子网划分，交换机原理与配置

子网划分

IP地址

IPv4由32位二进制数组成，一般用点分十进制来表示
IPv4是由32位二进制数组成，分成四组,第组八位。例如:11000000.10101000.00000000.00000010
为了便于配置通常表示成点分十进制形式例如:192.168.0.2  255.255.255.0

IPv6由128位组成，一般用冒号分隔，十六进制表示

IPv4地址由两部分组成:
网络部分(NETWORK)   主机部分（HOST)192.168.1.132
网络部分(192.168.1)主机部分(132)   192.168.1.0（网络地址）      192.168.1.255（广播）
IPv4私有网络地址和公有网络地址
公有网络地址（以下简称公网地址）是指在互联网上全球唯一的IP地址。2019年11月26日，是人类互联网时代值得纪念的一天，全球近43亿个IPv4地址已正式耗尽。

IP地址分为A、B、C、D、E五类
A类地址范围: 1.0.0.1～126.255.255.254       
A类地址=网络部分+主机部分+主机部分+主机部分
(有类边界)默认子网掩码为/8，即255.0.0.0 

B类地址范围:128.0.0.1～~191.255.255.254  
B类地址=网络部分+网络部分+主机部分+主机部分
(有类边界)默认子网掩码为/16，即255.255.0.0

c类地址范围:192.0.0.1～~223.255.255.254
c类地址=网络部分+网络部分+网络部分+主机部分
(有类边界)默认子网掩码为/24，即255.255.255.0

D类地址范围:224.0.0.1～239.255.255.254
用于组播通信的地址
组播：一对列
单播：一对一
广播：一对多

E类地址范围:240.0.0.1～255.255.255.254
用于科学研究的保留地址

以127开头的IP地址都代表本机(广播地址127.255.255.255除外)，127.0.0.1为本机回环地址
169.254.0.0～169.254.255.255 DHCP服务失效时分配的地址

私有网络地址〈（以下简称私网地址）是指内部网络或主机的IP地址，IANA(互联网数字分配机构）规定将下列的IP地址保留用作私网地址
，不在Internet上被分配，可在一个单位或公司内部使用。RFC1918中规定私有地址如下:
A类私有地址:10.0.0.0～10.255.255.255    10.0.0.0/8    
B类私有地址:172.16.0.0一172.31.255.255  172.16.0.0/12
c类私有地址:192.168.0.0～192.168.255.255 192.168.0.0/16

子网划分
网段组成:网络地址，可用IP，广播地址
列:192.168.1.189/24      c
网络号:192.168.1.0
可用IP:192.168.1.1～192.168.1.254
广播地址:192.168.1.255

子网掩码有32个二进制位
对应IP地址的网络部分用1表示
对应IP地址的主机部分用0表示

例192.168.168.10.0/27          掩码255.255.255.0

11000000 10101000 00001010 00000000      IP

11111111    11111111  11111111  11100000       掩码

11000000 10101000 00001010 00011111     网络地址

192          . 168          . 10          . 31

子网数2^3=8

主机数2^5=32

可用范围：

192.168.1.0~31 

1111 1111.1111 1111.1111 1111.0000 0000 

192.168.1.32~63

1111 1111.1111 1111.1111 1111.0010 0000 

192.168.1.64~95

1111 1111.1111 1111.1111 1111.0100 0000

192.168.1.96~127

1111 1111.1111 1111.1111 1111.0110 0000

192.168.1.128~159

1111 1111.1111 1111.1111 1111.1000 0000

192.168.1.160~191

1111 1111.1111 1111.1111 1111.1010 0000  

192.168.1.192~223

1111 1111.1111 1111.1111 1111.1100 0000

192.168.1.224~255

1111 1111.1111 1111.1111 1111.1110 0000

C类
192.168.10.0   /24     /25      /26    /27     /28   /29      /30   /31     /32
子网掩码          0       128     192    224   240   248    252   254   255
子网个数          1         2         4       8      16     32       64    128   256
IP数量            256     128     64      32     16      8        4        2       1
可用IP            254     126     62      30     14      6         2                1 

根据IP地址的类型来判断n的值:
A类地址:  子网掩码  - 8 
B类地址:  子网掩码  - 16
c类地址:  子网掩码  - 24
 

交换机原理与配置

数据链路层负责网络中相邻节点之间可靠的数据通信，并进行有效的流量控制。
在局域网中，数据链路层使用帧完成主机对等层之间数据的可靠传输
数据链路层在物理线路上提供可靠的数据传输，对网络层而言为一条无差错的线路

1）数据链路的建立、维护与拆除
物理地址、网络拓扑。 
 
2）帧包装、帧传输、帧同步
组帧：把数据封装在帧中，按顺序传送。  
定界与同步：产生/识别帧边界。  

3）帧的差错恢复
差错恢复：采用重传的方法进行。  

4）流量控制
流量控制及自适应：确保中间传输设备的稳定及收发双方传输速率的匹配。

以太网

IEEE 的 802.3 标准 1983 年 6 月，IEEE 标准委员会通过了第一个 802.3 标准。
IEEE 于 1990 年 9 月通过了 使用双绞线介质的以太网（10Base-T）标准，该标准很快成为办公自动化应用中首选的以太网技术

1991～1992 年，Grand Junction 网络公司开发了一种高速以太网。这种网络的基本特征，如帧格式、软件接口、访问控制方法等，与以往的以太网相同，但其运行速率可达到 100Mb/s

在快速以太网的官方标准提出后不到一年，对千兆以太网的研究工作也开始了，这种网络的速率可达到 1000Mb/s。1996 年，IEEE 802.3 成立了一个标准开发任务组，1998 年完成 并通过了该标准

