] Console Settings

[S] System

[N] Network Management

[P] Port Configuration

[A] Port Addressing

[D] Port Statistics Detail

[M] Monitoring

Bridge Group

[R] Multicast Registration

[F] Firmware

RS-232 Interface

Usage Summaries

[H] Help

[X] Exit Management Console

Enter Selection:

5)如交换机未赋予IP地址,应该使用菜单赋予交换机IP addresss, subnet mask, 和default gateway.

6)确认交换机和TFTP server之间的连接正常. 例如:从服务器PING交换机.

7)进入Firmware配置菜单, 选择[S]选项,并键入TFTP server的IP地址.

Catalyst 1900 - Firmware Configuration

-----------------System Information------------

FLASH: 1024K bytes

V6.00

Upgrade status:

No upgrade currently in progress.

--------------------Settings------------------

[S] Server: IP address of TFTP server 0.0.0.0

[F] Filename for firmware upgrades

[A] Accept upgrade transfer from other hosts Enabled

--------------------Actions-------------------

System XMODEM upgrade [D] Download test subsystem (XMODEM)

[T] System TFTP upgrade [X] Exit to Main Menu

Enter Selection:

8)选择[F]选项,键入TFTP server上的交换机软件的名称.

9)选择[T]选项执行 TFTP进行软件更新.

10)在菜单的系统信息区检查更新状态显示验证软件更新过程.

当软件更新完毕后,交换机大约有1分钟不响应命令,然后交换机重新启动并使用新的软件.

二、使用XMODEM协议安装软件

你可以通过通过XMODEM协议使用治理站为交换机更新软件.

软件安装的过程依靠你使用的modem软件.

1.你必须具有一台治理工作站(如一台PC机),并且可以通过console口治理交换机:

使用终端仿真程序(如win95的HyperTerminal)和RJ-45-to-RJ-45的连接电缆和适配器:

RJ-45-to-DB-9 female DTE 适配器(标记"Terminal"

RJ-45-to-DB-25 female DTE 适配器(标记"Terminal"

RJ-45-to-DB-25 male DCE 适配器(标记"Modem"

你可以使用win95的HyperTerminal(支持XMODEM协议).

2.以下是通过XMODEM协议更新软件的步骤:

1)打开交换机,交换机正常启动.

2)启动终端仿真程序,显示治理菜单.

3)从控制台显示RS-232 Interface 配置菜单,输入波特率(2400, 9600, 19200, 38400, 57600), data bits=8, stop bits=1, parity=none

使用57600波特率安装软件大约花10分钟时间.

4)从RS-232 Interface菜单,选择[G]选项激活组设置用于console口.

5)治理站要匹配console口的设置.

6)进入Firmware配置菜单,选择选项使用XMODEM协议去安装软件.

7)在提示符下,选择Y启动软件安装过程.

8)在菜单的系统信息区检查更新状态显示验证软件更新过程.

当软件更新完毕后,交换机大约有1分钟不响应命令,然后交换机重新启动并使用新的软件.

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努力做一名真正拥有丰富实践经验和理论知识的互联网专家！

交换机虚拟网(Virtual LANs)的设置:

Catalyst 5000上实现VLAN划分及外部VLAN路由设置

分配VTP域(a VTP Domain)

将Cat5000加入域

指定中继端口(a Trunk)

Dynamic ISL

分配VLAN到端口

设置VLAN 20

配置Router

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注:存在三个VLAN,在VLAN之间通过Router做路由.

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分配VTP域

什么是VTP?

VTP是VLAN Trunk Protocol的简写,它提供每个设备 (router 或 LAN-switch)在中继端口(trunk ports)发送广播. 这些广播被发送到一个组播地址,并被所有相邻设备接收. 这些广播列出了发送设备的治理域,它的配置修订号,已知的VLAN, 及已知VLAN的确定参数.通过听这些广播,在相同治理域的所有设备都可以学习到在发送设备上配置的新的VLAN.使用这种方*,新的 VLAN只需要在治理域内的一台设备上建立和配置.信息会自动被相同治理域内的其它设备学到.

分配VTP域

首先分配VTP域名(a VTP domain name),在相同治理域内的交换机可以通过VTP协议互相学习VTP信息.

