Chapter 5Configuring Catalyst Switch

Operations

Basic Layer 2 Switching and Bridging Functions Redundant Topology Overview Spanning-Tree Protocol Overview Configuring a Catalyst Switch

5_2

Basic Layer 2 Switching and Bridging Functions

Layer 2 switching 과 bridging 작용 과 모드를 이해한다 . LAN switch 와 MAC address table 을 어떻게 사용하는지를 안다 .

5_3

Ethernet Switches and Bridges

2 계층 스위치들의 세가지 주요 기능 주소학습 : 각 포트에 부착된 장비의 MAC 주소를 배우고 MAC 데이터베이스에 저장한다 . 패킷 포워딩 / 필터링 : 스위치가 프레임을 수신하면 MAC 테이블을 참조하여 어떤 포트로 프레임을 보낼 것인지 결정한다 . 결정된 포트로만 프레임을 전송한다 . 루프방지 : 스위치 네트워크의 이중화로 인해 발생되는 루프를 방지하는 기능을 가지고 있다 .

* Functions of Ethernet Switches and Bridges

5_4

Transmitting Frames

Frame

CUT-Through

Fram

e

Frame Frame

Store and Forward

Frame

Fragment-Free

Store and Forward : 프레임이 포워딩 하기 전에 완전한 프레임을 수신해야 한다 . 목적지 주소와 출발지 주소를 읽고 CRC 를 수행한후 프레임을 포워딩한다 . 손상된 프레임은 버려진다 . 지연시간을 프레임 길이에 따라 다르다 . CUT through : 프레임 헤더가 도착하자마자 목적지 주소를 검사하고 바로 프레임을 포워딩한다 . 패킷의 지연시간은 엄청 줄어든다 . 단점은 CRC 값에 오류가 있는 프레임이나 충돌된 프레임을 여전히 포워딩한다 . Fragment-free : 스위치가 프레임을 포워딩하기 전에 첫 번째 64bytes 를 읽어 들여서 CRC 검사를 한 다음 이상이 없으면 포워딩한다 . 대개 프레임의 손상이나 충돌은 프레임의 첫 번째 64bytes 에서 발생된다 .

* Frame Transmission Modes

5_5

MAC Address Table

MAC address table

0260.8c01.1111

0260.8c01.2222

0260.8c01.3333

0260.8c01.4444

E0 E1

E2 E3

A B

C D

스위치가 처음에 초기화될 때에는 MAC 주소 테이블이 비어있다 . 빈 MAC 주소 테이블을 이용해서는 패킷의 필터링 또는 포워딩을 결정할 수 없다 . 프레임의 모든 연결된 포트로 포워딩하는 것을 “프레임을 플러딩 한다 .” 라고 부른다 . 패킷 플러딩은 데이터 전송 방법 중에서 가장 비 효율적인 것이다 . – 대역폭 낭비 스위치는 각 포트 또는 세그먼트에 대한 독립적인 프레임 송수신이 가능한 버퍼링 메모리를 구현하고 있다 . - Catalyst 1900 : MAC Table 1024 entries - Catalyst 2950 : MAC Table 8192 entries

스위치가 처음에 초기화될 때에는 MAC 주소 테이블이 비어있다 . 빈 MAC 주소 테이블을 이용해서는 패킷의 필터링 또는 포워딩을 결정할 수 없다 . 프레임의 모든 연결된 포트로 포워딩하는 것을 “프레임을 플러딩 한다 .” 라고 부른다 . 패킷 플러딩은 데이터 전송 방법 중에서 가장 비 효율적인 것이다 . – 대역폭 낭비 스위치는 각 포트 또는 세그먼트에 대한 독립적인 프레임 송수신이 가능한 버퍼링 메모리를 구현하고 있다 . - Catalyst 1900 : MAC Table 1024 entries - Catalyst 2950 : MAC Table 8192 entries

* How Switches and Bridges Learn Source MAC Addresses

5_6

Learning Addresses

MAC address table

0260.8c01.1111

0260.8c01.2222

0260.8c01.3333

0260.8c01.4444

E0: 0260.8c01.1111

E0 E1

E2 E3DC

BA

MAC 주소 0260.8c01.1111 의 스테이션 A 는 MAC 주소 0260.8c01.2222 스테이션 C로 트래픽을 보내려고 한다 . 1 단계 : 프레임을 초기에 물리적 이더넷에서 수신되고 임시 버퍼공간에 저장된다 . 2 단계 : 스위치에 MAC 테이블이 없기 때문에 모든 포트로 프레임을 플러드 한다 . 3 단계 : 스위치 A 에서 프레임을 플러딩하는 동안 스위치는 송신지 주소를 알게 되고 이를 E0 과 연결하여 새로운 MAC 주소 테이블 항목으로 등록하게 된다 . 4 단계 : MAC 주소 항목은 캐시 메모리에 저장되고 , 일정 시간이 내에서 스위치를 통과하는 새로운 프레임에 의해서 재생되지 않으면 이 항목은 버려진다 .

5_7

Learning Addresses (cont.)

MAC address table

0260.8c01.1111

0260.8c01.2222

0260.8c01.3333

0260.8c01.4444

E0: 0260.8c01.1111E3: 0260.8c01.4444

E0 E1

E2 E3 DC

A B

MAC 주소 0260.8c01.4444 의 스테이션 D 는 MAC 주소 0260.8c01.2222 의 스테이션 C 로 트래픽을 보내려 한다 . 1 단계 : 송신지 MAC 주소 0260.8c01.4444 가 MAC 주소 테이블에 첨가된다 . 2 단계 : 전송된 프레임의 목적지 주소 , 즉 스테이션 C 가 MAC 주소 테이블에 있는 항목들과 비교된다 . 3 단계 : 소프트웨어가 이 목적지 주소에 대한 포트 MAC 주소 맵핑을 발견하지 못한다면 프레임은 수신된 포트를 제외한 나머지 모든 포트들로 플러딩한다 . 4 단계 : 스테이션 C 가 프레임을 스테이션 A 로 다시 보내려고 할 때 스위치는 포트 E2에 있는 스테이션 C 의 MAC 주소를 알 수 있게 된다 . 5 단계 : 모든 스테이션이 데이터 프레임을 전송한다면 완전한 MAC 테이블이 만들어진다 .

