交换机主要是交换时模式，同时也是独享带宽，交换机工作在物理层和数据链路层，先接受物理信号

目标一；掌握交换机的基本工作原理

目标二；掌握交换机的基本配置

交换机工作在数据链路层，转发数据帧

  硬件类型以太网，协议类型ipv4，硬件长度6字节，协议长度4字节

封装成帧的MAC的地址是全F，原MAC是主机A,

集线器因为冲突域严重，效益差，顾使用交换机 

所有设备

fffff

第18课    根端口的选举

1.每一个非根都会选举一个根端口

2.依据优先级向量

（1）本地根路径开销RPC（Root path cost）、

（2）发送者（对端）桥标识符（BID)、

（3）发送者（对端）端口标识符（PID)

PID=port Identifier=port priority(缺省128）+port Number (端口号）

（4）本地端口标识符（LID）

第17课，根桥的选举

STP  IEEE 802.1D

RSTP  IEEE 802.1W

MSTP   IEEE 802.1S

1.华为的交换机有且只有一个MAC地址，思考的交换机每个端口都有一个MAC地址。

2.当一个交换机刚启动加入网络时，STP初始化是以自己为根桥的，后续通过交互BPDU来选举。

3.BID包含桥优先级和桥MAC地址两部分。

                                  PPP

ppp协议是一种点到点链路层协议，主要用于在全双工的同异步链路上进行点到点的数据传输。

LCP（链路控制协议）：用来建立、拆除和监控PPP数据链路。

NCP（网络层控制协议）：用于对不同的网络层协议进行连接建立和参数协商。

配置PPP：（serial interface和pos intereface）

[RTA-Serial 1/0/0]link-protocol ppp

FTP：服务器和客户端建立控制连接时，服务器开启21号端口，客户端开启随机端口；服务器和客户端建立数据连接时，服务器开启TCP的20号端口。

OSPF

一、工作过程：

1、Neighbor（邻居）：通过护送Hello包建立和维护OSPF邻居关系；

2、Adjacency（邻接）：根据接口的不同的OSPF网络类型来决定如何形成邻接关系；

3、LSA（Link State Advertisement，链路状态通告）：用于描述参与OSPF进程的接口信息（如接口IP地址、子网掩码、邻居等）。本地生成的LSA将逐跳泛洪到整个区域；

4、LSDB（Link State Database，链路状态数据库）：将本地生成的LSA和从邻接的邻居接收到的LSA都存储在LSDB中，并且在一个ospf区域内，所有OSPF路由器的LSDB保持一致。

5、SPF（Shortest Path First，最短路径优先）算法：当区域内所有的OSPF路由器的LSDB一致时（及完全邻接），将使用SPF算法计算一棵以本地OSPF路由器为树根的SPF树（加权的有向图）；

6、IP Routing-Table（IP路由表）：当计算出一棵SPF树之后，可以计算出到达所有目的网络的最短路径，并将该最短路径安装到IP路由表中。

二、DR和BDR的选择(DR和BDR用来接收链路接收状态更新报文的地址是224.0.0.6，hello报文是224.0.0.5):

1、优先级大的作为DR，次大的作为BDR。2、优先级相同的话，比较Roter id，大的作为DR，次大的作为BDR。

3、优先级为0的路由器不具备选举资格。

4、DR和BDR一旦选举完成，后续有优先级大的路由器加入也不更改DR和BDR（除非设备重启）。

三、OSPF区域

1、每个区域都维护一个独立的LSDB。

2、Area 0是骨干区域，其他区域都必须与此区域相连。

四、基本配置：

[RTA]ospf router-id 1.1.1.1

[RTA-ospf-1]area 0

[RTA-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.1.0 0.0.0.255

查看参与OSPF进程的接口：

[RTA]display ospf interface

配置接口的成本：

[RTA]int g0/0/0

[RTA-g0/0/0]ospf cost 10

配置接口的优先级（默认是1）：

[RTA-g0/0/0]ospf dr-priorty 10

查看ospf邻居：

display ospf peer

查看OSPF建立的IP路由表：

display ip routing-table protocol ospf

配置OSPF认证：

[RTA-g0/0/0]ospf authentication-mode md5 1 cipher 123456

RIP配置：

1.基本配置：

[RTA]rip

[RTA]version [1-2]

[RTA-rip-1]network 192.168.1.0

检查参与RIP进程的接口：

[RTA]display rip 1 interface 

检查RIP学习到的路由:

