多層交換技術（理論篇）

汪雙頂，畢業於北京師範大學信息科學技術學院，獲碩士學位，系安徽建設院計算機專業教研室高級講師，承擔學校計算機專業的教學崗位教學、實訓工作。學院職業技能鑒定站高級技師，技能帶頭人。

本書邀請由來自學校的計算機相關專業的專業教師和來自星網銳捷網絡有限公司的專業工程師隊伍，組建校企合作團隊，聯合開發。本課程在開發的過程中，堅持立足清遠，對接產業，根據專業就業方向和“專業核心能力”要求，按技術相關性特點來選擇和組織教學內容，共同完成“工學交替、實境育人”計算機網絡技術專業人才培養模式改革新課程內容。

單元1　園區網絡多層交換技術概述 1

1.1　認識園區網絡　2

1.2　智慧園區網絡　4

1.3　園區網絡的架構　5

1.3.1　園區網絡的三層架構規劃　5

1.3.2　園區網絡數據中心的大二層架構　8

1.4　園區網絡交換技術　10

1.4.1　二層交換技術　10

1.4.2　三層交換技術　12

1.4.3　第四層交換技術　15

1.5　網絡實踐：一個智慧校園網規劃設計　16

1.6　認證測試　25

單元2　多層交換中的VLAN技術　27

2.1　交換網絡中的VLAN技術　27

2.1.1　交換網絡中的廣播和沖突　28

2.1.2　VLAN技術原理　29

2.1.3　802.1Q技術　31

2.1.4　接口鏈路類型　33

2.1.5　Trunk通信機制　34

2.1.6　Native VLAN　35

2.1.7　VLAN修剪　36

2.2　實現不同VLAN之間的通信　37

2.2.1　使用SVI技術　38

2.2.2　使用單臂路由技術　39

2.2.3　單臂路由技術和SVI技術對比　42

2.3　特殊的VLAN技術　42

2.3.1　私有VLAN技術　42

2.3.2　超級VLAN技術　48

2.4　網絡實踐：使用Super VLAN優化IP地址　54

2.5　認證測試　57

單元3　使用RSTP實現網絡快速收斂　59

3.1　交換網絡中的環路　59

3.2　生成樹協議　60

3.2.1　相關概念　60

3.2.2　BPDU報文傳播消息　62

3.2.3　STP接口狀態與定時器　63

3.2.4　STP選舉　65

3.2.5　STP拓撲變更　69

3.2.6　配置STP　71

3.3　快速生成樹協議　74

3.3.1　RSTP接口狀態　74

3.3.2　RSTP接口角色　75

3.3.3　BPDU格式變化　77

3.3.4　RSTP鏈路狀態及快速過渡機制　77

3.3.5　RSTP拓撲變更機制　78

3.3.6　RSTP和STP兼容　79

3.3.7　配置RSTP　80

3.4　認證測試　82

單元4　使用MSTP增強網絡彈性　84

4.1　傳統單生成樹問題　85

4.2　認識MSTP實例　86

4.3　了解MST域　87

4.4　MSTP基本概念　89

4.5　MSTP接口　91

4.5.1　MSTP接口角色　91

4.5.2　MSTP接口狀態　93

4.6　MSTP計算　93

4.7　配置MSTP　96

4.7.1　MSTP基本配置　96

4.7.2　配置MSTP負載均衡　100

4.8　網絡實踐：配置MSTP增強網絡彈性　104

4.9　認證測試　109

單元5　部署VRRP實現網關冗余　111

5.1　VRRP應用背景　111

5.2　VRRP術語　113

5.3　VRRP技術　114

5.4　VRRP狀態　116

5.5　VRRP選舉機制　117

5.6　VRRP通告報文　118

5.7　VRRP基本配置　120

5.7.1　配置VRRP組　120

5.7.2　配置VRRP優先級　121

5.8　調整和優化VRRP　123

5.8.1　配置VRRP接口跟蹤　123

5.8.2　配置VRRP搶占模式　125

5.8.3　配置VRRP定時器　126

5.8.4　配置VRRP定時器學習功能　127

5.8.5　配置VRRP認證　127

5.9　VRRP負載均衡　128

5.10　查看VRRP運行狀態　130

5.11　網絡實踐1：配置多子網VRRP　130

5.12　網絡實踐2：實現VRRP均衡負載　133

5.13　認證測試　135

單元6　使用鏈路聚合增加鏈路帶寬　137

6.1　了解以太網鏈路聚合技術　137

6.1.1　以太網鏈路聚合技術簡介　137

6.1.2　鏈路聚合模式　138

6.2　LACP技術　140

6.2.1　LACP技術產生的背景　140