5_8

Filtering Frames

E0: 0260.8c01.1111

E2: 0260.8c01.2222E1: 0260.8c01.3333E3: 0260.8c01.4444

0260.8c01.1111

0260.8c01.2222

0260.8c01.3333

0260.8c01.4444

E0 E1

E2 E3

XXXX DC

A B

MAC address table

MAC 테이블이 존재할 때 스테이션 A 가 스테이션 C 로 프레임을 보내는 순서 1 단계 : 전송된 프레임에서 목적지 MAC 주소 , 즉 0260.8c01.2222 를 MAC 주소 테이블에 있는 항목과 비교한다 . 2 단계 : 스위치가 목적지 MAC 주소 포트 E2 를 통해 도착했다고 판단되면 스위치는 이 포트로만 프레임을 재전송한다 . 3 단계 : 스위치는 포트 E1 또는 포트 E3 로 프레임을 재 전송하지 않는데 , 이는 이러한 링크들의 대역폭을 절약시킬 수 있게 한다 . 이러한 것이 프레임 필터링 이라고 부른다 . 4 단계 : MAC 테이블에서 스테이션 A 의 MAC 주소 0260.8c01.1111 를 갱신한다 .

* How Switches and Bridges Forward and Filter Frames

5_9

Filtering Frames (cont.)

E0: 0260.8c01.1111E0: 0260.8c01.4444 . .

MAC address table

0260.8c01.1111

0260.8c01.4444

E0 E1C

A

HUB Switch

스테이션 A, B 가 허브를 통해 스위치에 E0 에 같이 연결되어 있다 - 스테이션 A 에서 스테이션 B 로 프레임을 전송한다 . - 스위치 E0 포트는 스테이션 A, B 의 MAC 주소를 모두 가지고 있다 . - 스위치는 스테이션 A 의 프레임을 다른 포트로 포워딩 하지 않는다 .

A

B

5_10

Broadcast and Multicast Frames (Flooding)

0260.8c01.1111

0260.8c01.2222

0260.8c01.3333

0260.8c01.4444

E0 E1

E2 E3 DC

A B

E0: 0260.8c01.1111

E2: 0260.8c01.2222E1: 0260.8c01.3333E3: 0260.8c01.4444

MAC address table

Station D 가 broadcast 또는 multicast frame 을 보낸다 . Broadcast 또는 multicast frame 은 originating port 를 제외한 모든 포트로 Flooding 된다 . 스위치는 Default 로 Broadcast, Multicast, Unknown Address Frame 을 Flooding 한다 .

5_11

Redundant Topology Overview

Redundant Switch 와 bridge topologies 를 이해한다 . L2 Switch 의 여러 문제점들을 이해한다 . L2 Switch 의 루프 방지에 대해 이해한다 .

5_12

Redundant Topology

Segment 1

Segment 2

Server/host X Router Y

Redundant topology 는 SPOF(single points of failure) 를 방지한다 .

Redundant topology 는 broadcast storms, multiple frame copies, and MAC address table instability 문제를 야기시킨다 .

* Redundant Switched and Bridged Topologies

5_13

Segment 1

Segment 2

Server/host X Router Y

BroadcastSwitch A Switch B

스위치들은 프레임을 수신한 포트를 제외한 나머지 모든 포트로 브로드캐스트 메시지를 플러드 한다 . 1 단계 : 호스트 X가 브로드캐스트 프레임을 전송하고 스위치 A 에 이 프레임이 수신된다 . 2 단계 : 스위치 A 는 프레임에 있는 목적지 주소를 검사하고 이 프레임을 아래쪽 이더넷 링크인 세그먼트 2 로 플러드 한다 . 3 단계 : 이 프레임이 스위치 B 에 도달하면 , 이 과정이 반복되어 세그먼트 1 로 플러드 된다 . 4 단계 : 이러한 프레임들은 목적지 스테이션에 프레임의 복사본이 도착한 후에도 계속적으로 떠돌게 된다 .

Broadcast Storms* Broadcast Storms

5_14

1 단계 : 호스트 X가 라우터 Y로 유니케스트 프레임을 전송하면 하나의 복사본은 직접 연결된 이더넷 세그먼트 1 에서 수신된다 . 거의 비슷한 시간에 스위치 A 는 복사본을 수신하게 된다 . 2 단계 : 스위치 A 가 프레임에 있는 목적지 주소 필드를 검사하고 라우터 Y에 대한 MAC 주소테이블 엔트리를 발견하지 못한다면 , 플러딩 하게 된다 . 3 단계 : 스위치 B 도 MAC 주소 테이블 엔트리에 없다면 이 프레임을 플러딩 한다 . 4 단계 : 라우터 Y는 같은 프레임의 복사본을 같은 시간대에 수신하게 된다 .

Multiple Frame Copies* Multiple Frame Transmissions

Segment 1

Segment 2

Server/host X Router Y

Unicast

Switch A Switch B

Unicast

Unicast

5_15

데이터베이스 불안정성은 스위치의 다른 포트들로 부터 프레임의 복사본들이 도착 할 때 발생하게 된다 . - 1 단계 : 호스트 X가 라우터 Y로 유니캐스트 프레임을 전송한다 . - 2 단계 : 라우터 Y MAC 주소는 어떤 스위치에 의해 학습되지 않는다 . - 3 단계 : 스위치 A 와 B 는 Host X의 MAC 주소 포트 0 에 있다고 학습한다 . - 4 단계 : 라우터 Y로 향하는 프레임이 플러드된다 . - 5 단계 : 스위치 A 와 B 는 호스트 X의 MAC 주소가 포트 1 에 있다고 잘못 배우게 된다 .