Cat5001 (enable) sho vtp domain

Domain Name Domain Index VTP Version Local Mode

-------------------------------- ------------ ----------- -----------

1 1 server

Advt Interval Vlan-count Max-vlan-storage Config Revision SNMP Traps

------------- ---------- ---------------- --------------- -----------

300 5 256 0 disabled

Last Updater

---------------

0.0.0.0

Cat5001 (enable)

Cat5001 (enable) set vtp domain cisco

VTP domain cisco modified

Cat5001 (enable) sho vtp domain

Domain Name Domain Index VTP Version Local Mode

-------------------------------- ------------ ----------- -----------

cisco 1 1 server

Advt Interval Vlan-count Max-vlan-storage Config Revision SNMP Traps

------------- ---------- ---------------- --------------- -----------

300 5 256 0 disabled

Last Updater

---------------

0.0.0.0

Cat5001 (enable)

--------------------------------------------------------------------------------

将Catalyst 5002加入域

需要将Catalyst 5002加入名为cisco的VTP治理域, 并设为VTP client,它将接收来自VTP server 的VTP配置及更新.

注重:Catalyst 5000系列交换机默认为VTP server.

cat5002 (enable)

cat5002 set vtp domain cisco mode client

指定中继端口(Trunk ports)

VLAN Trunk协议(VTP)只在中继口(ISL , LANE 和802.10)上传输,应在二个Catalyst5000

交换机间定义哪个口作为中继端口(Trunk port).

Inter-Switch Link (ISL) 中继用于Fast Ethernet和Gigabit Ethernet端口

IEEE 802.10中继用于FDDI/CDDI端口

LAN Emulation (LANE) 中继用于ATM 端口

Cat5001 (enable) set trunk 1/1 on

Port 1/1 mode set to on.

Cat5001 (enable)

Wed Jun 19 1996, 15:00:02 Port 1/1 has become trunk.

--------------------------------------------------------------------------------

Dynamic ISL

有了DISL(Dynamic ISL), 你不需要修改远端的Catalyst 5000;以下信息将显示在远端的Catalyst 5000.

Wed Jun 19 1996, 15:51:59 Port 1/2 has become trunk.

Cat5001 (enable) sho trunk

Port Mode Status

------- --------- ------------

1/1 on trunking

1/2 auto not-trunking

2/1-2 off not-trunking

5/1 auto not-trunking

5/2 auto not-trunking

5/3 auto not-trunking

5/4 auto not-trunking

5/5 auto not-trunking

5/6 auto not-trunking

5/7 auto not-trunking

5/8 auto not-trunking

5/9 auto not-trunking

5/10 auto not-trunking

5/11 auto not-trunking

5/12 auto not-trunking

Port Vlans allowed

------- ---------------------------------------------------------------------

1/1 1-1000

1/2 1-1000

2/1-2 1-1000

5/1 1-1000

5/2 1-1000

5/3 1-1000

5/4 1-1000

5/5 1-1000

5/6 1-1000

5/7 1-1000

5/8 1-1000

5/9 1-1000

5/10 1-1000

5/11 1-1000

5/12 1-1000

Port Vlans active

------- ---------------------------------------------------------------------

1/1 1

1/2 1

2/1-2 1

5/1 1

5/2 1

5/3 1

5/4 1

5/5 1

5/6 1

5/7 1

5/8 1

5/9 1

5/10 1

5/11 1

5/12 1

注重: DISL在Cisco IOS软件中不支持.

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分配VLAN到端口

Cat5001 (enable) set vlan 2 3/2-20

VLAN 2 modified.

VLAN 1 modified.

VLAN Mod/Ports

---- -----------------------

2 1/1

3/2-20

Cat5001 (enable) set vlan 20 5/1-6

VLAN 20 modified.

VLAN 1 modified.

VLAN Mod/Ports

---- -----------------------

20 1/1

5/1-6

Configure additional information for VLAN 20.

On the other Catalyst 5000 :

Cat5002 (enable) set vlan 2 4/1-2,5/6-12

VLAN 2 modified.

VLAN 1 modified.

VLAN Mod/Ports

---- -----------------------

2 1/2

4/1-3,4/5-23

5/6-12

Configure additional information for VLAN 20.

