《交换机原理与配置》课件.pptx

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1、交换机原理与交换机原理与配置配置制作人：时间：2024年X月contents目目 录录第第1 1章章 交换机概述交换机概述第第2 2章章 交换机原理交换机原理第第3 3章章 交换机的配置交换机的配置第第4 4章章 交换机的监控与故障排除交换机的监控与故障排除第第5 5章章 交换机的安全管理交换机的安全管理第第6 6章章 交换机的发展趋势交换机的发展趋势 0101第第1章章 交交换换机概述机概述交换机的定义和作交换机的定义和作用用交换机是一种网络设备，用于在局域网或广域网中传输数据包。它的作用是通过学习和转发数据包，实现网络设备间的通信。交换机的分类交换机的分类即交换机的部署位置。按使用方式分按

2、使用方式分类类即交换机如何进行数据交换。按交换方式分按交换方式分类类 交换机的优缺点交换机的优缺点实现高效的数据传输，提高网络吞吐量。交换机的优点交换机的优点价格较高，扩展性差。交换机的缺点交换机的缺点 交换机的应用场景交换机的应用场景交换机主要应用于局域网、数据中心和云计算等场景中，用于实现设备之间的通信。交换机通过学习MAC地址，可以知道哪些设备在哪个端口上。学习学习MACMAC地址地址0103交换机根据转发表，快速转发数据包到目标设备。转发数据转发数据02交换机会把MAC地址和端口号建立转发表，以便快速转发数据。建立转发表建立转发表路由器路由器路由器路由器用于不同网络间的通信。用于不同网

3、络间的通信。处理不同网络之间的数据。处理不同网络之间的数据。转发速度慢，延迟高。转发速度慢，延迟高。共同点共同点共同点共同点都具有转发数据的功能。都具有转发数据的功能。都是网络设备，用于实现设备之间的通信。都是网络设备，用于实现设备之间的通信。交换机与路由器的区别交换机与路由器的区别交换机交换机交换机交换机用于局域网内部通信。用于局域网内部通信。不处理不同网络之间的数据。不处理不同网络之间的数据。转发速度快，延迟低。转发速度快，延迟低。交换机的配置方法交换机的配置方法交换机的配置方法交换机的配置方法交换机可以通过命令行界面或交换机可以通过命令行界面或WebWeb界面进行配置。在命令行界面下，可

4、以使用界面进行配置。在命令行界面下，可以使用telnettelnet或或SSHSSH协议进行登录，然后输入命令进行配置。在协议进行登录，然后输入命令进行配置。在WebWeb界面下，可以通过浏览器访问交换机界面下，可以通过浏览器访问交换机的管理地址，然后进行配置。的管理地址，然后进行配置。0202第第2章章 交交换换机原理机原理交换机的工作原理交换机的工作原理MAC地址是物理地址MACMAC地址地址ARP协议是将IP地址映射为MAC地址的协议ARPARP协议协议交换机可以将数据包从源地址转发到目的地址交换机的转发交换机的转发 交换机的转发方式交换机的转发方式交换机根据MAC地址表来转发数据包基于

5、基于MACMAC地址地址的转发的转发交换机根据VLAN标识来转发数据包基于基于VLANVLAN的转的转发发交换机根据IP地址表来转发数据包基于基于IPIP地址的地址的转发转发 VLANVLANVLANVLAN的原理和应用的原理和应用的原理和应用的原理和应用VLANVLAN是一种将网络划分为多个逻辑网络的技术，每个逻辑网络中的设备只能与同一逻辑是一种将网络划分为多个逻辑网络的技术，每个逻辑网络中的设备只能与同一逻辑网络中的设备进行通信。网络中的设备进行通信。VLANVLAN可以优化网络流量和安全性，常用于企业网络中。可以优化网络流量和安全性，常用于企业网络中。VLANVLAN的应用的应用VLAN

6、可以将网络按照功能划分，减少广播域对网络性能的影响网络流量优化网络流量优化VLAN可以将网络按照安全级别划分，提升网络的安全性安全性提升安全性提升VLAN可以将网络按照部门或功能划分，简化网络管理网络管理简化网络管理简化 STPSTPSTPSTP的原理和应用的原理和应用的原理和应用的原理和应用STPSTP是一个防止网络环路的协议，可以在一个网络拓扑中选择一条最短路径，避免数据是一个防止网络环路的协议，可以在一个网络拓扑中选择一条最短路径，避免数据包在网络中反复循环。包在网络中反复循环。STPSTP常用于企业网络中，可以提升网络的可靠性和稳定性。常用于企业网络中，可以提升网络的可靠性和稳定性。S