MAC Database Instability

* MAC Database Instability

Segment 1

Segment 2

Server/host X Router Y

Unicast Unicast

Switch A Switch B

Port 0

Port 1

Port 0

Port 1

5_16

Spanning-tree Protocol

STP의 기능과 목적을 이해한다 . 스위치나 브릿지에서 루프를 어떻게 방지하는지 이해한다 .

5_17

Segment A

Segment B

Reference Point

XX

Spanning-Tree Protocol

Cisco Switch 는 IEEE 802.1d Spanning tree 프로토콜을 사용한다 . Spanning tree 프로토콜의 목적은 루프가 없는 네트워크를 유지하는 것이다 . Spanning tree 프로토콜은 네트워크를 계속 검사하면서 링크 , 스위치 , 브릿지 의 고장 또는 추가를 빨리 발견하도록 한다 . 네트워크 토폴로지가 바뀌었을 때 , Spanning tree 프로토콜은 스위치 또는 브릿지 포트들을 재설정하여 전체 연결의 손실 또는 새로운 루프의 생성 등을 막아준다 . Spanning tree 프로토콜은 Catalyst 스위치에서는 기본적으로 enable 된다 .

* Spanning-Tree Protocol

5_18

Designated port (F)Root port (F)

Designated port (F) Nondesignated port (B)

Root bridge Nonroot bridgeSW X SW Y

100baseT

10baseT

XX

Spanning-Tree Operation Network(Subnet) 당 하나의 Root

Bridge Non-Root Bridge 마다 하나의 Root

Port Segment 별로 하나의 Designated

Port

Network(Subnet) 당 하나의 Root Bridge

Non-Root Bridge 마다 하나의 Root Port

Segment 별로 하나의 Designated Port

Elects one root bridge : 주어진 하나의 브로드캐스트 도메인에서 하나의 루트 브릿지를 선택한다 . 루트 브리지에 있는 모든 포트들은 포워딩 상태가 되고 designated port 라고 부른다 . Selects the root port on the nonroot bridges : 루트 포트는 루트가 아닌 브리지에서 루트 브리지로 가는 최소 비용 경로이다 . 루트 포트는 포워딩 상태이고 루트 브리지로 연결을 제공한다 . 경로 비용은 대역폭을 기본으로 누적된 값이다 . Selects the designated port on each segment : designated port 는 루트 브리지로 가는 최소 비용 경로를 가지는 브리지에서 선택된다 .

* Spanning-Tree Operation

5_19

Spanning-Tree Protocol Root Bridge Selection

SW X SW YBPDU

Switch XDefault Priority 32768(0x8000)MAC 0c0011111111

Switch YDefault Priority 32768(0x8000)MAC 0c0022222222

BPDU : Bridge Protocol Data Unit – 멀티캐스트 프레임을 이용하여 매 2초에 한 번씩 전송된다 . Root bridge : 가장 낮은 bridge ID 를 선택한다 . Bridge ID 는 우선순위와 브리지 MAC 주소로 구성되어 있다 . 디폴트 우선순위 (IEEE 802.1d) 는 32768 이다 . 디폴트 우선순위 값이 같으면 낮은 MAC 주소를 가진 것이 루트 브리지가 된다 .

BPDU : Bridge Protocol Data Unit – 멀티캐스트 프레임을 이용하여 매 2초에 한 번씩 전송된다 . Root bridge : 가장 낮은 bridge ID 를 선택한다 . Bridge ID 는 우선순위와 브리지 MAC 주소로 구성되어 있다 . 디폴트 우선순위 (IEEE 802.1d) 는 32768 이다 . 디폴트 우선순위 값이 같으면 낮은 MAC 주소를 가진 것이 루트 브리지가 된다 .

* Selecting the Root Bridge

5_20

Spanning-Tree Port states

정상적인 작동 중에는 포트가 포워딩 또는 차단 상태에 있게 된다 . 토폴로지의 변화가 있을 때 또는 새로운 스위치가 추가 되었을 때 포트는 임시로 Listening, Learning 상태에 있게 된다 . 포트들은 차단 상태에서 시작하여 브리지 루프를 방지한다 . Listening 상태에서 BPDU 메시지를 검사한다 . Learning 상태에서 포트의 MAC 주소를 수신하여 MAC 테이블을 만든다 . Forwarding 상태에서 프레임을 송수신 한다 .

* Stages of Spanning-Tree Port States

Listening(forward delay = 15

sec)

Listening(forward delay = 15

sec)

ForwardingForwarding

Blocking(move to listening

After it decidesIt is a rootPort or a

designated port)

Blocking(move to listening

After it decidesIt is a rootPort or a

designated port)

Link comes up

Link comes up

BlockingLoss of BPDU

detected(max age = 20 sec)

BlockingLoss of BPDU

detected(max age = 20 sec)

Learning(forward delay = 15

sec)

Learning(forward delay = 15

sec)

5_21

Spanning-Tree Port states (cont.)

Designated port (F)Root port (F)

Designated port (F) Nondesignated port (B)

Root bridge Nonroot bridge

SW X SW Y

100BaseT

10BaseT

XX

Switch XDefault Priority 32768(0x8000)MAC 0c0011111111

Switch YDefault Priority 32768(0x8000)MAC 0c0022222222

Port 1

Port 0

Port 1

Port 0

루트 브리지인 스위치 X에서의 포트들은 designated ports 들이다 . (forwarding) 스위치 Y에 있는 패스트 이더넷 포트는 루트 포트 이다 . (forwarding) 이더넷 포트보다 루트 브리지로 가는 경로의 비용이 더 적다 . 스위치 Y에 있는 이더넷 포트는 nondesignated port 이다 . (blocking) 세그먼트 당 하나의 지명된 포트만이 존재한다 .

