《ciscocatalyst交换技术》第1章 交换和桥接的概念

c 第1章交换和桥接的概念 在当今的市场上,对带宽的需求已经永远地超出了5年前人们的想象力。以太网曾经是局 域网(LAN)中的主要介质。随着快速以太网和千兆以太网的发展,以太网已失去了往日雄 但可以肯定,以太网仍将继续成为局域网基础设施中的一种选择。而且,随着快速以太 网和千兆以太网对带宽需求的增加,对网络进行物理分段和逻辑分段仍然很必要。进行分段 需要使用交换机和路由器。本书将对 Cisco交换产品的特征和性能进行介绍 Cisco生产的路由产品给人们留下了很深刻的印象,这种印象使它显示出了其在网络领域 的统治地位。不过,更宽的带宽需求又导致了市场上对能进行物理分段和逻辑分段的产品的 需求。 Cisco看到市场上这一需求增长,就开发出了生产交换机产品的 Catalyst生产线来生产 Catalyst系列的交换产品。这种 Catalyst系列的交换产品可以给大部分的介质提供服务,这些 介质包括以太网、快速以太网、千兆以太网、FDDI、令牌环和ATM。 Cisco还融合了许多专 利技术,以限制和消除网络基础设施中的许多瓶颈。 Cisco的 Catalyst产品包括 Crescendo和 Kalpana公司最初生产的产品。 Kalpana公司由于发 明了以太网交换机而享有很高的声誉。 Cisco已经熟练地从这些公司学到了制作这些交换产品 的技术。 为了更好地了解对网络进行分段的需求,必须知道怎样对网络进行分段。本章将详细介 绍各种分段的方法以及何时使用这种方法。 1.1以太网 以太网是在70年代中期由 Xerox公司 Palo alto研究中心推出的。由于介质技术的发展, Xerox可以将许多机器相互连接,形成巨型打印机。这就是以太网的原型。后来, Xerox公司 推出了带宽为2Mb/s的以太网,又和 Intel和DEC公司合作推出了带宽为10Mb/s的以太网,这就 是通常所称的以太网Ⅱ或以太网DIX( Digital, Intel和 Xerox)。IEEE(电器和电子工程师协 会)是一个拥有802个委员会的协会,它成立后,制定了以太网介质的标准。其中,IEEE 8023与由 Intel、 Digita和 Xerox推出的以太网Ⅱ非常相似 以太网是一种能够使计算机进行相互传递信息的介质,其原理与人通过空气进行交流相 似。人在空气中说话形成回响产生声波,这些声波被其他人的耳朵感知后,人就可以进行交 。交谈开始时,声波组合成一个个的单词,后来这些单词又组合成一个个的句子。以太网 的原理也是一样,它利用二进制位形成一个个的字节,这些字节然后组合成一帧帧的数据 在以太网中,字节其实是一些电脉冲,它们能在导线中进行传播,其传播的性能优于声波在 空气中的传播性能 以太网由许多物理网段组合而成,每个网段包括一些导线和与导线相连的节点,如图1-1 所示。一个使用星形拓扑结构的网络集线器将对从一个端口到其他所有端口的二进制位进行 复制。这种集线器实质上是一个多端口的转发器,它可以对以太网导线进行仿真。所有与导 线相连的节点都可以监视到导线上的信息。不过,这样很不安全。与以太网相连的网络分析

