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網橋、交換機和路由器

目錄

​​網橋​​

​​交換機​​

​​VLAN​​

​​交換原理​​

​​交換機的接口模式​​

​​Tag和Pvid​​

​​端口隔離和端口安全​​

​​華為模拟器中的配置 ​​

​​三層交換機 ​​

​​路由器​​

​​無線路由器 ​​

網橋、交換機和路由器

網橋

網橋是一種鍊路層産品，能夠記錄終端主機的MAC位址和端口的對應，生成CAM表。網橋能夠進行沖突域隔離，有效的提高網絡帶寬使用率，不同接口之間的資料不會互相沖突。

網橋的缺點：接口比較有限，預設是兩個接口，對網絡的沖突域隔離比較有限，網橋沒有專用的硬體而是采用CPU來處理資料，是以處理速度相對較慢

交換機

交換機(Switch)是網橋演變過來的，是以也是一種鍊路層産品，交換機一般是用在區域網路内資料傳送，但是也有廣域網交換機。交換機可以隔離沖突域，但是不能隔離廣播域。

交換機相比網橋，主要有幾個優勢：

  • 接口數量更多
  • 采用專用的ASIC硬體晶片進行高速轉發，是以速度更快
  • 能夠進行VLAN隔離(不僅僅可以隔離沖突域，通過VLAN可以隔離廣播域)

VLAN

VLAN(Virtual Local Area Network)虛拟區域網路，一個VLAN就是一個廣播域，VLAN之間的通信是通過三層路由實作的。

設計二層VLAN時，應保證全局所有交換機VLAN資訊都一緻，VLAN可以隔離廣播域

turnk通道在傳輸不同VLAN時，會在資料幀的中加入802.1Q資料，裡面包含有VLAN的資訊，以區分不同VLAN

網橋、交換機和路由器

交換原理

轉發決策

交換機的轉發決策有三種操作：丢棄、轉發和擴散。

  • 丢棄：當本端口下的主機通路已知本端口下的主機時丢棄。
  • 轉發：當某端口下的主機通路已知某端口下的主機時轉發。
  • 擴散：當某端口下的主機通路未知端口下的主機時要擴散。

每個操作都要記錄下發包端的源MAC位址，然後放入CAM表，以備其它主機的通路

生存期

生存期是端口位址清單中表項的壽命。每個表項在建立後開始進行倒記時，每次發送資料都要重新整理記時。對于長期不發送資料的主機，其MAC位址的表項在生存期結束時删除。是以端口位址表記錄的總是最活躍的主機的MAC位址。

網管功能

一台交換機所支援的管理程度反映了該裝置的可管理性與可操作性。帶網管功能的交換機可對每個端口的流量進行監測，設定每個端口的速率，關閉/打開端口連接配接。通過對交換機端口進行監測，便于對網絡業務流量的區分和迅速進行網絡故障定義，提高了網絡的可管理性。

交換機的接口模式

交換機的端口有三種模式：Access、Trunk、Hybrid

  • Access類型的端口隻能屬于一個VLAN，一般用于連接配接主機
  • Trunk類型的端口可以允許多個VLAN通過，可以接收和發送多個VLAN的封包，一般用于和交換機或路由器之間連接配接的端口
  • Hybrid類型的端口可以允許多個VLAN通過，可以接收和發送多個VLAN的封包，可以用于交換機之間連接配接，也可以用于連接配接使用者的計算機

注：Hybrid端口和Trunk端口在接收資料時，處理方法是一樣的，唯一不同之處在于發送資料時：Hybrid端口可以允許多個VLAN的封包發送時不打标簽，而Trunk端口隻允許預設VLAN的封包發送時不打标簽。

從access口進入的資料幀會加入VLAN tag資訊，從access口出去的資料幀會去除VLAN tag

trunk接口的預設VLAN

  • Access端口隻屬于1個VLAN，是以它的預設VLAN就是它所在的VLAN，不用設定
  • Hybrid端口和Trunk端口屬于多個VLAN，是以需要設定預設VLAN ID。預設情況下，Hybrid端口和Trunk端口的預設VLAN為VLAN 1
  • 當端口接收到不帶VLAN Tag的封包後，則将封包轉發到屬于預設VLAN的端口。當端口發送帶有VLAN Tag的封包時，如果該封包的VLAN ID與端口預設的VLAN ID相同，則系統将去掉封包的VLAN Tag，然後再發送該封包。

注：對于華為交換機預設VLAN被稱為“Pvid Vlan”，對于思科交換機預設VLAN被稱為“Native Vlan"。所有接口的預設VLAN一定要相等 

Tag和Pvid

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注：trunk預設放行本地已經建立的VLAN,所有trunk接口的pvid必須都相等