5_22

Link Speed Cost(Current IEEE Spec) Cost(Previous IEEE Spec)----------------------------------------------------------10Gbps 2 11Gbps 4 1100Mbps 19 1010Mbps 100 100

Link Speed Cost(Current IEEE Spec) Cost(Previous IEEE Spec)----------------------------------------------------------10Gbps 2 11Gbps 4 1100Mbps 19 1010Mbps 100 100

Spanning-Tree Path Cost

IEEE 802.1d 사양에서 명시된 경로 비용을 보여주고 있다 . Spanning tree 경로 비용은 경로상의 모든 링크의 대역폭을 기초로 한 값들을 모두 누적시킨 것이다 .

5_23

Spanning-Tree Example

Switch YMAC 0c0022222222Default priority 32768

Switch XMAC 0c0011111111Default priority 32768

Port 0

Port 1

Port 0

Port 1

Switch ZMac 0c0011110000Default priority 32768

Port 0

100BaseT

100BaseT

Designated port (F)

Root port (F)

Designatedport (F)

Nondesignatedport (BLK)

Root port (F)

상대 스위치로부터 낮은 BPDU 의 Bridge ID(Bridge Priority+MAC Address) 를 받은 스위치의 Port 가 Designated Port 가 된다 .

5_24

Spanning-Tree Recalculation

스위치 장비 손실 또는 링크 장애로 인해 토폴리지에 변화가 있을 때에는 네트워크 토폴리지를 재조정해서 차단 포트와 포워딩 포트를 재계산 한다 . 예를 들어 스위치 X가 손상된다면 , 스위치 Y는 루트 브리지로 부터의 BPDU 를 탐지 MAX Age 타이머가 종료되고 새로운 BPDU 의 도착이 없으면 STP는 재계산에 들어간다 . 포트는 수신상태로 옮겨졌다가 학습 및 최종적으로 포워딩 상태로 바뀌게 된다 . 네트워크가 수렴한 (converge)다음에 스위치 Y의 port 1 은 designated port 가 된다 .

* Spanning-Tree Recalculation

Port 0

Port 1

Port 0

Port 1

Switch Z

Port 0

100BaseT

100BaseT

Designated port (F)

Designated port(F)

Switch X Switch Y

Root port(F)

5_25

Spanning-Tree Recalculation (cont.)

•Blocking : Frame 을 Forwarding 하지 않는다 . 스위치가 켜질 때의 Default Mode 이다. Blocking State 에서도 BPDU 는 수신된다 (Blocking Port 에서 BPDU 를 송신하지는 않는다 .)•Max Age : Bridge Failure, Link Failure 등 Topology 에 변화가 생겨 스위치가 루트브리지로부터 BPDU(Default 2 초 = Hello Time) 를 수신하지 못하면 Max Age Timer(Default 20 초 ) 동안 BPDU 를 기다리는 시간을 갖는다 . 이 기간 동안에도 BPDU를 수신하지 못하면 Listening Mode 로 이행한다 .•Listening : 모든 수신되는 BPDU 를 체크하여 Spanning Tree Recalculation 을 하여 스위치의 Blocking Port 가 Forwarding State 가 되는 경우 Loop 이 발생하지 않는지를 확인한다 . Default 로 15 초의 시간이 할당된다 .(Forward Delay)•Learning : 향후의 Forwarding 을 위해 Mac Address 를 Learning 하여 Filter Table 을 구성한다 . Default 로 15 초의 시간이 소요된다 . (Forward Delay)•Forwarding : Frame 을 Forwarding 한다 .

Topology 의 변화로 인하여 Blocking Mode 에서 Forwarding State 로 이행 하는 데는 Default 로 50 초의 시간이 필요하며 이 기간 동안에는 프레임이 Forwarding 되지 못한다 .

Blocking Listening Learning Forwarding

Max Age(20 초 )

Forward Delay(15 초 )

Forward Delay(15 초 )

5_26

Rapid Spanning-Tree Protocol

Port 0

Port 1

Port 0

Port 1

Switch ZRoot Bridge

Port 0

100BaseT

100BaseT

Designated port (F)

Root port (F)

Designatedport (F)

Root port (F)

Switch XDesignated Bridge

Switch Y

Alternate Port(DIS)

Rapid Spanning-Tree Protocol (RSTP) 는 네트워크 토폴로지에 변화가 있을 때 Spanning-Tree 의 재계산을 빠르게 하도록 한다 . RSTP 는 Alternate 에 추가된 포트의 역할과 backup 그리고 discarding, learning, forwarding 상태를 정의한다 .

* Rapid Spanning-Tree Protocol

5_27

Operational Status

STP Port State RSTP Port StatePort Included inActive Topology

Enabled Blocking Discarding No

Enabled Listening Discarding No

Enabled Learning Learning Yes

Enabled Forwarding Forwarding Yes

Disabled Disabled Discarding No

Rapid Spanning-Tree Protocol (cont.)

RSTP는 IEEE 802.1w 의 규정이다 . RSTP는 physical topology 나 configuration parameter 가 변했을 때 네트워크의 active topology 의 reconvergence 시간을 단축시킨다 . RSTP는 스위치가 재 시작할 때 연결된 포워딩 포트로 스위치 포트 설정을 허용한다 . IEEE 802.1w 에 명시된 RSTP는 STP로 호환성이 있는 채로 남아있는 동안 802.1d 에 명시된 STP를 필요 없게 될 것이다 . RSTP 에서 허용되는 포트들의 역할 - Root : spanning-tree topology 의 하나의 포워딩 포트를 선택한다 . - Designated : switched LAN segment 마다 하나의 포워딩 포트를 선택한다 . - Alternate : 루트 브리지의 alternate path 는 현재 루트 포트에 의해 제공된다 . - Backup : path 를 위한 backup은 spanning tree 의 designated 포트 쪽으로 전송한다 . - Disabled : 아무런 역할도 하지 않는다 .

