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一、以太网基础
（1）以太网技术
以太网 主要用于局域网 ，工作在链路层
向上提供链路数据传输服务 ，向下需要为物理层作为传输数据流的基础
以太网数据链路层分：LLC子层和MAC子层
以太网物理层分：PLS、PCS、PMA
以太网目前的基本标准：1985年，IEEE正式推出标准以太网802.3 10Base-5的标准
标准以太网（10Mbps）：
| 以太网技术 | 传输介质 | 传输距离 |
|---|---|---|
| 10Base-5 | 粗同轴电缆 | 500m |
| 10Base-2 | 细同轴电缆 | 185m/200m |
| 10Base-T | 双绞线 | 100m |
| 10Base-F | 光纤 | 2km/10km |
红外线属于无线传输介质，不用于标准有线以太网
MAC地址为48位二进制数，常用12位十六进制数表示
1、对于单播和广播，可接收的MAC地址 包括：本卡 MAC地址、广播 地址和本机所属组播地址
2、以太网流量控制
以太网集线器 ：外面（物理上）像星型拓扑，内部（逻辑上）采用总线结构 ，任意时间只允许一台主机占用总线 。集线器连接的设备共享一个冲突域 和共享一个广播域
以太网交换机：每个端口对应一个冲突域
注意：星型拓扑不一定都是共享总线（集线器是个例）
以太网交换机的作用：
1、隔离冲突域，避免冲突域过大；
2、进一步扩大物理连接范围；
3、提升以太网带宽利用率，增加吞吐量；
4、可适应不同的速率和不同的双工状况
多模光纤 ：粗，可传输多种不同波长 不同角度的光，内层折射率更大，传输距离短，成本低
单模光纤 ：传输单一波长 的激光，传输距离长，成本高
光缆 是数据传输中最有效的一种传输介质
以太网按速率分------以太网主流类型：
- 标准以太网（10Mbps）
- 快速以太网（100Mbps）
- 千兆位以太网（1000Mbps）
- 万兆位以太网（10Gbps）
10Base-T 以太网核心设备：双绞线、网卡、集线器、中继器、交换机
（2）以太网交换机工作原理
作用：在局城网 中，负责在主机之间快速转发数据帧
以太网 分类：
1、共享式以太网：所有的终端主机都处于同一个冲突域（总线、集线器）
2、交换式以太网：交换机的每个端口处于独立的冲突域中，终端主机独占端口的带宽
二层交换机与集线器的不同之处：
1、交换机工作在数据链路层，集线器工作在物理层 ，交换机能够根据数据帧中的MAC地址进行精准单播转发，而集线器收到数据会广播到所有端口；
2、交换机隔离冲突域，而集线器所有端口同属于一个冲突域；
补充：三层交换机：同时具备二层转发 + 三层 IP 路由功能，同时工作在数据链路层 + 网络层。
1、集线器是多端口中继器
2、网桥是工作在数据链路层（二层），比如二层交换机
- 中继器/集线器/Hub：只管放大信号 → 物理层
- 二层交换机：识别 MAC 帧 → 数据链路层
- 路由器：识别 IP 地址 → 网络层
路由器和三层交换机隔离广播域：广播帧只会在自己的广播域中传播
MAC地址表的自学习过程
1、获取帧中的源MAC地址和端口号，
2、根据帧的目的MAC地址，通过查找MAC表找到对应的端口，转发出去，如果没有找到对应端口，就是 除了接收到帧的端口，广播转发
注意：交换机仅能对单播帧做转发过滤
**（3）**以太网接口配置
[H3C]interface GigabitEthernet1/0/1
[H3C-GigabitEthernet1/0/1]duplex full/half #设置全/半双工模式
[H3C-GigabitEthernet1/0/1]speed 100 #设置速率为100Mbps
[H3C-GigabitEthernet1/0/1]shutdown
[H3C-GigabitEthernet1/0/1]undo shutdown
[H3C]display interface GigabitEthernet1/0/1 #查看接口显示状态
full-duplex mode 全双工模式
autonegatiation 自协商模式
force link 强制模式以太网交换机MAC地址学习
[SW]dis mac-address #查看mac地址表
#添加静态mac地址表项
[SW]mac-address static MAC地址 interface GigabitEthernet 1/0/2 VLAN 1MAC地址映射表的形成方式（2种）：交换机自学习，手动添加静态映射表项
MAC地址表，动态学习和静态表项有什么区别：
1、State一个是显示learned ，另一个显示Static
2、动态的MAC是交换机自学习得到的，有老化时间，超时就会老化删除，且接口断开之后也会自动删除该MAC地址；换接口也会重新学习更新新端口
3、手动配置的静态MAC地址会永久保存在配置文件中，不会老化，也不会被动态学习覆盖，也不会因为接口down而删除
二、VLAN
1、什么是VLAN？
VLAN（虚拟局域网）：在一台物理交换机上，通过软件逻辑划分出多个虚拟局域网，实现逻辑隔离
2、为什么要用VLAN?
