【网络协议】互换机概念与设置（第一部分）

概述

本文将探究互换机的概念以及互换机的根本设置，并以此引入对 VLAN 的讨论。


CSMA/CD

在CSMA/CD通讯方式中，同一以太网段上的装备通常会监听网络介质，以确定是否可以发送数据或是否须要等待。在利用集线器的网络中，一次只能有一个装备发送数据，而在利用互换机的网络中，多个装备可以同时利用网络介质。
以太网通讯

在以太网通讯中，消息的传输方式有三种范例：

• 单播（Unicast）
  
• 多播（Multicast）
  
• 广播（Broadcast）
  

单播（Unicast）

在单播通讯中，帧通常是从一个节点发送到特定的目的地。在这种模式下，只有一个发送者和一个吸收者。这意味着发送者、吸收者以及中心的互换机必须相互相识。在今世局域网中，这是一种最常见的通讯方式，尤其是在利用 HTTP、Telnet 等协议的互联网通讯中。
多播（Multicast）

在多播通讯中，发送者通常会将帧发送到以太网段上的一组节点。具体是否利用多播取决于所利用的协议。比方，在电话聚会会议中，用户大概须要同时与其他三名用户通讯。在这种环境下，会利用多播消息举行通讯。
广播（Broadcast）

当用户节点须要某些信息但不知道谁拥偶尔，可以利用广播通讯。在这种环境下，帧通常会发送到同一局域网中的全部装备。假如消息是为大范围受众通报的，广播通讯也非常有用。
MAC 地点

在以太网中，利用的是物理地点（通常是 MAC 地点）。这种地点用于通讯帧。当从网络层吸收到数据包时，这些数据包会被封装为帧，此中包罗源 MAC 地点和目的 MAC 地点等信息。
MAC 地点是以太网中利用的地点，由 48 位构成，并以十六进制数字表现。
IP 地点由网络部分和主机部分构成。同样，MAC 地点也分为两个部分：

• 构造唯一标识符（OUI）
  
• 厂商分配的装备编号
  

构造唯一标识符（OUI）：
OUI 是 MAC 地点的前 24 位，通常由 IEEE 分配给特定厂商。比方，在 CISCO 互换机中，OUI 通常为：0009.7C。
厂商分配的装备编号：
后 24 位是由厂商分配给特定装备的编号，用于唯一标识该装备的硬件。
整个 MAC 地点通常会被硬编码到装备硬件中，无法更改。
以太网中的双工设置

在以太网网络中，有两种操纵模式决定通讯是单向照旧双向：

• 半双工（Half Duplex）
  
• 全双工（Full Duplex）
  

半双工（Half Duplex）

在这种通讯中，数据传输是单向的。这意味着装备只能发送或吸收帧，不能同时举行。在利用集线器的网络中，这种通讯方式较为常见。它类似于利用对讲机，在这种环境下，你只能选择语言或听，但不能同时举行。在半双工通讯中，发生辩论的大概性较高，因此利用 CSMA/CD 机制来淘汰辩论。
全双工（Full Duplex）

全双工通讯答应数据双向运动，这意味着装备可以同时发送和吸收帧。在今世互换机中，这种模式通常是默认的操纵模式，辩论的大概性极低。
MAC 地点表

路由器的转发决议基于路由表中的信息。同样，互换机也有一个包罗地点的数据库，称为 MAC 地点表，互换机根据它转发帧。
互换机转发帧时接纳以下步调：
1、互换机通过某个端口吸收帧。
2、互换机查抄是否已在 MAC 地点表中纪录该帧的源端口。假如没有，则将源 MAC 地点添加到 MAC 地点表中。
3、互换机查抄是否已在 MAC 地点表中纪录该帧的目的端口。假如没有，则将该帧广播到全部端口（吸收帧的端口除外）。
4、当目的节点复兴时，互换时机将目的 MAC 地点添加到 MAC 地点表中，之后与该节点的通讯将改为单播而非广播。
下图是 Mac 地点表的示例。