5_28

빠른 convergence 를 수행하기 위해서는 edge port 와 link-type 의 영역이 있어야 한다 . edge port 는 네트워크에 루프를 형성하지 않고 listening 과 learning 과정없이 바로 Forwarding 을 수행할 수 있다 . edge port 는 link 변화시에도 topology 의 변화는 없다 . RSTP는 edge port 와 point-to-point (pt-pt) links 를 통해 구현이 가능하다 . link-type 은 port 의 duplex 모드로 부터 자동으로 설정된다 . : full-duplex는 point-to-point , half-duplex는 shared

Rapid Transition to ForwardingRoot

HUB

Link-type(shared)

edge-type(shared)

Link-type(pt-pt)

edge-type(pt-pt)

Switch

5_29

Configuring a Catalyst Switch

스위치의 기본 설정을 확인한다 . 스위치의 기본 설정을 직접 적용할 수 있다 . 스위치의 나머지 필요한 설정들을 직접 할 수 있다 .

5_30

2950 Default Configuration

IP address: 0.0.0.0 CDP: Enabled Switching mode: fragment free 10/100 baseT port: Auto-negotiate duplex mode Spanning Tree: Enabled Console password: none

스위치의 공장 출하시 기본 세팅 값을 보여준다 . 네트워크 토폴로지에 맞게 기본값들은 변경이 가능하다 .

* Verifying the Catalyst Switch Default Configuration

5_31

2950 Password 설정

Switch_2950(config)# line vty 0 15Switch_2950(config-line)#loginSwitch_2950(config-if)#password cisco

Switch_2950(config)# line con 0Switch_2950(config-line)#loginSwitch_2950(config-if)#password cisco

Switch_2950(config)#enable password ciscoSwitch_2950(config)#enable secret router

Switch_2950(config)# line vty 0 15Switch_2950(config-line)#loginSwitch_2950(config-if)#password cisco

Switch_2950(config)# line con 0Switch_2950(config-line)#loginSwitch_2950(config-if)#password cisco

Switch_2950(config)#enable password ciscoSwitch_2950(config)#enable secret router

Catalyst 2950 에서는 AUX 포트가 없기 때문에 4 가지의 패스워드를 설정할

수 있는 것이다 .

5_32

Configuring the Switch IP Address

Configures an IP address and subnet mask on the switch

Switch_2950(config)#interface vlan 1Switch_2950(config-if)#ip address 10.5.5.30 255.255.255.0Switch_2950(config-if)#no shutdown

Switch_2950(config)#interface vlan 1Switch_2950(config-if)#ip address 10.5.5.30 255.255.255.0Switch_2950(config-if)#no shutdown

IP 주소는 관리의 목적으로 스위치에서 필요하다 . Virtual Switch Manager (VSM)을 이용하려면 스위치에 IP 주소가 설정 되어서 웹브라우저와 통신할 수 있는 IP 연결을 제공한다 . Telnet 으로 스위치에 연결하고 SNMP를 이용하여 스위치를 관리 하려면 IP 주소가 반드시 필요하다 .

* Configuring the Catalyst Switch IP Address and Default Gateway

Switch hostname 변경

Switch(config)#hostname Switch_2950Switch_2950(config-if)#Switch(config)#hostname Switch_2950Switch_2950(config-if)#

5_33

Showing the Switch IP Address

Catalyst 2950

Switch_2950# show interface vlan 1Vlan1 is up, line protocol is up Hardware is Cat5K Virtual Ethernet, address is 0010.f6a9.9800 (bia 0010.f6a9.9800) Internet address is 10.5.5.30/24 Broadcast address is 255.255.255.255 . . .

Switch_2950#sh run…interface Vlan1 ip address 10.5.5.30 255.255.255.0 no ip route-cache…

Switch_2950# show interface vlan 1Vlan1 is up, line protocol is up Hardware is Cat5K Virtual Ethernet, address is 0010.f6a9.9800 (bia 0010.f6a9.9800) Internet address is 10.5.5.30/24 Broadcast address is 255.255.255.255 . . .

Switch_2950#sh run…interface Vlan1 ip address 10.5.5.30 255.255.255.0 no ip route-cache…

Catalyst 2500 에서는 show interface vlan 1, sh run 을 통해 확인 가능하다 .

5_34

Configuring the Switch Default Gateway

Switch_2950(config)#ip default-gateway {ip_address}Switch_2950(config)#ip default-gateway {ip_address}

Switch_2950# config tSwitch_2950(config)# ip default-gateway 10.5.5.1Switch_2950# config tSwitch_2950(config)# ip default-gateway 10.5.5.1

Catalyst 2950 의 ip default-gateway 설정 명령어 다른 네트워크로 전송되는 Traffic 이 들어오면 스위치는 default-gateway 로 이 Traffic 을 전송한다 . default-gateway IP 주소는 라우터의 Ethernet IP 주소이다 .

Switch_2950# show ip default 10.5.5.1Switch_2950# show ip default 10.5.5.1

5_35

Full duplex (송수신이 동시에 가능 )• Point-to-point 이더넷과 패스트 이더넷 에서 구현이 가능하다 .• dedicated switched port 에 연결된다 .•양쪽에서의 full-duplex 지원이 요구된다 . • Collision free 이다 . • Collision detect circuit 이 disabled 된다 .• 10BaseT, 100BaseT, 100BaseFx 매체지원

반이중방식 (CSMA/CD) 전이중방식

단방향 데이터 플로우 점대점

충돌의 가능성이 높음 충돌이 없음허브로 연결 충돌 탐지 회선이 disable 됨

전용스위치 포트에 부착됨양쪽단 모든 전이중방식 지원

50~60% 의 효율 양방향으로 100% 효율

Duplex Overview

Half duplex (CSMA/CD)• 일방향의 data flow 이다 .•높은 Collision 가능성이 있다 .• Hub 를 통한 연결의 경우이다 .• CSMA/CD 를 구현한다 .