7、TPSTP的应用的应用STP可以避免网络环路导致网络故障网络可靠性提网络可靠性提升升STP可以选择一条最短路径来传输数据，避免数据在网络中反复循环网络稳定性提网络稳定性提升升STP可以自动发现网络拓扑，简化网络管理网络管理简化网络管理简化 交换机转发方式交换机转发方式交换机转发方式交换机转发方式基于基于MACMAC地址的转发地址的转发基于基于VLANVLAN的转发的转发基于基于IPIP地址的转发地址的转发VLANVLANVLANVLAN的原理和应用的原理和应用的原理和应用的原理和应用VLANVLAN的原理的原理VLANVLAN的应用的应用STPSTPSTPSTP的原理和应用的原理和应用的原理和

8、应用的原理和应用STPSTP的原理的原理STPSTP的应用的应用交换机原理总结交换机原理总结交换机工作原理交换机工作原理交换机工作原理交换机工作原理MACMAC地址地址ARPARP协议协议交换机的转发交换机的转发 0303第第3章章 交交换换机的配置机的配置交换机的基本配置交换机的基本配置telnet或console方式登录交换机登录交换机主机名、域名等设置基本信息设置基本信息设置mgmt口ip地址配置管理配置管理IPIP将配置保存到NVRAM保存配置保存配置VLANVLAN的配置的配置指定VLAN ID、名称创建创建VLANVLAN将端口划分到相应的VLAN中配置端口配置端口为VLAN分配I

9、P地址配置配置IPIP地址地址 STPSTP的配置的配置确保网络不出现环路启用启用STPSTP协议协议设定Root Bridge的优先级配置优先级配置优先级选择Root或者Designated端口配置端口状态配置端口状态 ACLACL的配置的配置控制访问网络的流量ACLACL的定义的定义基于源地址、目标地址、协议等设定过滤规则ACLACL的规则的规则将ACL应用到接口ACLACL的配置的配置 交换机的基本配置交换机的基本配置交换机的基本配置交换机的基本配置交换机的基本配置包括登录交换机、设置基本信息、配置管理交换机的基本配置包括登录交换机、设置基本信息、配置管理IPIP和保存配置等步骤。登和保

10、存配置等步骤。登录交换机可以使用录交换机可以使用telnettelnet或或consoleconsole方式。设置基本信息通常包括主机名、域名等。配方式。设置基本信息通常包括主机名、域名等。配置管理置管理IPIP是指将是指将mgmtmgmt口的口的IPIP地址进行设置。最后需要将配置保存到地址进行设置。最后需要将配置保存到NVRAMNVRAM中，以便下次中，以便下次启动时读取。启动时读取。指定VLAN ID、名称创建创建VLANVLAN0103为VLAN分配IP地址配置配置IPIP地址地址02将端口划分到相应的VLAN中配置端口配置端口配置优先级配置优先级配置优先级配置优先级设定设定Root

11、BridgeRoot Bridge的优先级的优先级选择根端口选择根端口配置端口状态配置端口状态配置端口状态配置端口状态选择选择RootRoot或者或者DesignatedDesignated端口端口防止链路被阻塞防止链路被阻塞 STPSTP的配置的配置启用启用启用启用STPSTPSTPSTP协议协议协议协议确保网络不出现环路确保网络不出现环路减少广播风暴减少广播风暴ACLACL的定义的定义ACL是Access Control List的缩写，可以控制网络流量的流向。ACL可以基于源地址、目标地址、协议等设定过滤规则，来控制哪些流量可以通过，哪些流量可以被拒绝。0404第第4章章 交交换换机的机

12、的监监控与故障排控与故障排除除交换机的监控方式交换机的监控方式交换机的监控方式交换机的监控方式交换机的监控方式可以通过以下几种方式来进行：交换机的监控方式可以通过以下几种方式来进行：1.1.网口状态：通过这种方式可以检测交换机端口的状态，以便及时发现端口故障，从网口状态：通过这种方式可以检测交换机端口的状态，以便及时发现端口故障，从而采取相应措施进行修复；而采取相应措施进行修复；2.2.管理管理IPIP：通过管理：通过管理IPIP可以将交换机网络连接到远程网络管理系统，方便进行管理和可以将交换机网络连接到远程网络管理系统，方便进行管理和监控；监控；3.3.链路聚合：将多个物理链路聚合成一个逻辑

