数据链路层和交换机基本原理

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一、数据链路层

1.数据链路层是OSI参考模型中的第二层,其主要功能是确保从网络层接收的数据帧通过物理层传输时是可靠且无误。

  • 数据链路的建立、维护与拆除
  • 帧包装、帧传输、帧同步
  • 帧的差错恢复
  • 流量控制

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二、以太网帧格式

1.以太网的发展史

互联网可分为广域网、城域网、局域网,而以太网是局域网中的一项技术。

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  • 1973年,Xerox公司的X-Wire,运行速率2.94Mb/s。
  • 1979年,DEC-Intel-Xerox(DIX)的以太网,运行速率10Mb/s。
  • 1983年,IEEE的802.3标准。
  • 1991-1992年,快速以太网和千兆以太网,运行速率100/1000Mb/s。

2.以太网MAC地址

MAC地址是全球唯一的,不可重复的。每一块网卡生产出来除了具有基本的功能外,都有一个全球唯一的编号来标识自己,这个地址就是MAC地址,即网卡的物理地址。MAC地址用来识别一个以太网上的某个单独的设备或物理设备。

MAC地址由48位二进制数组成,通常分成六段,用十六进制表示,如08-00-5a-e3-93-6c。其中前24位是生产厂商向IEEE申请的厂商编号,后24位是网络借口卡序列号。

MAC地址的第8位为0时,表示该MAC地址为单播地址;为1时,表示该MAC地址为组播地址。一块物理网卡的地址一定是一个单播地址,也就是第8位一定为0,组播地址是一个逻辑地址,用来表示一组接收者,而不是一个接收者。

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3.以太网格式

image.png Ethernet II 帧格式分为六个区域:

  • 前导码(Preamble)包含八字节。前七字节的值为0xAA,最后一个字节的值为0xAB。在DIX以太网中,前导码被认为是物理层封装的一部分,而不是数据链路层的封装。

  • 目的地址(DA)包含六字节。DA标识了帧的目的站点的MAC地址。DA可以是单播地址(单个目的地)、组播地址(组目的地)或广播地址。

  • 源地址(SA)包含六字节。SA标识了发送帧的站点的MAC地址。SA一定是单播地址(即第8位是0)。

  • 类型域包含两字节,用来标识上层协议的类型,如0800H标识IP协议。

  • 数据域包含46~1500字节。数据域封装了通过以太网传输的高层协议信息。高层协议要确保这个域至少包含46字节,如果实际数据不足46字节,则高层协议必须执行某些(未指定)填充算法。数据域长度的上限是任意的,但已经被设置为1500字节。

  • 帧校验序列(FCS)包含四字节。FCS是从DA开始到数据域结束这部分的校验和。校验和的算法是32位的循环冗余校验法(CRC)。

三、交换机的原理

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  • PC1要和PC2之间进行通信,需要通过交换机转发数据。

  • 初始状态下的交换机的mac地址和端口都是空白的。

  • 当交换机的1接口收到pc1的报文,会自动把pc1的mac地址和端口1记录下来。

  • 之后交换机会向除端口1以外的所有端口发送广播,并询问哪个的mac地址是22-22

  • 当pc2收到广播消息后,会回复一个单播,交换机会将端口2和pc2的mac记录下来。

  • pc3和pc4会无视不是发给自己的消息。

  • 现在交换机的mac表里存在了pc1 和pc2mac地址和端口号,下次再通信时可以直接找到。

四、交换机的四大功能

1.学习功能---------数据帧经过交换机,交换机会自动学习数据帧的源mac

2.地址转发功能--------数据帧经过交换机,会在mac表中查找数据帧的目的mac,查找成功,会从相应的接口转发数据

3.查询功能(泛洪)………-数据帧经过交换机,会在mac表中査找数据帧的目的mac,查找失败,会从所有接口转发相同数据(泛洪)

4.刷新功能--------- 交换机默认300s刷新一次mac地址表

五、交换机命令

1.交换机的三种模式

(1)用户视图:基本操作,查看基本信息

(2)系统视图:进阶操作,配置 静态路由,动态路由

(3)接口模式:配置端口的设置

用户视图模式:system-view

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 将用户视模式<Huawei>切换到系统视图模式[Huawei],也可以用:sys

退出系统视图模式:quit;Ctrl+z

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 退出系统视图模式[Huawei] quit;Ctrl+z

修改主机位名:sysname no1(自定义)

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<Huawei> system-view
修改主机位名[Huawei] sysname Router1

状态信息查询:display version

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查看VRP版本<Huawei> display version   
查看用户终端信息<Huawei> display users    

进入接口模式并查看信息

给路由器接口配置ip地址:int e0/0/1

查看当前视图下的配置信息:dis this

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<Huawei>sys
给路由器接口配置ip地址[Huawei] int e0/0/1
查看当前视图下的配置信息[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]dis this 

设置e0/0/1接口的ip地址:ip add 192.168.x.x 24

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设置e0/0/1接口的ip地址[Huawei] ip add 192.168.x.x 24      

查看设备保存的信息:display saved-configuration

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查看设备保存的信息[Huawei] display saved-configuration      

历史命令查询:display history-command

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历史命令查询[Huawei] display history-command

查看设备当前配置的信息:display current-configuration

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查看设备当前配置的信息[Huawei] display current-configuration      

擦除存储设备的配置文件(初始化):reset saved-configuration

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擦除存储设备的配置文件(初始化)[Huawei] reset saved-configuration      

关闭华为的信息提示:undo info-center enable/undo terminal monitor

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关闭华为的信息提示[Huawei] undo info-center enable/undo terminal monitor     

保存配置:save

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保存配置[Huawei] save