Switch

Hub

* Duplexing and Speed

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Setting Duplex Options 및 description 설정

Switch_2950(config)#interface fa 0/1Switch_2950(config-if)#speed {10 | 100 | auto}Switch_2950(config-if)#duplex {auto | full | half}.….Switch_2950(config-if)#description [cisco router connection]

Switch_2950(config)#interface fa 0/1Switch_2950(config-if)#speed {10 | 100 | auto}Switch_2950(config-if)#duplex {auto | full | half}.….Switch_2950(config-if)#description [cisco router connection]

duplex 인터페이스 설정 명령어 옵션 - auto : duplex mode 를 autonegotiation 으로 지정한다 . 100M 포트에서는 기본 값이다 . - full : full-duplex 모드로 지정한다 . - half : half-duplex 모드로 지정한다 . Half 는 10Mbps TX 포트에 기본값이다 .

* Configuring the Duplex Interface

description – 현재 사용하고 있는 스위치에서 어떤 포트가 어디하고 연결이 되어 있는지

또한 어떤 용도로 사용하고 있는지 구별할 수 있다 .

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Showing Duplex Options

Switch# show interfaces fastethernet 0/1

Fastethernet 0/3 is up, line protocol ip downHardware is Fast Ethernet, address is 0000.0000.0003 (bia 0000.0000.0003)Description [cisco router connetion]MTU 1500bytes, BW 100000 Kbit, DLY 100Usec, reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255Encapsulation ARPA, loopback not set,Keepalive set(10 sec)Full-duplex, 100Mb/sInput flow-control is off, output flow-control is offARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00Last input never output never, output hang neverLast clearing of “show interface” counters neverQueueing strategy: fifo-----0 output errors, 0 collisions, 2 interface resets0 babbles, 0 late collision, 0 deferred

Switch# show interfaces fastethernet 0/1

Fastethernet 0/3 is up, line protocol ip downHardware is Fast Ethernet, address is 0000.0000.0003 (bia 0000.0000.0003)Description [cisco router connetion]MTU 1500bytes, BW 100000 Kbit, DLY 100Usec, reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255Encapsulation ARPA, loopback not set,Keepalive set(10 sec)Full-duplex, 100Mb/sInput flow-control is off, output flow-control is offARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00Last input never output never, output hang neverLast clearing of “show interface” counters neverQueueing strategy: fifo-----0 output errors, 0 collisions, 2 interface resets0 babbles, 0 late collision, 0 deferred

Show interface : duplex setting 및 인터페이스 상태와 통계를 볼 수 있는 명령어 . 한쪽은 half duplex, 다른 한쪽은 full-duplex 로 설정되면 full duplex 쪽에서 late collision error 를 만들어 낸다 . late collision error 횟수가 많다면 duplex 설정의 매칭이 잘못되어 있다는 것이다 . 매칭이 잘못되어 있으면 클라이언트에 대한 네트워크 응답이 느리게 된다 .

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Showing Duplex Options

Switch# show interfaces status

Port Name status Vlan Duplex Speed Type

Fa0/1 notconnect 1 Full 100 10/100Base-TX

Fa0/2 notconnect 1 auto auto 10/100Base-TX

Fa0/3 notconnect 1 auto auto 10/100Base-TX

Fa0/4 notconnect 1 auto auto 10/100Base-TX

Fa0/5 connected 1 a-full a-100 10/100Base-TX

Fa0/6 notconnect 1 auto auto 10/100Base-TX

Fa0/7 notconnect 1 auto auto 10/100Base-TX

Fa0/8 notconnect 1 auto auto 10/100Base-TX

Fa0/9 notconnect 1 auto auto 10/100Base-TX

Fa0/10 notconnect 1 auto auto 10/100Base-TX

Fa0/11 notconnect 1 auto auto 10/100Base-TX

Fa0/12 notconnect 1 auto auto 10/100Base-TX

Switch# show interfaces status

Port Name status Vlan Duplex Speed Type

Fa0/1 notconnect 1 Full 100 10/100Base-TX

Fa0/2 notconnect 1 auto auto 10/100Base-TX

Fa0/3 notconnect 1 auto auto 10/100Base-TX

Fa0/4 notconnect 1 auto auto 10/100Base-TX

Fa0/5 connected 1 a-full a-100 10/100Base-TX

Fa0/6 notconnect 1 auto auto 10/100Base-TX

Fa0/7 notconnect 1 auto auto 10/100Base-TX

Fa0/8 notconnect 1 auto auto 10/100Base-TX

Fa0/9 notconnect 1 auto auto 10/100Base-TX

Fa0/10 notconnect 1 auto auto 10/100Base-TX

Fa0/11 notconnect 1 auto auto 10/100Base-TX

Fa0/12 notconnect 1 auto auto 10/100Base-TX

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Managing the MAC Address Table

Catalyst 2950Switch_2950(config)#interface Fa0/1Switch_2950(config-if)#spanning-tree portfast

Switch_2950# show mac address-table

Mac Address Table-------------------------------------------Vlan Mac Address Type Ports---- ----------- -------- ----- All 000e.8479.e080 STATIC CPU All 0100.0ccc.cccc STATIC CPU All 0100.0ccc.cccd STATIC CPU All 0100.0cdd.dddd STATIC CPU 1 0002.b3d4.7e81 DYNAMIC Fa0/5 1 0003.a088.7d34 DYNAMIC Fa0/2 1 00a9.400f.732d DYNAMIC Fa0/4 1 00d0.b79c.0745 DYNAMIC Fa0/3Total Mac Addresses for this criterion: 8Switch_2950#

