[精选]第5章多层交换网络设备实现077175.pptx

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1、第五章多层交换网络设备技术实现大纲 多层交换的设备的分类 二层交换设备的交换原理 多层交换设备的交换原理 多层交换的设备的分类 单板的多层交换设备 由机箱和模块组成的多层交换设备通过板卡设计来满足用户的需求 二层交换设备的交换原理 二层交换设备的硬件结构 二层交换设备的软件结构 二层交换设备的关键的表项 二层数据的处理流程 二层交换设备的硬件结构二层交换设备的硬件结构 交换芯片ASIC存放各种寄存器、交换表，如端口状态、单播表、组播表、VLAN表等，控制交换机进行数据的接收、维护和转发，由硬件组成，是整个交换机的核心；CPU交换机的处理器，用于处理用户指令、协议运行等；二层交换设备的硬件结构

2、PHY控制交换机的数据比特流和电气设备信号的协商、转换 SDRAM交换机内存，用于系统软件的运行和配置序列的存放，如交换机的ARL软件表、show命令时显示的信息 FLASH闪存，用于保存系统文件和配置文件 二层交换设备的软件结构 二层交换设备的软件结构 接口模块 特殊数据包陷阱(Special Packet Trap)：当交换机接收到数据时，首先判断其是否为特殊数据包，如果是则直接发送给CPU处理，特殊数据包包括如ARP请求,STP,IGMP report、leave等 2层交换 当交换机接收到数据时，首先判断其是否为特殊数据包，如果不是则发送给交换机芯片处理，交换机芯片会根据MAC表和VL

3、AN表对该数据包进行处理，如果二层表中没有该数据包的信息，则发送给CPU处理 二层交换设备的软件结构 CPU包含模块驱动接口映射层二层协议 IGMP Snooping、STP、GVRP、LACP管理模块 Telnet、HTTP、SNMP、TFTP、FTP、配置管理 二层交换设备的关键的表项 MAC 地址表建立 二层数据的处理流程 目的地址（Destination MAC）是单播 目的地址（Destination MAC）是组播 0X01-XX-XX-XX-XX-XX 0X01-00-5E-XX-XX-XX 目的地址（Destination MAC）是广播 0XFF-FF-FF-FF-FF-FF

4、二层单播帧的数据转发流程 二层组播帧的数据转发流程 二层广播帧的数据转发流程 多层交换设备的交换原理 多层交换设备的硬件结构 多层交换设备的软件结构 多层交换设备的相关表项 多层交换设备的数据处理流程 多层交换设备的硬件结构 非模块化多层交换设备的硬件结构 模块化交换机模块的硬件结构 非模块化多层交换设备的硬件结构非模块化多层交换设备的硬件结构 交换机芯片ASIC是三层芯片，且内存有所增加 交换芯片ASIC 存放各种寄存器、交换表，如端口状态、单播表、组播表、VLAN表等，控制交换机进行数据的接收、维护和转发，由硬件组成，是整个交换机的核心；CPU 交换机的处理器，用于处理用户指令、协议运行等

5、；PHY 控制交换机的数据比特流和电气设备信号的协商、转换 SDRAM 交换机内存，用于系统软件的运行和配置序列的存放，如交换机的ARL软件表、show命令时显示的信息 FLASH 闪存，用于保存系统文件和配置文件 模块化交换机模块的硬件结构 模块化交换机交换结构 计算机内存交换 共享总线式交换 矩阵式交换 计算机内存交换CPU队列I/O 总线线卡 线卡 线卡共享总线式交换CPU总线线卡上的处理器和队列矩阵式交换内部原理 入口控制器控制处理器N*N包交换矩阵入口控制器入口控制器出口控制器出口控制器出口控制器入出11 2233 4455 MM入出模块化交换机交换结构 Crossbar单Cross

6、bar芯片方式 多Crossbar芯片方式 不完全多级交换 完全的多级交换 Crosspoint 单Crossbar芯片方式多Crossbar芯片方式不完全多级Crossbar 结构问题 头包阻塞（Head-of-Link Blocking）我要右转可前面的直行车挡了我的路！Crosspoint多层交换设备的软件结构 多层交换设备的软件结构 交换机芯片中增加了 三层表 三层转发表 硬件路由表 当接收到的三层数据包满足IP转发表或者硬件路由表中的某表项时，可直接由交换机芯片转发出去，而不再必须经过交换机的CPU完成三层转发，在CPU的模块中也增加了有关路由的模块 RIP/OSPF 组播部分增加了

