【网络】交换机基本原理与配置

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思科主要交换机设备有：Cisco 2906系列、Cisco 3560系列、Cisco 4500系列、Cisco 6500系列。

交换机工作原理

    交换机在接收到数据帧以后，首先、会记录数据帧中的源 MAC 地址和对应的接口到 MAC 表中，接着、会检查自己的 MAC 表中是否有数据帧中目标 MAC 地址的信息，如果有则会根据 MAC 表中记录的对应接口将数据帧发送出去 (也就是单播)，如果没有，则会将该数据帧从非接受接口发送出去 (也就是广播，或者泛洪 Flood)。

交换机的三个主要功能

• 学习：以太网交换机了解每一端口相连设备的 MAC 地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的 MAC 地址表中。
• 转发 / 过滤：当一个数据帧的目的地址在 MAC 地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播 / 组播帧则转发至所有端口)。
• 消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。

交换机接口的双工模式

    单工：数据传输是指两个数据站之间只能沿单一方向传输数据。

    半双工：数据传输使两个数据站之间可以实现双向数据传输，但是不能同时进行。

    全双工：数据传输是在两个数据站之间可双向且同时进行数据传输的模式。

交换机命令行模式

    Cisco交换机包括四种不同的命令行模式，每种命令行模式下所支持的命令也有所不同。

3.1. 用户模式

    启动交换机后按Enter键（回车），进入的就是用户模式，在用户模式下的限制很大，只能查看一些统计信息。命令提示符如下：

Switch>

3.2. 特权模式

    特权模式顾名思义，有一定的特权（但不多），在用户模式下输入enable或简写en命令，就能进入特权模式，在该模式下可以修改Cisco设备的配置。命令提示符如下：

Switch>enable
Switch#

3.3. 全局配置模式

    全局配置模式，可以修改大多数的配置，例如修改设备名称。在特权模式下输入config terminal或简写conf t 命令，就可以进入全局匹配置模式。命令提示符如下：

Switch#config terminal
Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.
Switch(config)#

3.4. 接口模式

    针对接口设置，查看自己的接口信息等。在全局配置模式输入interface fastethernet 0/1 或简写int f0/1就可以进入接口模式。命令解释如下：

interface ：进入接口模式的关键字

fastethernet：接口类型，表示快速以太网，及百兆位以太网。

0/1：0表示模块号，也就是第0块模块；1 表示端口号。

Switch(config)#interface fastethernet 0/1
Switch(config-if)#

3.5.退出模式方法

exit：表示退回上一个模式。

end：表示到特权模式（快捷键Ctrl+z等同）。

disable：从特权模式回到用户模式。

实例如下：

Switch(config-if)#exit
Switch(config)#exit
Switch#
disable
Switch>en
Switch#conf t
Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.
Switch(config)#int f0/1
Switch(config-if)#end
Switch#

    四种模式的进入有很明显的层次关系，想要进入全局模式就必须先进入特权模式不能直接跳到全局模式。退出的话只有end命令可以跳到特权模式，其他都是一层一层退出。

交换机常见命令

帮助命令

1.1. ”？“的用法

    显示该模式下的所有命令及注释，按空格翻页，按回车下一行，q退出。也可以使用命令后加？查看该命令后的参数。

Switch#?
Exec commands:
  clear       Reset functions
  clock       Manage the system clock
  configure   Enter configuration mode
  connect     Open a terminal connection
  copy        Copy from one file to another
  debug       Debugging functions (see also 'undebug')
  delete      Delete a file
  dir         List files on a filesystem
#省略部分内容
Switch(config)#int ?
  Ethernet         IEEE 802.3
  FastEthernet     FastEthernet IEEE 802.3
  GigabitEthernet  GigabitEthernet IEEE 802.3z
  Port-channel     Ethernet Channel of interfaces
  Vlan             Catalyst Vlans
  range            interface range command

1.2. Tab键

    这个用法就很简单了，它表示自动补全，为了命令的正确或者忘记命令；甚至简写就是默认使用Tab补全的，当然也可以不补全，一样会生效。

Switch(config)#interface f                                  #敲到f的时候按Tab键
Switch(config)#interface fastEthernet                       #自动补充命令