Switch_2950(config)#interface Fa0/1Switch_2950(config-if)#spanning-tree portfast

Switch_2950# show mac address-table

Mac Address Table-------------------------------------------Vlan Mac Address Type Ports---- ----------- -------- ----- All 000e.8479.e080 STATIC CPU All 0100.0ccc.cccc STATIC CPU All 0100.0ccc.cccd STATIC CPU All 0100.0cdd.dddd STATIC CPU 1 0002.b3d4.7e81 DYNAMIC Fa0/5 1 0003.a088.7d34 DYNAMIC Fa0/2 1 00a9.400f.732d DYNAMIC Fa0/4 1 00d0.b79c.0745 DYNAMIC Fa0/3Total Mac Addresses for this criterion: 8Switch_2950#

show mac address-table 를 통해 동적 , 정적 , 영구적인 MAC 테이블 주소와

인터페이스 타입을 확인할 수 있다

* Managing the MAC Address Table

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Setting a permanent MAC Address

Switch_2950(config)#mac-address-table static mac_addr vlan {vlan_id} interface type slot/portSwitch_2950(config)#mac-address-table static mac_addr vlan {vlan_id} interface type slot/port

ex) Switch_2950(config)#mac-address-table static 2222.2222.2222 vlan 2 int fa 0/2

Switch 각 Port 별로 특정 MAC 주소를 지정함으로써 Port 의 보안 기능을 줄 수 있다 .

등록되지 않은 MAC 주소가 입력되면 통신을 허용하지 않는다 .

Switch_2950# show mac-address-tableMac Address Table-------------------------------------------Vlan Mac Address Type Ports---- ----------- -------- -----1 2222.2222.2222 STATIC Fa0/21 0003.a088.7d34 DYNAMIC Fa0/5

Switch_2950# show mac-address-tableMac Address Table-------------------------------------------Vlan Mac Address Type Ports---- ----------- -------- -----1 2222.2222.2222 STATIC Fa0/21 0003.a088.7d34 DYNAMIC Fa0/5

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Catalyst 2950 Port-security 설정

Switch_2950(config)#interface fa0/1Switch_2950(config-if)# switchport mode accessSwitch_2950(config-if)# switchport port-security maximum 10

Switch_2950(config)#interface fa0/1Switch_2950(config-if)# switchport mode accessSwitch_2950(config-if)# switchport port-security maximum 10

MAC 주소 기반의 포트 보안의 장점 - 인터페이스를 안전한 포트로 설정하여 몇몇 디바이스들만 특정 스위치 포트에 연결되도록 할 수 있다 . - 이 포트에 대한 주소 테이블에 허용되는 MAC 주소의 최대 개수를 정의한다 . - 안전한 포트의 디바이스 개수는 1-132 까지 이다 .

Switch_2950(config)#interface fa0/1Switch_2950(config-if)# no switchport port-security --- 비활성화Switch_2950(config)#interface fa0/1Switch_2950(config-if)# no switchport port-security --- 비활성화

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Switch_2950# show port-security = 포트보안 설정 내용을 보고 확인

Switch_2950# show port-security interface fa 0/1Port Security : DisabledPort Status : Secure-downViolation Mode : ShutdownAging Time : 0 minsAging Type : AbsoluteSecureStatic Address Aging : DisabledMaximum MAC Addresses : 10Total MAC Addresses : 0Configured MAC Addresses : 0Sticky MAC Addresses : 0Last Source Address : 0000.0000.0000Security Violation Count : 0

Switch_2950# show port-security = 포트보안 설정 내용을 보고 확인

Switch_2950# show port-security interface fa 0/1Port Security : DisabledPort Status : Secure-downViolation Mode : ShutdownAging Time : 0 minsAging Type : AbsoluteSecureStatic Address Aging : DisabledMaximum MAC Addresses : 10Total MAC Addresses : 0Configured MAC Addresses : 0Sticky MAC Addresses : 0Last Source Address : 0000.0000.0000Security Violation Count : 0

Verifying Port Security on the Catalyst 2950

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Verifying Port Security on the Catalyst 2950

Switch_2950(config-if)#switchport port-security violation {protect |restrict

| shutdown}

Switch_2950(config-if)#switchport port-security violation {protect |restrict

| shutdown}

Switch_2950# show port-security interface fa 0/1Switch_2950# show port-security interface fa 0/1

show mac-address-table secure 명령어는 포트 보안이 설정된 인터페이스와 MAC 주소 테이블을 확인 할 수 있다 . 포트 위반이 일어났을 때 - protect : 포트보호 , 목록에 추가되지 않은 어드레스가 있는 프레임 전송안음 - restrict : 보안확보 , - shutdown : 해당 포트를 shutdown 시켜서 패킷을 차단한다 . (기본설정 )

Switch_2950# show mac address-table interface fa0/1 Mac Address Table-------------------------------------------Vlan Mac Address Type Ports---- ----------- -------- ----- 1 0003.a088.7d34 DYNAMIC Fa0/2Total Mac Addresses for this criterion: 1

Switch_2950# show mac address-table interface fa0/1 Mac Address Table-------------------------------------------Vlan Mac Address Type Ports---- ----------- -------- ----- 1 0003.a088.7d34 DYNAMIC Fa0/2Total Mac Addresses for this criterion: 1

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Executing Adds, Moves, and Changes for MAC Addresses

Adding a MAC Address

1. Port security 설정2. MAC address 설정1. Port security 설정2. MAC address 설정

Changing a MAC Address

Moving a MAC Address

1. Port 로 부터 MAC 어드레스 제한을 제거한다 .1. Port 로 부터 MAC 어드레스 제한을 제거한다 .

1. 새로운 포트에 주소를 더한다 . 2. 새로운 스위치에 port security 를 설정한다 . 3. 새로운 스위치에 새로운 사용자에 대한 MAC 주소를 설정한다 .4. 기존의 포트는 shutdown 시키고 , 새로운 port 에 보안 및 , access list 를 설정한다 .