以太网mac地址

计算机联网必需的硬件是安装在计算机上的网卡
通信中，用来标识主机身份的地址就是制作在网卡上的一个硬件地址。
每块网卡在生产出来后，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 地址由 48 位二进制数组成，通常分成六段，用十六进制表示

其中前 24 位是生产厂商向 IEEE 申请的厂商编号，后 24 位是网络接口卡序列号

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 MAC 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

单播、广播和组播有什么区别
组播：一对列
单播：一对一
广播：一堆多

以太网帧格式

前导码（Preamble）包含 8 字节。前 7 字节的值为 0xAA，而最后 1 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。
注：前导码作用是使目的主机接收器时钟与源主机发送器时钟同步。紧接着是帧开始分界符字节“10101011”，用于指示帧的开始。前导码和起始定界符是为了隔离每个以太网帧的，也是定位符
目的地址（DA）包含 6 字节。DA 标识了帧的目的站点的 MAC 地址。DA 可以是单地址（单个目的地）、组播地址（组目的地）或广播地址。
 
源地址（SA）包含 6 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 2 字节，用来标识上层协议的类型，如 0800H 表示 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。由于 CSMA/CD 算法的限制，以太网帧不能小于某个最小长度。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 4 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 CRC（Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验法）。

MTU：1500最大传输单元

总长度：64-1518

小结

数据链路层的功能包括：链路的建立，维护与拆除等

以太网帧格式以前导码起始，32位冗余校验码结尾

华为交换机设备型号

https://product.pconline.com.cn/itbk/wlbg/office/1708/9700706.html

交换机工作原理（交换机如何转发数据帧）
查看mac地址表，如果没有接口和mac地址对应则广播数据帧
查看mac地址表，如果有接口和mac地址对应则直接单播
mac地址表老化时间300s，如果老化时间以内mac地址产生变化则重新刷新这个时间

交换机工作原理：
1.基于源MAC地址学习
2.基于已知目标MAC地址转发
3.当目标MAC地址未知时，泛洪处理
4.交换机收到广播/组播帧时，无条件泛洪处理
5.交换机一个接口可以学习多个MAC地址
6.交换机学习到同一个MAC地址，但是是从不同的端口到学习到的，此时，将此MAC与后学习到的端口绑定起来。

华为交换机基本配置命令

用户视图模式<Huawei>

切换至系统视图模式[Huawei]
<Huawei>system-view

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

2、配置主机名
<Huawei> system-view
[Huawei] sysname Router1

3、状态信息查询
<Huawei>display version   ####查看VRP版本
<Huawei>display users    ####查看用户终端信息

4、进入接口模式并查看信息
<Huawei>sys
[Huawei]int e0/0/1
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]dis this   ####查看当前视图下的配置信息

5、配置文件管理命令
[Huawei]display saved-configuration     ###查看设备保存的信息
[Huawei]display current-configuration   ###查看设备当前配置的信息
<Huawei>reset saved-configuration      ###擦除存储设备中的配置文件(初始化)
<Huawei>compare configuration          ###比较当前配置信息与存储设备中的保存文件是否一致

6、关闭华为的信息提示中心 
[Huawei]undo info-center enable 
或者
<Huawei>undo terminal monitor

7、永不超时
[Huawei]user-interface console 0
[Huawei-ui-console0]idle-timeout 0 0

8、配置双工及速率命令
<Huawei>sys
[Huawei]int g0/0/1
[SW1-Ethernet0/0/1]undo negotiation auto    ###关闭自动协商
[SW1-Ethernet0/0/1]speed 100                ###调至速率100M
[SW1-Ethernet0/0/1]duplex full              ###调至全双工模式， 解释：full：Full-Duplex（全双工模式）   half：Half-Duplex（半双工模式）

9、保存配置
<Huawei>save

扩展
10、设置远程登录密码
[Huawei]user-interface vty 0 4            #0是初始值，4是结束值。表示可同时打开5个会话进入交换机去配置命令
[Huawei-ui-vty0-4]authentication-mode password 
[Huawei-ui-vty0-4]set authentication password simple 222
[Huawei-ui-vty0-4]user privilege level 3
[Huawei-ui-vty0-4]dis this

用SecureCRT链接eNSP
●双击打开某台设备有【视图】和【配置】，打开【配置】---窗口配置：串口号：2000  ###这个是端口号
●打开SecureCRT 点击【链接】---【Protocol】Telnet----【Hostname】127.0.0.1----【Prot】2000
●当前终端被打开---断开【disconnect】----会话【session options】-----强制每次一个字符模式【Force charater at atime mode】---保存【OK】
●右击当前终端---链接【reconnect】

交换机接口模式

单工：    两个数据站之间只能沿单一方向传输数据，类似于麦克风和扬声器
半双工：半双工数据传输使两个数据站之间可以实现双向数据传输，但不能同时进行，类似于对讲机
全双工：全双工数据传输是在两个数据站之间可双向且同时进行数据传输的模式。

接口速率

在 IEEE 802.3 标准中已经明确定义以太网的通信速率，而且各厂商生产的设备完全遵循这些标准，但问题是不同的设备往往遵循不同的标准。

交换机的配置
用console线连接电脑的com口，对于有的电脑没有com口的，需要购买转接头，一端是usb的转接头
然后用crt软件配置端口，协议以及速率即可进行配置
在我们后续的学习当中，会用ensp模拟软件模拟华为的各种网络设备，直接用控制台的方式对其进行配置或telnet远程登陆的方式配置
但是你要知道在现网当中是如何配置的

演示操作对交换机进行基础配置以及命令讲解（见文档）

举例查看mac地址表，让学生更加理解交换机转发流程
一开始查看mac地址表没有任何记录，当连接2台主机之后，mac地址表记录了mac地址信息