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【网络工程】4.企业级交换机配置


接上篇《​​3、交换机原理​​》
之前我们讲解了从交换机的原理以及交换转发模式,本篇我们来进行实践,通过eNSP完成一个企业级交换机的配置。

在上一节我们已经了解了交换机的作用,他可以实现多台之间电脑的通信,我们下面就通过一个实例来看看数据是怎样进行转发的,一个企业的交换机是怎样使用的。

首先我们打开eNSP软件,然后选择交换机选项,然后选择下面四种交换机的其中一个(最下面那两个需要安装拓展包,之前我们都安装过,这里按照个人喜好进行选择),这里我们以S5700型号为例,拖到操作台上:

【网络工程】4.企业级交换机配置_ensp

然后我们选择3台PC电脑,使用自动连接给他连上(或者手动选择Copper网线):

【网络工程】4.企业级交换机配置_广播_02

【网络工程】4.企业级交换机配置_网络_03


然后全选后点击“启动”开机(交换机和PC电脑都开机):

【网络工程】4.企业级交换机配置_广播_04


开机完成后,分别给3台电脑配置IP地址(配置为相同网段,双击电脑图标即可进行配置),分别为“1.1.1.1”、“1.1.1.2”和“1.1.1.3”:

【网络工程】4.企业级交换机配置_ensp_05

然后我们要实现这3台电脑之间的通信。首先我们先用其中一台电脑ping一下其他电脑的ip地址。
注:这里来给新童鞋解释一下ping,ping命令的作用就是用来测试到达一个目标主机的连同性。

我们发现从1.1.1.1直接ping1.1.1.2和1.1.1.3都是可以直接ping通的:

【网络工程】4.企业级交换机配置_交换机_06


这就说明3台电脑直接连接交换机就能实现相互通信了。那它的原理是什么呢?交换机是怎么样给这3台电脑转发数据的呢?

我们来描述一下交换过程:
在这之前我们先了解一个概念,就是交换机工作在OSI参考模型中的第二层(数据链路层),因此它进行数据转发寻址,是通过MAC地址进行寻址,而不是IP地址(路由器是通过IP地址寻址,工作在OSI参考模型中的第三层)。

1、交换机接收数据包

首先1.1.1.1发送ping数据包时,首先数据包会到交换机,此时交换机首次接收到1.1.1.1发往1.1.1.2的数据。
发送到交换机的数据包,其中包含了ping的数据内容,以及目的地址的相关信息,这里的目的地址除了ip地址外,还包含了目的设备的MAC地址(因为交换机是以MAC地址进行转发的)。
这里就存在一个问题,PC1进行ping的时候,只是输入了1.1.1.2的ip地址,它并不知道MAC地址是什么,怎么包装带MAC地址的数据包发给交换机呢?
这里就用到一个叫ARP的协议技术,该协议的工作原理也十分简单,主要步骤如下:

(1)请求主机先发一个ARP请求包,该包用来请求目标主机的MAC地址;
(2)ARP请求包通过广播的形式,发给可通信范围内的所有主机;
(3)目标主机收到ARP请求后,回应请求主机,将自己的MAC封装后回传;
(4)请求主机收到ARP回传后,就知道目标ip对应的MAC地址了;
(5)请求主机将解析结果记录在ARP缓存表,下次使用就直接可以查表。

完成上面的ARP协议传输,请求主机就可以将目标主机的MAC地址封装到ping包中,发给交换机来进行数据交换。

我们打开PC1的ARP缓存表,可以看到之前缓存过的每个ip对应的MAC地址(如果为空,重新ping一下另两台电脑后再看):

【网络工程】4.企业级交换机配置_arp_07


这里可以看到之前通信过的ip对应的MAC地址的记录,下次再进行通信,就不用再先发ARP数据包了,可以直接按照缓存表封装MAC地址。

这里注意,路由器收到ARP协议数据包,会直接进行原样广播。

2、交换机分析数据包

交换机此时需要分析数据包的来源和目的地址,并分析目的地址该从哪个口出,判断怎么出就要使用到交换机的MAC地址表,它是记录了每个PC(电脑)或其他网络设备链接在哪个接口的表,交换机可以根据MAC地址表进行数据转发。

我们来MAC地址表的样式,我们打开交换机的控制台(双击交换机图标即可),输入“system-view”进入系统视图(这样才能对交换机进行各种操作),然后输入“display mac-address”来查看MAC地址表(输入命令的前几个字母,按住Tab键系统会自动补全命令):

【网络工程】4.企业级交换机配置_ensp_08


注:如果看不到MAC地址表,是因为交换机已经刷新MAC地址表了(有一段时间没有操作,MAC地址表就会被刷新掉,此时需要我们重新ping一下两台电脑,再回来看MAC地址表)。

我们可以看到MAC地址表是一堆英文,我们逐一来讲解,首先这个“Port”列代表的是交换机的端口,GE0/0/1代表的是1号口,其他的代表的是2号口和3号口。

而“MAC address”列代表的是连接这些端口的网络设备(这里是我们的3台电脑)的MAC地址。

那么什么是MAC地址呢?MAC地址是网络设备(这里是我们的电脑)的网卡的标识,每一个网卡都有一个MAC地址。所以我们看到的3个MAC就是我们3台电脑网卡的MAC地址。

MAC地址表就可以帮助交换机找到数据包的目的地址。

3、交换机进行数据包的发出

交换机在分析完MAC地址表后,会根据情况作出以下两种操作:
(1)MAC地址表存在PC1发出的数据包的目的网卡的MAC地址
此时交换机就按照MAC地址表上目的网卡MAC地址对应的Port端口,将数据包从相应端口发出。
(2)MAC地址表为空,或MAC地址表不存在PC1发出的数据包的目的网卡的MAC地址
此时交换机需要进行泛洪,即向所有端口发送一个寻址数据包,等待各个单口回传响应信息,并更新MAC地址表。
此时交换机再从MAC地址表上查询目的MAC地址,发现是在2号端口,则把数据包发到2号端口。

下面就是情况(2)的时候,整个传递的过程:

【网络工程】4.企业级交换机配置_交换机_09

【网络工程】4.企业级交换机配置_广播_10

【网络工程】4.企业级交换机配置_网络_11

【网络工程】4.企业级交换机配置_交换机_12

下一篇我们来学习路由器的相关知识。


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