1. 새로운 포트에 주소를 더한다 . 2. 새로운 스위치에 port security 를 설정한다 . 3. 새로운 스위치에 새로운 사용자에 대한 MAC 주소를 설정한다 .4. 기존의 포트는 shutdown 시키고 , 새로운 port 에 보안 및 , access list 를 설정한다 .

Ethernet network interface card (NIC) 이 fails 된다면 MAC address 는 유일한 주소이기 때문에 유효하지 않다 . 새로운 Ethernet NIC 으로 교환 후 포트에 기존의 MAC address security 를 제거하고 , 새로운 MAC address 로 security 를 재설정 해 주어야 한다 .

* Executing Adds, Moves, and Changes

Switch

Hub

Move

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Adding a New Switch to the network

관리용 스위치 IP_address 와 default gateway 를 설정한다 . console, aux, vty 중에서 접속 가능한 방법을 선택한다 . User EXEC 와 Privileged EXEC 의 security 를 설정한다 . single workstations, IP phones, trunking upstream/downstream 등 스위치에 필요한 요소를 설정한다 . 새로운 스위치가 만약 spanning tree 의 root bridge 가 된다면 ? - Topology 전체에 영향을 미친다 . - 관리자가 의도한 대로 트래픽이 흐르지 않는다 . - 다시 재설정을 해 주어야 한다 . 새로운 스위치가 root bridge 가 되는 것을 막기 위해 가중치를 부가한다 . - 트래픽 흐름에 맞게 필요한 설정을 먼저하고 , 네트워크와 연결한다 .

Switch

Move

Hub

Switch Add

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Managing the Configuration File

Catalyst 2950

Switch_2950#copy startup-config tftp://host/dst_fileSwitch_2950#copy startup-config tftp://host/dst_file

#copy nvram tftp://10.1.1.1/wgswd.cfg : 설정 파일을 10.1.1.1 주소의 목적 TFTP 서버로 wgswd.cfg 파일 이름으로 업로드 하는 명령어 #copy tftp://host/src_file nvram : 10.1.1.1 주소의 TFTP 서버의 설정 파일을 스위치의 NVRAM 으로 다운로드 하는 명령어 Catalyst 1900 에서는 running 설정에 대한 변화가 일어날 때마 running 설정이 자동적으로 NVRAM 에 저장된다 .

* Managing Device Configuration Files

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Clearing NVRAM

Switch_2950#erase startup-configErasing the nvram filesystem will remove all files ! Continue? [confirm](Enter)[OK]Erase of nvram: completeSwitch_2950#reload

Switch_2950#erase startup-configErasing the nvram filesystem will remove all files ! Continue? [confirm](Enter)[OK]Erase of nvram: completeSwitch_2950#reload

system configuration 을 factory default 로 Reset 시킨다 . “erase” 라는 명령어를 사용하여 NVRAM 에 저장돼 있는 내용을 삭제한다 . “reload” 를 해서 재 부팅을 하면 삭제가 완료된다 .

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참고자료 (1)

Bridge Protocol Data Unit (BPDU)

BPDU 는 • Root Bridge 를 선출한다 .• Loop 의 발생여부를 판정한다 .• Loop 방지를 위해 Blocking 한다 .• 네트워크 변화를 알린다 .• Spanning Tree 의 상태를 모니터링 한다 .

BPDU 는 • Root Bridge 를 선출한다 .• Loop 의 발생여부를 판정한다 .• Loop 방지를 위해 Blocking 한다 .• 네트워크 변화를 알린다 .• Spanning Tree 의 상태를 모니터링 한다 .

Default Timer ValuesHello Time : 2 secsMaximum Time(Max Age) : 20 secsForward Delay : 15 secs

Default Timer ValuesHello Time : 2 secsMaximum Time(Max Age) : 20 secsForward Delay : 15 secs

• Timer 는 임시적으로 발생할 수 있는 Bridging Loop 을 방지하는 데 사용된다 .• Timer 는 Link Failure 후에 Spanning Tree Convergence Time 을

결정한다 .

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참고자료 (2)

브리지와 스위치

• Primarily software based• One spanning-tree instance

per bridge• Usually up to 16 ports per

bridge

Bridging Switching•Primarily hardware based (ASIC)

•Many spanning-tree instances per switch

•More ports on a switch

스위치는 multiport bridge( bridges with more ports)라 할 수 있다 . 브리지가 소프트웨어 베이스라 한다면 스위치는 하드웨어 베이스 (ASIC :Application Specific Integrated Circuit)로 지연시간이 작다 . (Low Latency) 브리지는 하나의 Spanning Tree 만을 갖을 수 있으나 스위치는 여러 개의 Spanning Tree 를 가질 수 있다 . 브리지는 최대 16 개의 포트를 가질 수 있으나 스위치는 수백개의 포트를 가질 수 있다 . 스위치는 포트간 통신에 있어 , Multiple Connection 이 가능하나 브리지는 동시에 하나의 포트간 통신이 가능하다 . 성능대비 가격이 저렴하다 .(Low cost)

스위치는 multiport bridge( bridges with more ports)라 할 수 있다 . 브리지가 소프트웨어 베이스라 한다면 스위치는 하드웨어 베이스 (ASIC :Application Specific Integrated Circuit)로 지연시간이 작다 . (Low Latency) 브리지는 하나의 Spanning Tree 만을 갖을 수 있으나 스위치는 여러 개의 Spanning Tree 를 가질 수 있다 . 브리지는 최대 16 개의 포트를 가질 수 있으나 스위치는 수백개의 포트를 가질 수 있다 . 스위치는 포트간 통신에 있어 , Multiple Connection 이 가능하나 브리지는 동시에 하나의 포트간 통신이 가능하다 . 성능대비 가격이 저렴하다 .(Low cost)