6.2.2　手工靜態聚合　140

6.2.3　LACP聚合模式　141

6.2.4　LACP聚合模式之一：靜態LACP聚合　142

6.2.5　LACP聚合模式之二：動態LACP聚合　144

6.3　配置鏈路聚合　144

6.3.1　配置靜態聚合　144

6.3.2　配置動態鏈路聚合　146

6.4　網絡實踐：配置LACP動態鏈路聚合　147

6.5　認證測試　149

單元7　使用DHCP實現動態編址　151

7.1　DHCP應用背景　152

7.2　DHCP工作原理　152

7.2.1　DHCP地址分配　152

7.2.2　DHCP狀態　155

7.2.3　地址釋放　156

7.2.4　DHCP報文類型　157

7.3　DHCP中繼代理　158

7.3.1　DHCP中繼代理的應用　158

7.3.2　DHCP中繼代理工作原理　159

7.4　配置DHCP服務器　160

7.4.1　配置地址池　160

7.4.2　配置地址租約　161

7.4.3　配置分配選項　162

7.4.4　配置靜態IP地址綁定　164

7.4.5　配置Ping包次數　166

7.4.6　配置Ping包超時時間　166

7.4.7　配置排除地址　166

7.5　配置DHCP中繼代理　167

7.6　配置DHCP動態獲取地址　167

7.7　監視和維護DHCP　168

7.7.1　查看DHCP狀態　168

7.7.2　清除DHCP信息　169

7.7.3　DHCP的調試與診斷　170

7.8　網絡實踐：配置網絡中主機使用DHCP動態獲取IP　170

7.9　認證測試　172

單元8　快速檢測以太網鏈路故障　173

8.1　RLDP概述　173

8.2　RLDP工作原理　175

8.3　以太網設備鏈路故障檢測　176

8.4　了解智能線纜檢測技術　177

8.5　配置RLDP　178

8.6　RLDP技術實踐　181

8.7　網絡實踐：使用RLDP防範鏈路故障　182

8.8　認證測試　186

單元9　使用VSU技術實現網絡高可靠性　187

9.1　VSU技術概述　187

9.2　VSU技術原理　190

9.3　VSU虛擬交換鏈路　192

9.4　VSU組網拓撲技術　194

9.4.1　VSU拓撲結構　194

9.4.2　VSU拓撲變化　194

9.4.3　VSU設備外部連接　196

9.5　VSU熱備份　197

9.5.1　VSU熱備份原理　197

9.5.2　成員設備故障恢復　197

9.6　VSU雙主機檢測　198

9.6.1　基於BFD檢測　198

9.6.2　基於聚合口檢測　199

9.7　配置VSU　199

9.7.1　在單機模式下配置VSU　200

9.7.2　在VSU模式下配置VSU　204

9.7.3　配置雙主機檢測　206

9.7.4　配置聚合口流量均衡　208

9.7.5　從VSU模式切換為單機模式　209

9.8　網絡實踐：使用VSU技術實現網絡的高可靠性　210

9.9　認證測試　216

單元10　交換網絡安全防護技術　217

10.1　接口安全　218

10.1.1　接口安全概述　218

10.1.2　配置接口安全　218

10.1.3　配置安全地址綁定　221

10.2　ARP檢查　222

10.2.1　ARP欺騙攻擊　222

10.2.2　配置ARP檢查　224

10.3　DHCP監聽　225

10.3.1　DHCP攻擊場景　225

10.3.2　DHCP監聽原理　226

10.3.3　配置DHCP監聽　227

10.4　動態ARP檢測　229

10.4.1　DAI工作原理　229

10.4.2　配置DAI　230

10.5　保護接口　231

10.5.1　保護接口工作原理　232

10.5.2　配置保護接口　232

10.6　接口阻塞　233

10.6.1　接口阻塞工作原理　233

10.6.2　配置接口阻塞　234

10.7　接口鏡像　235

10.7.1　鏡像技術　235

10.7.2　配置接口鏡像　236

10.8　風暴控制　236

10.8.1　風暴控制工作原理　236

10.8.2　配置風暴控制　237

10.9　STP安全機制　238

10.9.1　PortFast　239

10.9.2　BPDU Guard　240

10.9.3　BPDU Filter　242

10.10　網絡實踐：配置DHCP監聽　244

10.11　認證測試　248