交换机的缺点：交换机在进行局域网互联时无法限制广播的问题，广播帧在广播域中传播，占用网络带宽，降低设备性能。
因此把一个物理局域网划分成多个虚拟局域网（VLAN），隔离广播域，抑制广播风暴。
局域网中的广播风暴问题：
解决办法：1、用路由器来隔离广播域；2、用VLAN隔离广播
VLAN的优点：
- 有效控制广播域范围
- 增强局域网的安全性
- 灵活构建虚拟工作组
VLAN的核心作用
1、在局域网中隔离广播域，抑制广播风暴；
2、不同 VLAN 之间二层无法直接通信
3、简化网络管理，按部门、业务分组管理
4、减少带宽浪费，广播、组播流量只在本 VLAN 内转发，不占用其他 VLAN 带宽。
VLAN最大编号是4094
VLAN的划分（4种）：可基于端口 划分、基于协议 、基于子网 、MAC地址
默认情况下，交换机上所有端口属于VLAN 1
**3、**VLAN的基本工作原理
交换机用VLAN标签来区分不同VLAN的以太网帧
1、单交换机（不配任何链路类型）VLAN标签操作：在进入交换机端口时，附加缺省VLAN标签，出交换机端口时，去掉VLAN标签
2、Access链路类型端口：
在进端口 时，如果不带标签 ，就加上缺省VLAN标签；如果带标签 ，只允许缺省VLAN通过 ，仅接收和发送一个VLAN（即PVID）的数据帧
出交换机端口 时，会去掉所有标签，以无标签形式转发
所以，Access链路只能承载不带VLAN的数据帧
一般用于交换机------用户设备
3、跨交换机VLAN标签操作 ------Trunk链路类型端口：
进端口 ，如果不带标签，就加上缺省VLAN标签；如果带标签，必须在permit允许列表中才能接收。允许多个VLAN通过，可以接收和发送多个VLAN的数据帧
出端口，缺省VLAN的以太网帧出端口时需要被剥离 VLAN 标签，不带标签转发；其他的标签都保留标签转发
一般用于交换机------交换机连接
4、Hybrid链路类型端口：
进端口，如果不带标签，就加上缺省VLAN标签；如果带标签，必须在untagged和tagged的允许列表中才能接收。允许多个VLAN通过，可以接收和发送多个VLAN的数据帧。
出端口 ，tagged列表保留标签转发，untagged列表玻璃标签转发 。可以自定义 ：tagged的VLAN带标签转发 、untagged的剥除标签转发
注：Hybrid端口和Trunk端口的不同之处在于：
Hybrid端口允许多个VLAN的以太网帧不带标签（untagged）
Trunk端口只允许缺省VLAN的以太网帧不带标签
4、VLAN配置
Access链路端口、Trunk链路端口和Hybrid链路端口的基本配置
# VLAN基本配置
1、创建vlan并进入vlan视图
[sw1]vlan 10
2、将指定端口加入到当前vlan中
[sw1-vlan10]port g0/0
#配置access端口
[SW]vlan 10
[SW]quit
[SW]int g1/0/1
port access vlan 10
#配置Trunk端口
1、配置端口的链路类型为Trunk类型
[sw1-Ethernet1/0/1]port link-type trunk
2、允许指定的Vlan通过当前Trunk端口
[sw1-Ethernet1/0/1]port trunk permit vlan 10,20,30或者all
3、设置Trunk端口的缺省vlan
[sw1-Ethernet1/0/1]port trunk pvid vlan 10
#配置Hybrid端口
1、配置端口的链路类型为Hybrid类型
[sw1-Ethernet1/0/1]port link-type hybrid
2、允许指定的vlan通过当前hybrid端口
[sw1-Ethernet1/0/1]port hybrid vlan 10,20 tagged/untagged
3、设置Hybrid端口的缺省Vlan
[sw1-Ethernet1/0/1]port hybrid pvid vlan 10三、生成树协议
局域网高级配置：生成树协议STP 和交换机的链路聚合
stp的作用
- 通过阻断冗余链路 来消除桥 接网络中可能存在的路径回环
- STP通过选举根桥 和阻塞冗余端口来消除环路
- 当前路径发生故障时，激活冗余备份链路，恢复网络连通性
STP概述
STP （Spanning Tree Protocol，生成树协议 ）是用于在**局域网中消除数据链路层"物理环路"**的协议。
- 通过在桥之间交换BPDU（Bridge Protocol Data Unit，桥协议数据单元），来保证设备完成生成树的计算过程 。
- BPDU包含的信息：根桥ID、根路径开销、指定桥ID、指定端口ID