7、DVMRP 多层交换设备的相关表项 FDB 表 IP 转发表 FIB Table IPMCFDB 表 Forwarding Data Base、MAC 地址表 特殊的MAC地址（网关的MAC地址），在L3位置1，普通的MAC地址会在L3位置0 IP 转发表 又称为主机路由表 L3 Table、ARP 表 一个是存储在芯片本身自带的ram中L3表 一个是存贮在软件的RAM中的arp表 由CPU维护，并且会和L3表随时同步 IP转发表（主机路由表）ARP表L3表 Mac 地址 IP 地址 L3 接口号 端口号Mac 地址 IP 地址L3 Table的格式 IP转发表的建立IP转发表的建立IP转发表

8、的建立2、ARP 表10.1.1.2 11-11-11-11-11-1111-11-11-11-11-11 1 VLAN11、FDB 表V 1-10 VLAN1 L310.1.2.2 22-22-22-22-22-22V 11-24 VLAN2 L33、L3 表10.1.2.2 22-22-22-22-22-2222-22-22-22-22-22 23 VLAN223VLAN2VLAN1 10.1.1.010.1.2.0路由表VLAN2FIB Table Forwarding Information Base、硬件网络路由表 BITS FIELDS DESCRIPTION031 SUB_ADD

9、R 4个字节的 目的网络地址 目的网络地址，DEF_IP Table的索引3279 MAC_ADDR 6个字节的MAC地址，是 下一跳网关的 下一跳网关的 MAC MAC 地址 地址8085 PORT 转发IP数据包的 出端口号 出端口号8690 INTF 出三层路由接口号 出三层路由接口号，用于从L3INTF表中获取路由接口的MAC地址9195 SUBNET_LEN 子网掩码 子网掩码的长度减一96 CPU 是否要提交给CPU处理97127 RESERVED 保留目的网络地址 下一跳网关的MAC地址 端口号 三层路由接口号 多层交换设备的数据处理流程 判断标准 广播包的判断标准：Destin

10、ation MAC0 xff-ff-ff-ff-ff-ff 三层组播包的判断标准：Destination MAC=0 x01-00-5e-xx-xx-xx 二层组播包的判断标准：Destination MAC 40=1 Search FDB用vidDestination MAC作为索引 二层组播地址 多播混杂模式分析电子和电气工程师协会（IEEE）定义的Individual/Group（单独的/组，I/G）位 以太网和FDDI地址的I/G位是目标MAC地址的第一个字节的最后一位。I/G位的值如下如果设置为0，那么该地址为单播（或单独的）地址。如果设置为1，那么该地址为多播（或组）地址。广播地址

11、也会设置多播位。IPMC表项和过程L3 Switch 先查找L3表项、再查找FIB表项 数据包的目的IP地址已在L3 Table中存在，直接转发该数据包到下一跳MAC地址对应的端口 数据包的目的IP地址不在L3 Table，则查询FIB Table，如果目的IP地址所在的网段FIB Table中存在，则直接转发该数据包到网关对应的端口 数据包的目的IP地址不在L3 Table，也不在FIB Table中，则将数据包传送给CPU处理，通过上层的路由表和ARP模块，找到目标IP地址对应的下一跳网关MAC地址或主机MAC地址 单播IP 的数据转发 路由协议的数据转发 应用协议的数据转发 课堂实验 理

12、解三层交换机在网络互连中的作用 PC1、PC2分别配置192.168.1.10和192.168.2.10，网关分别配置192.168.1.1和192.168.2.1 switchA、B创建VLAN10和VLAN20，将端口1-5划入VLAN10，6-10划入VLAN20。分别将PC1、PC2接入switchA的1口和switchB的6口。switchA、B的24口用于与switchC的1、2口分别连接，并分别在三台交换机中配置这三个端口为trunk模式 switchC中创建VLAN10和VLAN20，并由此创建逻辑端口vlan10和vlan20，分别配置IP地址192.168.1.1和192.

13、168.2.1。在PC1中启动ping PC2的不间断命令，察看结果如何？理解过程。将PC2移动到switchA的6端口，不间断ping的结果如何？理解它。PC1PC2switchAswitchBswitchC思考与练习 如果不划分VLAN，而在终端中配置不同网段的地址，依然可以达到终端不可互通的目的，划分VLAN又可以提供哪些好处？在PC1和PC2中分别安装sniffer并启动捕获PC1发给PC2的数据包的过程。从数据链路层地址和网络地址的角度分析获取的数据包特点。在switchC中使用show命令的不同参数察看并验证配置信息。三层交换机的这个功能能否使用路由器实现？怎样做？本章小结 多层交换设备软硬件结构 多层交换关键表项 FDB表 L3 表 FIB表 多层交换关键过程 IPMC L3 交换 L2 交换