实施多层交换(BCMSN笔记)

1.了解三层交换所需要的基本组件和关键组件的基本原理
2.比较二层交换和多层交换,解释每一种交换模式数据包的流程图
3.了解多层交换数据表的结构
4.了解集中转发和分布转发和基于命令的交换和基于拓扑的交换

三层交换:把二层交换功能和三层路由功能结合起来,使得三层包转发的吞吐量达到每秒数百万个包.具有路由处理功能和包转发功能。包转发采用硬件实现，三层和四层性能差不多等于二层的转发性能。
二层包交换所经过的包的转发流程：在端口收到数据包---输入端口的处理----入口的ACL的安全的检查和过滤---再执行二层的查找----找到对应的出口或出口VLAN----VLAN的ACL过滤----经常QOS输出的限制----检测输出接口的物理链路----在物理链路进行排队----把帧转发出去。

三层转发流程：在端口收到数据包---输入端口的处理----入口的ACL的安全的检查和过滤---再执行二层的查找----路由器转发模块----执行输入的访问控制列表检查----检查IP是否能够转发----查找IP转发路由表----输出访问控制器的安全检查(ACL)---找到对应的出口或出口VLAN----VLAN的ACL过滤----经常QOS输出的限制----检测输出接口的物理链路----在物理链路进行排队----把帧转发出去。

三层转发时IP包在输入时和输出时的变化：目的MAC地址改为下一跳地址，原MAC地址改为路由器的MAC地址，TTL=TTL-1，校验合也要重新计算。

交换机在执行查找的时候，比如根据目的MAC地址查找，它是基于进行二进制去匹配的，把目的MAC当成一个搜索关键字，执行哈稀算法，然后得到一个指针，该指针指向交换机里的内容地址存储器(内存可编址存储器),该地方为所匹配的值。

交换机里还有三重内容地址表，即可以匹配0、1或都不需要匹配。即为不全匹配地址。集中转发：只有一个转发表(如6500系列和4000系列)，转发时所有数据都要通过中央转发引擎，中央引擎中存在转发表。

分布式转发：在每一个模块、端口上面都可以做本地的转发查找转发决策(比如3550和带分布式转发卡的6500)。
基于netflow的交换(基于流的交换)，即一次路由多次交换。它是把路由处理器和专用集成电路结合起来一起工作，通过交换机的第一个三层转发(路由器通过查寻转发信息表，得到输出接口，把数据包改写，完了之后把改写信息和转发信息传给硬件转发表里，再把数据包转发出去)。第二次数据包要做三层转发的时候就直接查找硬件转发表，不用通过路由处理器了。
传统的路由的三层包转发模式叫做处理器交换(一秒种只能转发数千个包)，基于流的数据交换是基于硬件的交换(一秒钟可以转发数百万个包)。
基于拓扑的交换模式(CISCO特有的，即Cef)：在数据包转发以前预先在硬件(专用集成电路)里面建立转发信息表和邻居表，所有数据包转发都不用通过路由处理器而直接通过硬件进行转发。
配置多层交换：
1.了解基于CEF的多层交换的特性和工作原理
2.配置和检验CEF
3.诊断CEF的故障
Cef(ciscoexpressforward)包括两个平面（功能模块）：控制平面和数据平面。其中控制平面(以路由器为基本组成结构)用负责软件去建立转发信息表和邻居表，并把这些信息存放在三层转发模块和接口上。数据平面负责用硬件转发ip单播，当一个需要路由的ip包到达接口时，由三层转发模块的数据平面负责查找转发信息表，找到下跳mac并改写数据帧。
CEF查找用到两个表：转发信息表由路由器的路由表计算得到，邻居表有arp协议来发现。三层的数据包先经过三重的转发信息表查找，找到最佳匹配，得到邻居信息，得到邻居指针，用第二层信息对数据帧进行改写，然后转发。
基于CEF的多层交换机工作过程：接口收到数据包(目的MAC地址是交换机的MAC，交换机便知道数据包需要三层转发)----交换机用目的IP地址去查找IP信息表得到指向邻居表的指针----在邻居表里找到下一跳的MAC地址和VLAN号码----用下一跳MAC和交换机MAC来改写数据包----从输出端口转发出去。

Arp抑制：当一个新的目的地址被客户pc请求时，在三层交换的转发信息表中不存在这个mac对应的链路路径，在交换机得到正确的链路路径前，所有发往此ip的数据将被丢弃掉。

多层交换的负载均衡：当到一个目的地址存在多条可达路径时，可在邻居表中可构建多条邻居路径，最多可为６条。分配规则可基于源，目的ip地址。源，目的地址对。
在支持cef的交换机上，cef的功能缺省是开启状态。noiproute-cachecef命令可以关闭cef功能。

Showinte***ceinte***ce-num|beginL3查看三层包的数量
Showinte***ceinte***ce-num|includeswitched查看三层交换机的单，组播包的数量
Showipcef查看cef的运行状态
Showadjacency查看交换机的邻居
Debugipcef诊断cef的信息
Debugipcefipc查看进程间的通信信息

VLAN之间的路由：
1.掌握多层交换机做VLAN路由中所用到的各种接口类型
2.解释VLAN之间路由的工作原理和配置
3.了解末端路由器它的工作原理和配置
4.检验VLAN之间路由的配置

交换机常见端口：
1.交换端口(二层物理端口)
(1)接入端口：一般用来连接终端，中属于一个VLAN
(2)干线端口：属于多上VLAN，可以传送多个VLAN的流量
2.虚拟接口(逻辑接口)
3.路由端口(三层交换机上有些物理端口就是一个可路由的端口，它不属于任何VLAN，在三层交换机上通过执行noswitchport可以把接口置为三层路由端口)

VLAN之间路由配置：
Iprouting激活交换机路由功能
Routerip_routing_protocol<option>启用路由协议
Inte***celan_id创建或进入一个虚拟端口，代表一上VLAN
单臂路由：802.1Q有一个nativevlan(默认VLAN)，它是没有tagged,要用一个子接口把nativevlan标出来，这样在nativevlan里面就有一个缺省网关(即上述的子接口。)

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