下载 第1章 交换和桥接的概念 在当今的市场上，对带宽的需求已经永远地超出了 5年前人们的想象力。以太网曾经是局 域网（L A N）中的主要介质。随着快速以太网和千兆以太网的发展，以太网已失去了往日雄 风，但可以肯定，以太网仍将继续成为局域网基础设施中的一种选择。而且，随着快速以太 网和千兆以太网对带宽需求的增加，对网络进行物理分段和逻辑分段仍然很必要。进行分段 需要使用交换机和路由器。本书将对 C i s c o交换产品的特征和性能进行介绍。 C i s c o生产的路由产品给人们留下了很深刻的印象，这种印象使它显示出了其在网络领域 的统治地位。不过，更宽的带宽需求又导致了市场上对能进行物理分段和逻辑分段的产品的 需求。C i s c o看到市场上这一需求增长，就开发出了生产交换机产品的 C a t a l y s t生产线来生产 C a t a l y s t系列的交换产品。这种 C a t a l y s t系列的交换产品可以给大部分的介质提供服务，这些 介质包括以太网、快速以太网、千兆以太网、 F D D I、令牌环和AT M。C i s c o还融合了许多专 利技术，以限制和消除网络基础设施中的许多瓶颈。 Cisco 的C a t a l y s t产品包括C r e s c e n d o和K a l p a n a公司最初生产的产品。 K a l p a n a公司由于发 明了以太网交换机而享有很高的声誉。 C i s c o已经熟练地从这些公司学到了制作这些交换产品 的技术。 为了更好地了解对网络进行分段的需求，必须知道怎样对网络进行分段。本章将详细介 绍各种分段的方法以及何时使用这种方法。 1.1 以太网 以太网是在 7 0年代中期由 X e r o x公司Palo Alto研究中心推出的。由于介质技术的发展， X e r o x可以将许多机器相互连接，形成巨型打印机。这就是以太网的原型。后来， X e r o x公司 推出了带宽为2 M b / s的以太网，又和I n t e l和D E C公司合作推出了带宽为1 0 M b / s的以太网，这就 是通常所称的以太网Ⅱ或以太网 D I X（D i g i t a l，I n t e l和X e r o x）。I E E E（电器和电子工程师协 会）是一个拥有 8 0 2个委员会的协会，它成立后，制定了以太网介质的标准。其中， I E E E 8 0 2 . 3与由I n t e l、D i g i t a l和X e r o x推出的以太网Ⅱ非常相似。 以太网是一种能够使计算机进行相互传递信息的介质，其原理与人通过空气进行交流相 似。人在空气中说话形成回响产生声波，这些声波被其他人的耳朵感知后，人就可以进行交 谈。交谈开始时，声波组合成一个个的单词，后来这些单词又组合成一个个的句子。以太网 的原理也是一样，它利用二进制位形成一个个的字节，这些字节然后组合成一帧帧的数据。 在以太网中，字节其实是一些电脉冲，它们能在导线中进行传播，其传播的性能优于声波在 空气中的传播性能。 以太网由许多物理网段组合而成，每个网段包括一些导线和与导线相连的节点，如图 1 - 1 所示。一个使用星形拓扑结构的网络集线器将对从一个端口到其他所有端口的二进制位进行 复制。这种集线器实质上是一个多端口的转发器，它可以对以太网导线进行仿真。所有与导 线相连的节点都可以监视到导线上的信息。不过，这样很不安全。与以太网相连的网络分析

2 Cisco Catalyst局域网交换技术 Chinapub.com 下载 器将监视在所有导线上传输的信息。很多情况下,数据不会在本地的介质进行加密,这样, 网络工程师就可以很容易地对导线上封装帧中的数据进行解码。 工作站 工作站 IBM兼容机 膝上机 图1-1以太网物理段 传送的信息可以看作是一些穿过导线的电荷。这些电荷以1和0来表示(见图1-2)。这些 电荷的传播就形成了电流。我们可以把电流看成是在轨道运行的火车,这辆火车只能在轨道 上运行,它有起点和终点,也有机车和尾车。我们将以太网的帧看做是一辆火车,它专门收 集以太网上的电荷,和火车类似。帧有一个起点,我们称之为帧报头,也有终点,我们称之 为作帧尾(见图1-3)。 工作站 位→10000o IBM兼容机 膝上机 图1-2以太网物理段

器将监视在所有导线上传输的信息。很多情况下，数据不会在本地的介质进行加密，这样， 网络工程师就可以很容易地对导线上封装帧中的数据进行解码。 图1-1 以太网物理段 传送的信息可以看作是一些穿过导线的电荷。这些电荷以 1和0来表示（见图 1 - 2）。这些 电荷的传播就形成了电流。我们可以把电流看成是在轨道运行的火车，这辆火车只能在轨道 上运行，它有起点和终点，也有机车和尾车。我们将以太网的帧看做是一辆火车，它专门收 集以太网上的电荷，和火车类似。帧有一个起点，我们称之为帧报头，也有终点，我们称之 为作帧尾（见图1 - 3）。 图1-2 以太网物理段 2 Cisco Catalyst 局域网交换技术 下载 工作站 工作站 工作站 IBM 兼容机 膝上机 工作站 工作站 工作站 IBM 兼容机 膝上机 位 电荷