[RTA]display ip routing-table protocol rip

查看RIP数据库：

[RTA]display rip 1 database

RIP

RIPv1：

1.是有类别路由协议，不支持VLSM和CIDR。

2.以广播的形式发送报文。

3.不支持认证。

RIPv2：

1.为无类别路由协议，支持VLSM，支持路由聚合与CIDR。

2.支持以广播或者组播（224.0.0.9）方式发送报文。

3.支持明文认证和MD5密文认证。

避免环路的方法：

1.最大条数：最大为15跳，超过后路由就会丢弃。

2.水平分割：从一个接口学习到的路由，不会再从该接口发出去（接口缺省开启）。

3.毒性反转：当一个接口收到一个报文时，将该报文的跳数设置为16跳。

4.触发更新：当路由信息发生变化时，立即向邻居设备发送触发更新报文。

基本配置：

静态路由配置：

ip route-static 目的地址 掩码 下一跳地址[广播型网络只能跟下一跳地址]（出接口）

路由备份：配置多条静态路由时，可以修改静态路由的优先级高于其他静态路由，从而实现路由备份，也称为浮动静态路由。

ip route-static 目的地址 掩码 下一跳地址[广播型网络只能跟下一跳地址]（出接口） preference 优先级值

缺省路由：

当路由表中没有与报文的目的地址匹配的表项时，可以选择缺省路由作为报文的转发路径。

缺省路由的优先级是60，掩码为0，所以会被最后匹配。

3、RSTP拓扑变化的处理：

1）拓扑变化的检测：

STP认为任何接口的断开与连接，拓扑都发生变化，向根桥发TCN；RSTP仅认为端口从不转发到转发，拓扑发生变化。

2）拓扑变化的处理

STP会将TCN发送到根桥，根桥持续35s发送TC位被置位的BPDU，并泛洪到整个交换网络，其他非根桥接收到TC位被置位的BPDU，将MAC地址表的老化事件从300s减少到15s;

RSTP在检测到拓扑发生变化之后,直接由检测到拓扑变化的交换机发送TC位被置为的RST BPDU,其他交换机收到BPDU收清空所有其他端口学习到的MAC地址，除了收到RST　BPDU的端口。

配置根桥

stp priority 0

stp priority 4096

配置端口开销和优先级

stp cost <1-200000000>

stp port priority<0-240>

配置根保护（在根桥连接接入层交换机的DP上配置）

端口中：stp root-protection

被配置为根保护的端口接收到更优BPDU时，端口状态转换为Discarding。

配置BPDU保护

边缘端口一般用于连接PC，不能接收到BPDU，但如果攻击者恶意伪造BPDU发送到边缘端口，边缘端口会自动变为非边缘端口，并参与拓扑的计算，可能引发网络的震荡，配置BPDU保护，可以让边缘端口在接收到BPDU时，端口直接被关闭，并通知到网管系统，端口需要被手工开启才能正常使用。