13、链路，可以提高链路的可用性和冗余能链路聚合：将多个物理链路聚合成一个逻辑链路，可以提高链路的可用性和冗余能力，以及增强交换机的性能。力，以及增强交换机的性能。交换机故障排除交换机故障排除可能原因：账号密码错误、SSH端口未开启、路由故障等无法登录无法登录可能原因：端口故障、链路故障、配置错误等无法转发无法转发可能原因：网络拥堵、带宽不足、硬件故障等丢包严重丢包严重 交换机故障排除（续）交换机故障排除（续）可能原因：流量过大、循环冗余检测等CPUCPU占用率高占用率高可能原因：路由表过大、ARP表过大等内存占用率高内存占用率高可能原因：错误日志、告警日志等日志信息日志信息 通过重启交换机可以尝试

14、恢复其正常工作状态重启交换机重启交换机0103通过备份交换机配置，可以在交换机故障时快速恢复其配置信息交换机备份与恢复交换机备份与恢复02通过恢复出厂设置可以清除交换机的配置信息，并返回到原始设置状态恢复出厂设置恢复出厂设置交换机故障排除的常用工具交换机故障排除的常用工具用于测试主机之间的连通性pingping命令命令用于远程登录到主机上，并执行命令telnettelnet命令命令用于跟踪数据包从源节点到目标节点的路径tracerttracert命令命令 总结总结交换机的监控和故障排除是网络运维中非常重要的一环，通过监控交换机的各种状态和指标，可以及时发现和处理故障，从而保证网络的稳定和可靠性

15、。同时，也需要掌握一些常用的工具和技能，方便更快速地定位和解决故障。0505第第5章章 交交换换机的安全管理机的安全管理交换机安全管理的基本原则交换机安全管理的基本原则保证交换机系统运行的安全性安全性原则安全性原则保证交换机系统运行的可用性可用性原则可用性原则保护交换机系统存储的信息不被非法获取保密性原则保密性原则 交换机常见安全漏洞交换机常见安全漏洞通过伪造MAC地址欺骗交换机来实现攻击MACMAC地址欺骗地址欺骗通过欺骗交换机的ARP协议表来实现攻击ARPARP攻击攻击通过向交换机发送大量无效流量来使其瘫痪DoSDoS攻击攻击 交换机安全管理的方法交换机安全管理的方法设置交换机访问密码和e

16、nable密码等来保证安全交换机密码管交换机密码管理理设置端口安全功能，限制每个端口连接的设备数量端口安全端口安全通过VLAN隔离来保证交换机系统运行的安全VLANVLAN安全安全 交换机安全防御的实践交换机安全防御的实践交换机安全防御的实践交换机安全防御的实践在实践中，为了保障交换机网络的安全性，我们需要从网络拓扑设计入手，设置合理的在实践中，为了保障交换机网络的安全性，我们需要从网络拓扑设计入手，设置合理的安全策略，使用合适的交换机硬件，进行完善的配置，最大程度地保证交换机网络的安安全策略，使用合适的交换机硬件，进行完善的配置，最大程度地保证交换机网络的安全性。全性。VLANVLANVLA

17、NVLAN配置配置配置配置设置设置VLANVLAN间路由间路由开启开启VLANVLAN安全安全开启开启VLANVLAN划分划分STPSTPSTPSTP配置配置配置配置开启开启STPSTP设置设置STPSTP协议优先级协议优先级开启开启STPSTP端口优先级端口优先级交换机硬件配置交换机硬件配置交换机硬件配置交换机硬件配置增强交换机堆叠能力增强交换机堆叠能力升级交换机升级交换机IOSIOS增加交换机干线带宽增加交换机干线带宽交换机配置实例交换机配置实例端口配置端口配置端口配置端口配置开启端口安全开启端口安全配置端口速率和双工模式配置端口速率和双工模式开启开启BPDUBPDU保护保护安全性、可用性

18、和保密性交换机安全管理的基本原则交换机安全管理的基本原则0103交换机密码管理、端口安全和VLAN安全交换机安全管理的方法交换机安全管理的方法02MAC地址欺骗、ARP攻击和DoS攻击交换机常见安全漏洞交换机常见安全漏洞 0606第第6章章 交交换换机的机的发发展展趋势趋势SDNSDNSDNSDN定义定义定义定义软件定义网络（软件定义网络（SDNSDN）是一种网络架构，通过分离网络控制和数据转发，提供更灵活、）是一种网络架构，通过分离网络控制和数据转发，提供更灵活、可编程、可定制的网络服务。可编程、可定制的网络服务。SDNSDN将控制平面、数据平面和应用程序分开，从而使网络将控制平面、数据平面

