趣谈网络协议【5】—— 交换机与VLAN

---  ---   课程笔记：《趣谈网络协议》 刘超

 

一、拓扑结构

　　多台交换机，交换机之间连接起来，就形成一个稍微复杂的拓扑结构。

二、环路问题

1. 环路产生的原因

　　　　

 

　　2. 环路的危害：广播风暴、帧的重复复制、MAC地址表漂移

　　　　(1) 广播风暴：交换机之间不断的转发广播帧

    　　　　 

 

 

　　　　(2) 帧的重复复制

     　　　　

　　　　(3) MAC地址表漂移

 　　　　

 

　　　　

　　3. 环路的解决方法

　　　　生成树协议能够发现并自动消除冗余网络拓扑中的环路。

三、STP 协议

1. STP的作用

　　(1) 消除环路：通过阻断冗余链路来消除网络中可能存在的环路；

　　(2) 链路备份：当活动路径发生故障时，激活备份链路，及时恢复网络连通性。

 

　　2. 一些概念

• Root Bridge，也就是根交换机
• Designated Bridges，有的翻译为指定交换机
  
• Bridge Protocol Data Units （BPDU） ，网桥协议数据单元。只有根交换机可以发
  
• Priority Vector，优先级向量。 [Root Bridge ID, Root Path Cost, Bridge ID, and Port ID]
  

　　3. 生成树协议原理

　　(1) 选出一个根桥Root（root bridge）

　　　　STP中根桥的选举依据的是桥ID，值小者优先。

　　　　桥ID：  桥优先级和48位的MAC地址构成

   　　 　　　　　　32768.00e0-fc41-4259

　　　　桥优先级是可以配置的，取值范围是0~65535，默认值为32768

　　(2) 在非根网桥上选出根端口RP（root port）

　　　　根端口是非根交换机去往根桥路径最优的端口。每个非根桥上有且只有一个根端口。

1. 1. 该端口的根路径开销，选取小者，若相同，则转b
   2. 对端的桥ID，选取小者，若相同，则转c
   3. 对端的端口ID和本端的端口ID，小者优先

　　(3) 在一个链路上选出指定端口DP（designated port）

　　　　指定端口是交换机向所连网段转发配置BPDU的端口。

1. 1. 该端口的根路径开销，选取小者，若相同，则转b
   2. 所在桥的ID，选取小者，若相同，则转c
   3. 端口ID，小者优先

　　(4) 未成为指定端口或根端口的端口为预备端口（Alternate Port），被阻塞

　　　　将既不是根端口也不是指定端口的端口，设置为预备端口，进行阻塞。

 

四、VLAN

　　虚拟局域网（VLAN）是一组逻辑上的设备和用户，这些设备和用户并不受物理位置的限制，可以根据功能、部门及应用等因素将它们组织起来，相互之间的通信就好像它们在同一个网段中一样，由此得名虚拟局域网。

VLAN工作在OSI参考模型的第2层和第3层，一个VLAN就是一个广播域，VLAN之间的通信是通过第3层的路由器来完成的。

　　

 

　　VLAN优点：

　　　　(1) 划分用户群，方便网络用户管理；

　　　　(2) 提供更好的安全性，减少由于共享介质所形成的安全隐患；

　　　　(3) 控制广播域影响范围(克服“广播风暴”), 改善网络服务质量。

 

 

 

参考：

　　MOOC  南京工业大学 《计算机网络》 钱燕 、邹修国 、吉翔 、田光兆 、冯学斌

　　MOOC 江苏电子信息职业学院《路由交换技术与应用》史红彦 、朱东进