一、应用场景交换机是局域网中最常见的设备负责在同一网段内转发数据帧。企业办公区、学校机房、家庭网络中几乎所有的有线设备都是通过交换机接入网络的。与路由器不同交换机的工作比较简单它根据 MAC 地址表把数据帧从正确的端口转发出去而不需要配置 IP 地址。在实际工作中网络工程师经常需要查看交换机的端口状态、检查 MAC 地址表、调整接口的速率和双工模式以及排查某台设备接在哪个端口上。这些操作虽然基础但使用频率极高。很多“网络时通时断”“网速慢”“端口指示灯不亮”之类的问题最终都可能归结到交换机的接口状态或 MAC 地址表异常。本实验模拟一个小型办公区两台 PC 通过一台交换机互联。通过配置交换机的基本参数、查看 MAC 地址表和接口状态帮助初学者建立对交换机工作原理的直观认识。本实验不涉及 VLAN 和路由是纯二层交换的基础操作。二、配置目标掌握交换机的基本操作包括设备命名、查看版本、保存配置。理解交换机与路由器在接口配置上的区别交换机物理接口默认工作在二层不需要配置 IP 地址即可转发数据。完成两台 PC 的 IP 地址配置使二者通过交换机实现互通。掌握查看交换机 MAC 地址表的方法理解 MAC 地址表的作用。掌握查看接口状态、速率、双工模式的方法。学会手动配置接口速率和双工模式并观察配置前后的变化。通过display mac-address验证交换机是否学习到了 PC 的 MAC 地址。三、重要概念说明3.1 交换机的工作原理交换机工作在数据链路层二层它的核心功能是根据 MAC 地址表转发数据帧。当交换机从某个端口收到一个数据帧时会做两件事学习把源 MAC 地址和收到该帧的端口号记录到 MAC 地址表中。转发查找目的 MAC 地址对应的端口如果找到就从该端口转发出去如果找不到就从除接收端口以外的所有端口泛洪出去。MAC 地址表是交换机转发数据的依据表项有老化时间长时间不通信的表项会被自动删除。3.2 交换机的接口华为交换机的物理接口默认工作在二层交换模式可以直接转发数据帧不需要配置 IP 地址。这一点与路由器接口不同路由器的物理接口默认在三层必须配置 IP 地址才能转发数据包。如果确实需要给交换机配置 IP 地址例如用于远程管理通常是通过 VLAN 接口VLANIF来实现这会在后续 VLAN 实验中详细介绍。3.3 速率与双工模式交换机接口的速率和双工模式可以手动配置也可以自动协商。常见配置包括配置项可选值说明速率10、100、1000、autoauto 表示自动协商双工full、half、autofull 为全双工half 为半双工双工不匹配是导致网络时通时断、丢包严重的常见原因之一。如果一端强制全双工另一端强制半双工就可能出现冲突和丢包。因此在实际工程中除非对端设备有特殊要求否则建议保持 auto 自动协商。四、实验拓扑本实验采用一台交换机连接两台 PC 的最简拓扑。接口与 IP 地址规划表设备接口IP 地址子网掩码对端设备PC1以太网192.168.1.2255.255.255.0SW1 GE0/0/1PC2以太网192.168.1.3255.255.255.0SW1 GE0/0/2注意本实验中没有路由器PC 的默认网关可以暂时不配置或者配置为同一网段的任意地址。因为两台 PC 在同一网段通过交换机即可直接通信不需要网关。设备列表设备型号数量交换机S57001 台PCPC2 台连线Copper铜线2 条五、实验步骤5.1 配置 PC 的 IP 地址双击 PC1进入“基础配置”选项卡配置项值IPv4 地址192.168.1.2子网掩码255.255.255.0双击 PC2进入“基础配置”选项卡配置项值IPv4 地址192.168.1.3子网掩码255.255.255.0配置完成后分别在两台 PC 的命令行中输入ipconfig查看是否生效。5.2 配置交换机基本信息双击 SW1进入命令行界面执行以下配置Huaweisystem-view[Huawei]sysname SW1[SW1]quit查看交换机版本信息SW1display version可以看到交换机的型号、VRP 版本、运行时间等信息。说明与路由器一样交换机的配置也需要保存。执行save命令按提示输入y确认。5.3 验证 PC 互通在 PC1 上 ping PC2PC1ping192.168.1.3第一次 ping 可能会丢一个包ARP 解析过程之后应能正常收到回复。这说明两台 PC 通过交换机已经可以通信。注意交换机不需要任何配置只要物理连接正常同一网段的两台 PC 就能互通。这是因为交换机默认所有端口都在同一个广播域中。5.4 查看 MAC 地址表在 SW1 上执行[SW1]display mac-address输出中应该能看到两条 MAC 地址表项分别对应 PC1 和 PC2 的 MAC 地址。每条表项包含以下信息字段含义MAC Address学习到的 MAC 地址VLAN所属 VLAN默认为 1Type表项类型dynamic 表示动态学习Port学习到该 MAC 的端口例如MAC Address VLAN Type Port 5489-98xx-xxxx 1 dynamic GE0/0/1 5489-98xx-yyyy 1 dynamic GE0/0/2这说明交换机已经从 GE0/0/1 学习到了 PC1 的 MAC 地址从 GE0/0/2 学习到了 PC2 的 MAC 地址。后续转发数据时交换机会根据这张表进行精确转发而不是泛洪。5.5 查看接口状态在 SW1 上执行[SW1]display interface GigabitEthernet0/0/1输出中可以看到接口的物理状态、速率、双工模式等信息。关键字段包括字段含义current state当前物理状态UP 或 DOWNLine protocol current state协议状态UP 或 DOWNPort Mode端口模式默认为 COMMONDuplex双工模式FULL 或 HALFSpeed速率如 1000M也可以使用display interface brief快速查看所有接口的摘要信息[SW1]display interface brief六、思考交换机为什么不需要配置 IP 地址就能让两台 PC 互通路由器和交换机在这点上有什么区别display mac-address中的 VLAN 字段为什么显示为 1如果后续配置了 VLAN这个字段会如何变化MAC 地址表项的老化时间是多少如果长时间不通信表项会怎样如何手动清空 MAC 地址表在 SW1 上执行display interface brief观察各接口的 Physical 和 Protocol 状态。如果某个接口没有连接设备状态显示为什么如果将 PC2 的 IP 地址改为 192.168.2.3/24PC1 还能 ping 通 PC2 吗为什么