19、和应用程序分开，从而使网络管理变得简单、可靠、高效。管理变得简单、可靠、高效。SDNSDN的优势包括：灵活性、可编程性、自动化、可扩展性的优势包括：灵活性、可编程性、自动化、可扩展性和快速部署。和快速部署。SDNSDN架构架构负责决策和流量控制控制平面控制平面负责实现实际数据交换数据平面数据平面基于SDN架构开发的应用程序应用程序应用程序 SDNSDN的优势的优势SDN的灵活性可以帮助企业快速调整网络服务，从而满足不同应用场景的需求。灵活性灵活性SDN的可编程性可以帮助企业定制和优化网络服务，从而获取更好的网络性能和用户体验。可编程性可编程性SDN的自动化可以帮助企业减少人工干预，降低网络运维

20、成本。自动化自动化SDN的可扩展性可以帮助企业快速扩展网络服务，从而满足业务增长的需求。可扩展性可扩展性云化网络的定义云化网络的定义云化网络的定义云化网络的定义云化网络是一种基于云计算和虚拟化技术的网络架构，将网络资源进行虚拟化和汇聚，云化网络是一种基于云计算和虚拟化技术的网络架构，将网络资源进行虚拟化和汇聚，提供统一的网络服务和资源管理。云化网络的特点包括：资源汇聚、动态调度、自助服提供统一的网络服务和资源管理。云化网络的特点包括：资源汇聚、动态调度、自助服务、弹性伸缩和安全可靠。云化网络的应用包括：云计算、大数据、人工智能和物联网务、弹性伸缩和安全可靠。云化网络的应用包括：云计算、大数据、

21、人工智能和物联网等。等。云化网络的特点云化网络的特点汇聚分布式的计算、存储和网络资源资源汇聚资源汇聚根据应用需求实时调度资源动态调度动态调度用户自主选择和配置网络服务自助服务自助服务根据业务需求动态扩容或缩容网络服务弹性伸缩弹性伸缩5G5G5G5G网络的介绍网络的介绍网络的介绍网络的介绍5G5G网络是第五代移动通信技术，具有高速、低延迟、大容量、广覆盖等特点。网络是第五代移动通信技术，具有高速、低延迟、大容量、广覆盖等特点。5G5G网络的网络的应用包括：智能制造、智慧城市、智慧医疗、智慧交通等领域。应用包括：智能制造、智慧城市、智慧医疗、智慧交通等领域。5G5G网络与交换机的关系网络与交换机的

22、关系在于，交换机是实现在于，交换机是实现5G5G网络的关键设备之一，可以提供高效、稳定、可靠的数据交换服网络的关键设备之一，可以提供高效、稳定、可靠的数据交换服务。未来发展趋势是，务。未来发展趋势是，5G5G网络和交换机将进一步深入融合，推动数字化、智能化、产业网络和交换机将进一步深入融合，推动数字化、智能化、产业化发展。化发展。5G5G网络与交换机的关系网络与交换机的关系交换机可以提供高速、低延迟、稳定的数据传输服务高速传输高速传输交换机可以承载大规模的数据和应用大容量承载大容量承载交换机可以提供多重安全保障机制安全保障安全保障 推动各行各业数字化转型和升级数字化数字化0103促进产业创新和

23、可持续发展产业化产业化02构建智能制造、智慧城市等应用场景智能化智能化本书内容回顾本书内容回顾交换机是现代网络中不可缺少的设备，它可以实现数据的快速、准确交换，从而提高网络的可靠性、可用性和性能。本书从交换机的基本原理出发，详细介绍了交换机的分类、交换机的数据交换方式、交换机的配置和管理等方面内容。本书的目标读者是网络工程师和网络管理人员，也适合高校计算机网络相关专业的学生和教师参考。可靠性可靠性可靠性可靠性交换机可以实现数据的故障隔离和恢复交换机可以实现数据的故障隔离和恢复交换机可以支持多路径数据传输和负载均衡交换机可以支持多路径数据传输和负载均衡交换机可以提供数据备份和容错机制交换机可以提

24、供数据备份和容错机制灵活性灵活性灵活性灵活性交换机可以支持多种数据交换方式交换机可以支持多种数据交换方式交换机可以进行灵活的网络配置和管理交换机可以进行灵活的网络配置和管理交换机可以与其他网络设备进行协同工作交换机可以与其他网络设备进行协同工作可扩展性可扩展性可扩展性可扩展性交换机可以支持多种网络拓扑结构交换机可以支持多种网络拓扑结构交换机可以根据业务需求进行网络扩展交换机可以根据业务需求进行网络扩展交换机可以提供多种接口类型和速率选项交换机可以提供多种接口类型和速率选项交换机的重要性交换机的重要性性能性能性能性能交换机可以提供高速、低延迟、稳定的数据传输服务交换机可以提供高速、低延迟、稳定的数据传输服务交换机可以承载大规模的数据和应用交换机可以承载大规模的数据和应用交换机可以提供多重安全保障机制交换机可以提供多重安全保障机制 THANKS