1.3. 常用的快捷键

Ctrl+A ：光标移动命令行的开始位置

Ctrl+E ：光标移动到命令行结束位置

常用命令介绍

2.1. hostname

用于配置主机名，可简写为host

Switch(config)#host sw1
sw1(config)#

2.2. show version

    用于显示系统ios名称及版本信息，可简写为sh ser（注意：在用户或特权模式，如果在全局模式需要在命令前加do）

sw1#sh ver
Cisco Internetwork Operating System Software
IOS (tm) C2950 Software (C2950-I6Q4L2-M), Version 12.1(22)EA4, RELEASE SOFTWARE(fc1)
Copyright (c) 1986-2005 by cisco Systems, Inc.
Compiled Wed 18-May-05 22:31 by jharirba
Image text-base: 0x80010000, data-base: 0x80562000
​
ROM: Bootstrap program is is C2950 boot loader
Switch uptime is 54 minutes, 37 seconds
System returned to ROM by power-on
#省略部分内容

交换机的基本配置

    拓扑如下：根据下图搭建设备，pc配置：单击pc，点击Desktop，选择IP configuration配置网络，Command Prompt用来测试网络是否连接。

3.1. 查看MAC地址

dynamic：可选参数，可以使交换机只显示动态学习到的MAC地址。

sw1#show mac-address-table dynamic 
          Mac Address Table
-------------------------------------------
​
Vlan    Mac Address       Type        Ports
----    -----------       --------    -----
​
   1    000a.4104.9674    DYNAMIC      Fa0/2
   1    000c.8543.920e    DYNAMIC      Fa0/3
   1    0090.0c10.88d8    DYNAMIC      Fa0/1

Vlan：默认vlan1。

MAC Address：交换机获取到的MAC地址。

Type：交换机获取MAC地址信息的方式。

Ports：MAC地址对应的交换机接口编号。

配置接口的双工模式及速率

4.1. 指定接口的双工模式

命令格式如下：

    duplex {full | half | auto }

duplex：配置双工模式的关键字。

full：将接口的双工模式指定为全双工。

half：将接口的双工模式指定为半双工。

auto：：将接口的双工模式指定为自动协商。

配置实例：打开两台交换机，分别指定为全双工和半双工。

sw1(config)#int f0/1
sw1(config-if)#duplex full
​
sw2(config)#int f0/1
sw2(config-if)#duplex half

    在实验环境中，双工不匹配，也可能ping通网络，这是因为通信量小。工作环境中，交换机的链路会很繁忙，可能会出现很严重的丢包现象。

如果ping不同，这里把sw1修改成半双工，这样就可以ping通了。

sw1(config)#int f0/1
sw1(config-if)#duplex half 

4.2. 指定接口的通信速率

命令格式如下：

    speed {10 | 100 | 1000 | auto }

speed：配置接口速率的关键字。

10/100/1000：为借口配置具体速率值。

auto：接口与对端自动协商通信速率。

配置实例：指定sw1接口速率10，sw2接口速率100

sw1(config)#int f0/1
sw1(config-if)#speed 10
​
sw2(config)#int f0/1
sw2(config-if)#speed 100

这是通过ping命令，发现两台交换机无法正常通信。

查看sw1交换机接口的双工模式和通信速率

sw1(config-if)#do sh int f0/1
FastEthernet0/1 is down, line protocol is down (disabled)
  Hardware is Lance, address is 0060.5c33.7d01 (bia 0060.5c33.7d01)
 BW 10000 Kbit, DLY 1000 usec,
     reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
  Encapsulation ARPA, loopback not set
  Keepalive set (10 sec)
  Half-duplex, 10Mb/s
#省略部分内容

下面把两个交换机的双工模式和速率修改为auto

sw1(config)#int f0/1
sw1(config-if)#duplex auto
sw1(config-if)#speed auto
​
sw2(config)#int f0/1
sw2(config-if)#duplex auto
sw2(config-if)#speed auto

然后在查看sw1交换机的接口，可以看到自动协商为全双工，通信速率协商为100。

sw1(config-if)#do sh int f0/1
FastEthernet0/1 is up, line protocol is up (connected)
  Hardware is Lance, address is 0060.5c33.7d01 (bia 0060.5c33.7d01)
 BW 100000 Kbit, DLY 1000 usec,
     reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
  Encapsulation ARPA, loopback not set
  Keepalive set (10 sec)
  Full-duplex, 100Mb/s
#省略部分内容