第1章交换和桥接的概念 3 下载 理1000010000g 帧报头 图13以太网帧 以太网上有很多工作站,每个工作站都会接收到各种各样的帧信息,那么,工作站怎样 才能知道帧是否是直接对它进行访问呢?其实,在每个帧报头中,都包含有一个目地MAC (介质访问控制)地址,这个地址就可以告诉工作站帧是否是对它进行直接访问。如果工作站 发现目的MAC地址与其不匹配,工作站将对帧不予处理 MAC地址有48位,它可以转换成12位的十六进制数,这个数分成三组,每组有四个数字 中间以点分开。MAC地址有时也称为点分十六进制数(见图1-4)。它一般烧入NIC(网络接 口控制器)中。为了确保MAC地址的唯一性,IEEE对这些地址进行管理。每个地址由两部分 组成,分别是供应商代码和序列号。供应商代码代表NIC制造商的名称,它占用MAC的前六 位12进制数字,即24位二进制数字。序列号由供应商管理,它占用剩余的6位地址,或最后的 24位二进制数字。如果供应商用完了所有的序列号,他必须申请另外的供应商代码。 00000000000000000001100000100100011010001010110 Q0000c123456 00000c123456 供应商代码 序列号 图1-4MAC地址 1.2以太网帧格式 图1-5给出了当今使用的一些常用的帧类型。其中,以太网Ⅱ的帧报头是所有以太网帧报 头中最老的,有时也称为以太网DIX,DIX指的是最初联合生产以太网设备的三家公司,即 Digital公司、 Intel公司和 Xerox公司

图1-3 以太网帧 以太网上有很多工作站，每个工作站都会接收到各种各样的帧信息，那么，工作站怎样 才能知道帧是否是直接对它进行访问呢？其实，在每个帧报头中，都包含有一个目地 M A C （介质访问控制）地址，这个地址就可以告诉工作站帧是否是对它进行直接访问。如果工作站 发现目的M A C地址与其不匹配，工作站将对帧不予处理。 M A C地址有4 8位，它可以转换成1 2位的十六进制数，这个数分成三组，每组有四个数字， 中间以点分开。 M A C地址有时也称为点分十六进制数（见图 1 - 4）。它一般烧入 N I C（网络接 口控制器）中。为了确保 M A C地址的唯一性，I E E E对这些地址进行管理。每个地址由两部分 组成，分别是供应商代码和序列号。供应商代码代表 N I C制造商的名称，它占用 M A C的前六 位1 2进制数字，即2 4位二进制数字。序列号由供应商管理，它占用剩余的 6位地址，或最后的 2 4位二进制数字。如果供应商用完了所有的序列号，他必须申请另外的供应商代码。 图1-4 MAC地址 1.2 以太网帧格式 图1 - 5给出了当今使用的一些常用的帧类型。其中，以太网Ⅱ的帧报头是所有以太网 帧报 头中最老的，有时也称为以太网 D I X，D I X指的是最初联合生产以太网设备的三家公司，即 D i g i t a l公司、I n t e l公司和X e r o x公司。 第1章 交换和桥接的概念 3 下载 数据 帧尾 帧报头 48 位 供应商代码 序列号

Cisco Catalyst/局域网交换技术 Chinapub.com 下载 川 垂 耍 2区长 中 中回 图1-5以太网帧类型 在同步技术中,一般使用前同步信号字段,这个字段的长度为7个字节。字段后是一个称 为帧开始分界符的长度为1字节的字段。前同步字段由重复的二进制值“10”组成,帧开始分

图1-5 以太网帧类型 在同步技术中，一般使用前同步信号字段，这个字段的长度为 7个字节。字段后是一个称 为帧开始分界符的长度为 1字节的字段。前同步字段由重复的二进制值“ 1 0”组成，帧开始分 4 Cisco Catalyst 局域网交换技术 下载