设置互换机

在本节中，我们将设置互换机的一些根本选项，包罗：

• 主机名
  
• 横幅信息和暗码
  
• 管理 IP 地点
  
• 双工设置
  
• 控制台线路和 VTY 线路
  
• 双工设置
  

本节将利用如下所示的拓扑结构举行设置。

在此拓扑中，我们有 1 台互换机和 2 台主机。我们将利用控制台线缆设置互换机。可以在 Packet Tracer 中创建此拓扑并按照以下步调操纵。
主机名、控制台和 VTY 线路、横幅信息及暗码

在更今世化的互换机（如 CISCO 2960）上，利用的是 CISCO IOS，这与旧款互换机（如 Catalyst 系列）差别。因此，我们利用的大多数设置下令与之前设置路由器时的下令类似。
在 SWITCH_1 的下令行接口 (CLI) 上，我们须要进入全局设置模式以设置大多数选项。可以通过以下下令访问：

第一个下令可以进入特权模式，而第二个下令 “configure terminal” 则可以进入全局设置模式。
一旦进入全局设置模式，就可以开始设置主机名、控制台和 VTY 线路、横幅信息以及暗码。
在全局设置模式下，我们须要起首将互换机的主机名从“switch”更改为“SWITCH_1”。
为此，我们输入以下下令：
hostname <SWITCH_HOSTNAME>
在本例中，下令如下所示：

实行此下令后，提示符将从 “switch(config)#” 更改为 “SWITCH_1(config)#”。
接下来，我们须要设置控制台线路和 5 条 Telnet 线路的选项，比方暗码、实行超时时间和日记同步。以下下令用于将两条线路的暗码设置为“cisco”，并将超时时间设置为 15 分钟：

下令 logging synchronous 可以防止在输入下令时屏幕上出现不须要的消息，从而制止打断正在输入的下令。
横幅（banner）是一条消息，当有人实行访问互换机时会体现。在本例中，我们将利用 MOTD（Message of the Day）横幅，它可以通过以下下令举行设置：

井号符号（#）用于指示消息的开始和竣事。在本例中，我们将利用消息 “WARNING. AUTHORIZED ACCESS ONLY!!!”，该消息可以通过在 SWITCH_1 上输入以下下令举行设置：

当我们设置路由器时，我们留意到通过 vty 线路长途访问路由器须要利用 IP 地点。在互换机中，我们须要设置 IP 地点、子网掩码和默认网关，与 PC 类似，IP 地点用于管理互换机。
默认环境下，CISCO 互换机利用 VLAN 1 作为管理 VLAN，但发起更改此设置，由于它大概成为一个安全毛病。
为了通过管理接口管理互换机，我们须要创建一个管理 VLAN，并为其分配一个管理 IP 地点。在本例中，我们将利用 VLAN 99，并为其分配 IP 地点 192.168.99.1，这将答应通过 Telnet 线路长途管理互换机。
别的，我们还须要设置默认网关，以便互换机可以访问长途网络的流量。
在本例中，默认网关将为 192.168.1.1。
要设置管理接口，我们按照以下步调举行操纵：
留意：interface vlan 下令用于设置 SVI（互换假造接口）。
步调 1：创建管理 VLAN 接口，即 VLAN 99，利用以下下令：

步调 2：为接口分配 IP 地点和子网掩码，并利用 no shutdown 下令激活并使其可操纵。
下令如下：

如许，VLAN 99 接口将被分配 IP 地点 192.168.99.1，子网掩码 255.255.255.0，并通过 no shutdown 下令激活，使其可以开始工作。
步调 3：在互换机的一个接口上，我们须要将其与 VLAN 99 管理 VLAN 链接，这可以通过以下下令完成。

要设置默认网关，以便将目的为长途网络的流量转发，我们利用下令 ip default-gateway <ip address>。在本例中，我们将利用 192.168.1.1 作为默认网关，下令如下所示：

完成此设置后，网络上的全部装备应该可以或许相互通讯，无需其他设置。
如下面 PC_A 的统计信息所示，乐成地举行了对 PC_B 的 Ping 测试。

后续

第 1 部分到此竣事。在第 2 部分中，我们将相识一些有关互换的概念并设置更多选项（比方端口安全），我们还将相识可在互换机上利用的各种验证和故障扫除下令。