PC1和PC4通信(當trunk接口的pvid != 10)

pc1發送消息從g0/0/1口進入LSW1，進入LSW1後，交換機給資料包中加入tag(包含VLAN資訊)。然後從g0/0/2口發給LSW2的g0/0/2口，再從LSW2的g0/0/3口發給LSW3的g0/0/3口，進入LSW3中。這之間資料包一直含有tag資訊。然後LSW3将資料包的tag資訊剝除，從g0/0/1口發出到達PC4

PC1和PC4通信(當trunk接口的pvid=10)

pc1發送消息從g0/0/1口進入LSW1，進入LSW1後，交換機給資料包中加入tag(包含VLAN資訊)。然後從g0/0/2口發出，因為pvid=10，是以把tag資訊剝除，到達LSW2的g0/0/2口進入LSW2中，因為pvid=10，又加入了tag資訊，從LSW2的g0/0/3口發出又把tag資訊剝除了，進入LSW3的g0/0/3口，又加入了tag資訊。然後再剝除資訊後從LSW3的g0/0/1口發出給PC4(在交換機内一直是有tag資訊的，線上路上一直是沒tag資訊的)

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端口隔離和端口安全

端口隔離

端口隔離可以實作同一個VLAN内的端口之間的隔離，可以設定同一個VLAN内的不同端口同處于一個group，那麼同一個組内的端口都不可以通信。

在華為模拟器中，端口隔離有兩個模式： all 和 l2

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端口隔離的設定

進入該端口下: [Huawei-GigabitEthernet0/0/1] port-isolate enable group 2

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如圖，PC1、PC2、PC3都處于VLAN10中，PC1、PC2在group2中、PC3在group1中。那麼PC1不能和PC2通信，PC3可以和PC1、PC2通信

端口安全

端口安全是允許該端口最大的max位址數量，超過該數量後，實施保護政策

端口安全的三種措施： protect 、restrict 、shutdown

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[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] port-security enable
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] port-security max-mac-num 2
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] port-security mac-address sticky
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] port-security protect-action shutdown

如圖，給交換機的G0/0/1口設定端口安全，設定最多隻能儲存兩個MAC位址，當PC3插入hub與其他主機通信時，交換機的G0/0/1端口會被關閉

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華為模拟器中的配置  

建立多個VLAN ：vlan batch 10  20
設定端口類型：port link-type access/trunk/hybrid
放行所有VLAN：port trunk allow-pass vlan all
設定交換機trunk接口的pvid：port trunk pvid vlan 10
 
給g0/0/0建立子接口: interface GigabitEthernet 0/0/0.10
讓子接口識别vlan10的資料幀和對資料幀加tag：[Huawei-GigabitEthernet0/0/0.10] dot1q termination vid 10
讓子接口支援arp廣播：[Huawei-GigabitEthernet0/0/0.10]  arp broadcast enable

三層交換機 

三層交換機是二層交換+三層路由，相當于是在二層交換機基礎上，增加了路由引擎。

三種轉發技術：

  • 程序交換
  • 快速交換，一次路由，多次交換，思想是，某一個流量的第一個封包，需要通過路由引擎進行處理，處理之後 ，轉發決定會被緩存在ASIC硬體晶片中，後續流量直接通過ASIC晶片進行快速轉發。如果識别同一條資料流（辨別資料流的五元組：源目IP、源目端口、協定号）
  • CEF轉發 硬體晶片會自動産生轉發表（無關乎流量），所有流量的處理都通過硬體晶片來完成，是最快的轉發技術。

交換機的所有接口為二層接口，在配置網關位址時，不能直接在實體接口下配置。那麼我們可以針對不同的vlan，配置虛拟接口，比如，針對vlan10，配置虛拟接口，interface vlan 10 .

 但是要注意到三層交換機并不能完全取代路由器，因為它主要是為了實作處于兩個不同子網的Vlan進行通訊，而不是用來作資料傳輸的複雜路徑選擇

網橋、交換機和路由器
分别進入vlan10和vlan20，配網關位址即可
[LSW1] int vlan 10
[LSW1-Vlanif10] ip add 192.168.1.254  24
[LSW1] int vlan 20
[LSW1-Vlanif10] ip add 192.168.2.254  24

路由器

路由器(Router)

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無線路由器

WLAN系統一般由 AC(接入控制器)  和 AP(Access Point無線接入點）組成。

  • AP:為AccessPoint簡稱，一般翻譯為“無線通路節點”，它是用于無線網絡的無線交換機，也是無線網絡的核心。無線AP是移動計算機使用者進入有線網絡的接入點，主要用于寬帶家庭、大樓内部以及園區内部，典型距離覆寫幾十米至上百米，目前主要技術為802.11系列。大多數無線AP還帶有接入點用戶端模式（APclient），可以和其它AP進行無線連接配接，延展網絡的覆寫範圍。
  • AC：它是指無線接入控制伺服器(AC)，接入控制器(AC)無線區域網路接入控制裝置，負責把來自不同AP的資料進行彙聚并接入Internet，同時完成AP裝置的配置管理、無線使用者的認證、管理及寬帶通路、安全等控制功能
資料 MAC位址 資料幀
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