第1章交换和桥接的概念 5 下载 界符由10重复构成,一直到最后的2位,这最后的2位是11,作为结束位(参见图1-6)。通常 帧开始分界符可以视为部分前同步信号字段。目的MAC地址和源MAC地址用来识别帧的目标 位置和帧的来源。地址的字段长度都为6个字节 01010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101 分界符开始 图1-6前同步信号字段和分界符开始字段 12.1以太网Ⅱ 帧报头的作用是标识封装在帧中的第3层信息包的类型。以太网Ⅱ使用类型字段,其长度 为2个字节。许多制造商和软件发展商都想为自己的第3层协议使用以太网,所以,他们需要 唯一的类型代码,而不至于使这个协议与其他协议相混淆。 Xerox公司由于推出了以太网,所 以就由他们管理这些代码 122带有8022逻辑链路控制的EE802.3 IEEE基于原始的以太网Ⅱ帧来设计自己的以太网帧类型。IEEE8023的以太网帧报头和 以太网Ⅱ的帧报头非常相似,不过其类型字段的长度有所变化,它增加了一个称作逻辑链路 控制(LLC)的字段。LLC用来识别信息包中使用的第3层协议。LLC报头或IEEE报头都包含 DSAP( destination service access point,目的服务访问点)、SSAP( source service access point,源服务访问点)和控制字段。DSAP和SSAP合并后就可标识使用中的第3层协议的类 123|EEE8023子网访问协议(以太网SNAP) 80年代中期,以太网非常流行,IEEE担心它将使用完所有的DSAP和SSAP代码,所以就 创立了一种新的帧格式,这种帧格式称为以太网子网访问协议,有时候也称为以太网SNAP。 这种格式的帧报头以“AA”取代DSAP和SSAP。在DSAP和SSAP字段中出现“AA”时,帧 是一个以太网SNAP帧。这时,第3层协议将在OUI( organizational unique identifier,组织唯 标识)字段后的类型字段中表示。QU是一个6位的十六进制数,它可以唯一地标识一个组 织。IEEE对QUI进行赋值。 cisco公司的QUI为0000c。这个号码也用在MAC地址的供应商代 码部分中,直到 Cisco用完了所有可能的序列号为止 1.24Nove!以太网 Novell以太网帧类型只适用于IPX通信。 Novell以前没料到IPX将附属于其他第3层协议。 所以,也就没有必要用字段来识别第3层协议。如果你运行的是 Novell网络,就可以使用IPX。 Novell以太网帧格式以一个长字段来取代类型字段,与前面的IEEE的做法一样。不过长字段 后没有LLC字段。IPX信息包可以迅速对长字段进行跟踪,所以,没有办法来识别封装中的第

界符由1 0重复构成，一直到最后的 2位，这最后的2位是11，作为结束位（参见图 1 - 6）。通常， 帧开始分界符可以视为部分前同步信号字段。目的 M A C地址和源M A C地址用来识别帧的目标 位置和帧的来源。地址的字段长度都为 6个字节。 图1-6 前同步信号字段和分界符开始字段 1.2.1 以太网Ⅱ 帧报头的作用是标识封装在帧中的第 3层信息包的类型。以太网Ⅱ使用类型字段，其长度 为2个字节。许多制造商和软件发展商都想为自己的第 3层协议使用以太网，所以，他们需要 唯一的类型代码，而不至于使这个协议与其他协议相混淆。 X e r o x公司由于推出了以太网，所 以就由他们管理这些代码。 1.2.2 带有 802.2逻辑链路控制的IEEE 802.3 I E E E基于原始的以太网Ⅱ帧来设计自己的以太网帧类型。 IEEE 802.3的以太网帧报头和 以太网Ⅱ的帧报头非常相似，不过其类型字段的长度有所变化，它增加了一个称作逻辑链路 控制（L L C）的字段。L L C用来识别信息包中使用的第 3层协议。L L C报头或I E E E报头都包含 D S A P（destination service access point，目的服务访问点）、S S A P（source service access p o i n t，源服务访问点）和控制字段。 D S A P和S S A P合并后就可标识使用中的第 3层协议的类 型。 1.2.3 IEEE 802.3子网访问协议（以太网 SNAP） 8 0年代中期，以太网非常流行， I E E E担心它将使用完所有的 D S A P和S S A P代码，所以就 创立了一种新的帧格式，这种帧格式称为以太网子网访问协议，有时候也称为以太网 S N A P。 这种格式的帧报头以“ A A”取代D S A P和S S A P。在D S A P和S S A P字段中出现“A A”时，帧 是一个以太网 S N A P帧。这时，第3层协议将在O U I（o rganizational unique identifier，组织唯 一标识）字段后的类型字段中表示。 Q U I是一个6位的十六进制数，它可以唯一地标识一个组 织。I E E E对Q U I进行赋值。C i s c o公司的Q U I为0 0 0 0 0 c。这个号码也用在M A C地址的供应商代 码部分中，直到C i s c o用完了所有可能的序列号为止。 1.2.4 Novell 以太网 Novell 以太网帧类型只适用于 I P X通信。N o v e l l以前没料到I P X将附属于其他第 3层协议。 所以，也就没有必要用字段来识别第 3层协议。如果你运行的是 N o v e l l网络，就可以使用I P X。 Novell 以太网帧格式以一个长字段来取代类型字段，与前面的 I E E E的做法一样。不过长字段 后没有L L C字段。I P X信息包可以迅速对长字段进行跟踪，所以，没有办法来识别封装中的第 第1章 交换和桥接的概念 5 下载 56位 前同步信号 分界符开始