交换机中：stp bpdu-protection

配置环路保护：端口中:stp loop-protection

当AP端口所在链路发生故障，成为单向链路时，可能产生环路，配置环路保护，可以解决该问题；

RSTP（快速生成数协议）：采用IEEE800.1w标准规范

1.RSTP端口的角色

1）RP：接收到最优BPDU的端口；

2）DP：发送最优BPDU的端口；

3）AP（预备端口）：接收到BPDU比本地端口发送的BPDU更优，且接收到的BPDU中的Bridge ID与本地Bridge ID不相同；AP是RP的备份

4）BP（备份端口）：接收到BPDU比本地端口发送的BPDU更优，且接收到的BPDU中的Bridge ID与本地Bridge ID相同。BP是DP的备份

2.RSTP的快速收敛

RSTP要实现快速收敛，其目的是要实现RP和DP这两种需要被置为转发状态的端口快速进入到转发状态；

RSTP根据网络是否存在环路风险来决定RP和DP是否能够立刻进入转发状态；

1）RP端口的快速收敛

当运行RSTP的交换机的RP端口连接断开，从所有AP中选择一个新的RP，并立刻置为转发状态，因为RP端口被立刻置为转发状态无环路风险，所以可以立刻置为转发状态。

2）DP端口的快速收敛

DP端口因为无法确定是否存在环路风险，所以等待足够长的时间（需要30s，其中15s的Discarding和15s的Learning）才能被置为转发状态

（1）对端未运行RSTP的DP端口（如PC、Router）的快速收敛通过边缘端口（Edge-Port）实现该类型DP端口的快速转发；

边缘端口是由管理员在连接对端未运行RSTP的端口上（如连接主机、路由器等的端口） 手工配置。即管理员手工确定该DP端口无环路风险。 

（2）对端运行RSTP的DP端口（如连接交换机）的快速收敛

通过P/A（Proposal/Agreement,提议/同意）协商实现该类型DP端口的快速收敛。

P/A（Proposal/Agreement,提议/同意）协商过程：

a、运行RSTP的交换机端口初始化之后发送一个FLAG字段中Proposal位被置位的RST BPDU；

b、运行RSTP的交换机端口在接收到一个FLAG字段中Proposal位被置位的RST BPDU之后，如果收到的是次优BPDU，则直接丢弃该RST BPDU并立刻向对端也发送一个FLAG字段中Proposal位被置位的RST BPDU。

c、如果收到的是最优BPDU，则端口被当选为RP，并开始同步，同步之后将RP立刻置为转发状态，并同时从RP端口返回一个Agreement被置为的RT BPDU；

d、接收到Agreement被置为的RT BPDU的DP端口，接可以立刻见该DP置为转发状态；

同步操作：

如果收到的是最优BPDU，则端口被当选为RP，并开始同步，同步是将其他所有端口置为Discarding（丢弃），但边缘端口除外（保持转发状态），AP和BP也保持Discarding，即所有DP被置为丢弃状态，同步的目的是为了向发送最优BPDU的端口返回Agrdeement被置位的RSR BPDU，以快速收敛，需要将所有下游链路暂时阻塞，然后下游链路再通过P/A协商完成收敛。

配置RSTP：

stp mode rstp 启用rstp

stp edge-port enable 在接口中配置边缘端口

RSTP（快速生成数协议）：采用IEEE800.1w标准规范

1.RSTP端口的角色

1）RP：接收到最优BPDU的端口；

2）DP：发送最优BPDU的端口；

3）AP（预备端口）：接收到BPDU比本地端口发送的BPDU更优，且接收到的BPDU中的Bridge ID与本地Bridge ID不相同；AP是RP的备份

4）BP（备份端口）：接收到BPDU比本地端口发送的BPDU更优，且接收到的BPDU中的Bridge ID与本地Bridge ID相同。BP是DP的备份

配置RSTP：

stp mode rstp

DP：发送最优BPDU的端口

RP：接收最优BPDU的端口 

每个交换机

STP工作原理：

通过阻塞特定端口来消除环路 ，并且能够实现链路备份。

运行STP的交换机之间通过交互BPDU（Bridge Protocol Data Util 桥协议数据单元）来实现STP的计算。

值越小越优先

1.根网桥/根交换机（Root Bridge/Root Switch）

1）在交换网络中选举一个根网桥/根交换机；

2）运行STP的交换机通过交互BPDU，比较BPDU中BID（Bridge Identifier，桥标识符）最小的交换机就是根网桥/根交换机。

3）BID=Bridge Priority （缺省是32768）+Bridge Mac Address

4）运行STP的交换机上STP初始化时，以自己作为根桥/根交换机

2.RP(Root Port 根端口）

1)每个非根桥/非根交换机上选举一个RP（Root Port，根端口）

2）非根交换机的所有端口中，接收到最优BPDU的端口作为根端口

3.DP（Designated Port,指定端口）

1）每个网段/冲突域上选举一个DP（指定端口）

2）在每个网段/冲突域中发送最优BPDU的端口作为指定端口 ；

3）一般情况下，根交换机上所有端口都是DP；

4）连接未运行STP设备的端口（入PC、Server、Router等）作为

4.AP（Alternate Port  预备端口）

1）除RP、DP之外的其他端口作为AP；

2）RP和DP都被置为转发状态，AP被置为阻塞（Blocking）

STP中BPDU的优先级向量：

1）Root Identifier（根ID）

2）RPC（Root Path Cost，根路径开销）

3）Sender Bridge Identifier（发送者的桥ID）

4）Sender Port Identifier（发送者的端口ID）　

Port ID=Port Priority （缺省时128）+Port Number（端口号） 

5.Local Port Identifier（本地的端口ID）

配置命令

运行stp：stp mode stp

检查stp运行：display stp

display stp brief(端口角色） 

1.arp只有在以太网中传递

2.arp在以太网头部传递，不在IP头中传递

3.arp的type是0x0806

华为交换机只有一个MAC地址

思科的每个端口都有一个MAC地址

网络层IP协议 icmp igmp

IP协议网络提供IP路由功能

IP地址设计网络

Type类型字段0X0800  IP协议

46-1500 IP包

IP报文头部