Cat5002 (enable) set vlan 20 5/1-5

VLAN 20 modified.

VLAN 1 modified.

VLAN Mod/Ports

---- -----------------------

20 1/2

5/1-5

Configure VLAN 20 on a VTP server.

--------------------------------------------------------------------------------

显示端口配置

Cat5001 (enable) show port

Port Name Status Vlan Level Duplex Speed Type

---- -------------------- ---------- ---------- ------ ------ ----- -----------

1/1 connected 1 normal half 100 100BaseTX

1/2 connected trunk normal half 100 100BaseTX

2/1 connecting 1 normal half 100 FDDI

2/2 connected 1 normal half 100 FDDI

4/1 inactive 2 normal half 10 10BaseT

4/2 inactive 2 normal half 10 10BaseT

4/3 inactive 2 normal half 10 10BaseT

4/4 notconnect 1 normal half 10 10BaseT

4/5 inactive 2 normal half 10 10BaseT

4/6

此时, VLAN 2 和VLAN 20 还未激活.所以在VLAN 2和VLAN 20的端口是inactive状态.

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设置VLAN 20

假如在网络里有VTP server和VTP clent,请在VTP server上设置VLAN 20

Cat5001 (enable) set vlan 20

VLAN 20 modified

这将激活在所有治理域cisco内的VLAN 20

Cat5001 (enable) sho vlan 20

VLAN Name Status Mod/Ports

---- -------------------------------- --------- ----------------------------

20 VLAN0020 active 1/1

5/1-6

VLAN Type SAID MTU Parent RingNo BridgeNo Stp Trans1 Trans2

---- ----- ---------- ----- ------ ------ -------- ---- ------ ------

20 enet 100020 1500 - - - - 0 0

--------------------------------------------------------------------------------

配置Router

conf t

interface FastEthernet0/0.1

encapsulation isl 20

ip address 1.1.1.1 255.255.255.0

interface FastEthernet0/0.2

encapsulation isl 2

ip address 2.2.2.1 255.255.255.0

interface FastEthernet0/0.3

encapsulation isl 1

ip address 172.16.80.1 255.255.255.0

Router eigrp 666

network 1.0.0.0

network 2.0.0.0

network 172.16.80.0

end

writ mem

DHCP SERVER迁移到6509交换机的MSFC

一位客户想把DHCP SERVER迁移到6509交换机的MSFC上,要求还挺复杂:

1.同时为多个VLAN的客户机分配地址

2.VLAN内有部分地址采用手工分配的方式

3.为客户指定网关、Wins服务器等

4.VLAN 2的地址租用有效期限为1天,其它为3天

5.按MAC地址为特定用户分配指定的IP地址

最终配置如下：

ip dhcp excluded-address 10.1.1.1 10.1.1.19 //不用于动态地址分配的地址

ip dhcp excluded-address 10.1.1.240 10.1.1.254

ip dhcp excluded-address 10.1.2.1 10.1.2.19

ip dhcp pool global //global是pool name，由用户指定

network 10.1.0.0 255.255.0.0 //动态分配的地址段

domain-name client.com //为客户机配置域后缀

dns-server 10.1.1.1 10.1.1.2 //为客户机配置dns服务器

netbios-name-server 10.1.1.5 10.1.1.6 //为客户机配置wins服务器

netbios-node-type h-node //为客户机配置节点模式（影响名称解释的顺利,如h-node=先通过wins服务器解释...）

lease 3 //地址租用期限: 3天

ip dhcp pool vlan1

network 10.1.1.0 255.255.255.0 //本pool是global的子pool, 将从global pool继续domain-name等option

default-router 10.1.1.100 10.1.1.101 //为客户机配置默认网关

ip dhcp pool vlan2 //为另一VLAN配置的pool

network 10.1.2.0 255.255.255.0

default-router 10.1.2.100 10.1.2.101

lease 1

ip dhcp pool vlan1_john //总是为MAC地址为...的机器分配...地址

host 10.1.1.21 255.255.255.0

client-identifier 010050.bade.6384 //client-identifier=01加上客户机网卡地址

ip dhcp pool vlan1_tom

host 10.1.1.50 255.255.255.0

client-identifier 010010.3ab1.eac8