- 注意：一旦出现一台BID 更小（更优） 的交换机，全网立刻重新选举，新设备直接抢占成为新根桥，引发全网 STP 拓扑震荡
一、STP生成树的生成过程
1、选根桥
桥ID=桥优先级+桥MAC地址组成，桥ID小的桥被选举为根桥
根桥上的所有端口为指定端口DP ，Forwarding状态接收并转发数据和BPDU
2、选根端口RP
在每一个非根桥上选举根路径开销最小的端口 为根端口 RP，也是Forwarding状态
3、选指定端口DP
每个物理段选出根路径开销最小的桥 作为指定桥（DB） ，连接指定桥的端口为指定端口（DP），Forwarding状态
4、阻塞剩余端口
不是根端口和指定端口的其余端口被STP置为阻塞状态AP，Blocking状态，只监听BPDU报文，不转发数据
额外情况：
在根路径开销相同时，所连网段指定桥ID最小的端口为根端口
在根路径开销相同时，桥ID最小的桥被选举为物理段上的指定桥，连接指定桥的端口为指定端口
在根路径开销、指定桥ID都相同的情况下，所连指定端口ID小的端口为根端口
端口状态：
| 端口状态 | BPDU | 转发用户数据 | |
|---|---|---|---|
| Disabled（禁用） | 没有开启STP功能 | 不收发 | 转发 |
| Blocking（阻塞） | 非指定端口或者根端口 | 只收不发 | 不 |
| Listening（监听） | 收发 | 不 | |
| Learning（学习） | 收发 | 不 | |
| Forwarding（转发） | 指定端口或者根端口 | 收发 | 转发 |
端口状态转移：
端口被选为指定端口或根端口后，需要从Blocking状态经Listening和Learning才能到Forwarding状态，默认的Forwarding Delay时间是15秒
中间两个不稳定状态：Listening和Learning
stp生成树的缺点/不足 ：端口从阻塞状态进入转发状态必须经历两倍的Forwarding Delay时间；如果网络中的拓扑结构变化频繁，网络会频繁地失去连通性
RSTP（快速生成树协议） ，是STP协议的优化版，RSTP具备STP的所有功能，RSTP可以实现快速收敛 （在某些情况下，端口进入转发状态的延时大大缩短，从而缩短了网络最终达到拓扑稳定所需要的时间）
STP、RSTP的问题：
Trunk链路上实际上运行着多个VLAN；所有VLAN共用一棵生成树；无法实现不同VLAN在多条Trunk链路上的负载分担
PVST ：每个VLAN上运行一个STP或者RSTP协议 ，不同VLAN之间的生成树完全独立
MSTP（多生成树协议）：将多个VLAN捆绑到一个实例 ，每个实例生成独立的生成树 ，在多条Trunk链路上实现VLAN级负载分担
MSTP、PVST具有RSTP的快速收敛，同时又具有负载分担机制
MSTP兼容STP和RSTP
STP基本配置
1、开启设备stp特性
[sw1]stp global enable
2、关闭端口的stp特性
[sw1-Ethernet1/0/1]undo stp enable
3、配置stp的工作模式
[sw1]stp mode stp|rstp|pvst|mstp
4、配置当前设备的优先级
[sw1]stp priority 1
5、配置端口为边缘端口
[sw1-Ethernet1/0/1]stp edged-port什么时候需要设置为边缘端口 ？→当端口直连------终端设备
边缘端口不参与 STP 计算，不收发 BPDU，端口 UP 后立即转发，无 30s 监听 / 学习收敛延时。
[SWA]stp priority 0
表示把交换机 STP 桥优先级设为 0,强制让这台交换机成为整个 STP 域的根桥
[SWA]undo stp enable
在系统视图下，undo退出 STP，才不参与根桥选举配置聚合链路
链路聚合 的作用：增加链路带宽、提供链路的可靠性、实现负载分担、链路冗余备份
链路聚合按照聚合方式分：静态链路聚合 和动态链路聚合
区别：是否使用聚合协议来协商链路信息
静态聚合：不使用聚合协议 ；动态聚合：使用LACP链路聚合协议
静态聚合链路的配置
1、创建聚合端口
[sw1]interface bridge-aggregation 1
2、把相应需要聚合的端口加入聚合组
[sw1-Ethernet1/0/1]port link-aggregation group 1
[sw1-Ethernet1/0/2]port link-aggregation group 1
[sw1-Ethernet1/0/3]port link-aggregation group 1查看链路聚合状态
<SW>display link-aggregation summary
Select Ports表示处于激活状态的端口数量