四級網(wǎng)絡(luò)工程師復(fù)習(xí)資料之第四章至最后

1、網(wǎng)絡(luò)路由設(shè)計4.1 路由選擇算法4.1.1 路由選擇的概念路由選擇路由器的主要工作就是為經(jīng)過路由器的每個數(shù)據(jù)幀尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數(shù)據(jù)有效地傳送到目的站點(diǎn)。分組轉(zhuǎn)發(fā)分組轉(zhuǎn)發(fā)即是指在互聯(lián)網(wǎng)中，路由器轉(zhuǎn)發(fā)IP分組的物理傳輸過程與數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。分組轉(zhuǎn)發(fā)可以分為直接轉(zhuǎn)發(fā)與間接轉(zhuǎn)發(fā)兩種。4.2.1 路由選擇算法及目標(biāo)路由選擇算法靜態(tài)路由選擇算法動態(tài)路由選擇算法路由選擇算法的目標(biāo)最優(yōu)化簡潔性堅固性快速收斂靈活性4.1.3 路由選擇的參數(shù)帶寬帶寬是指一條鏈路的傳輸速率，一般表示為Mb/s。跳數(shù)跳數(shù)即一個分組從其源主機(jī)到目的主機(jī)所要經(jīng)過的路由器的個數(shù)，顯而易見，經(jīng)過的路由器的個數(shù)越少，即跳數(shù)越小，這

2、個路徑越好。時延時延即為一個分組從其源主機(jī)到目的主機(jī)所要經(jīng)歷的時間。當(dāng)然，時間越短，即時延越小，也說明這個路徑越好。負(fù)載負(fù)載指的是單位時間內(nèi)通過路由器或是線路的通信量?？煽啃钥煽啃缘暮饬繕?biāo)準(zhǔn)即為分組傳輸過程中的誤碼率，誤碼率是數(shù)據(jù)傳輸精確性的指標(biāo)。誤碼率=傳輸中的誤碼/所傳輸?shù)目偞a數(shù)*100%，當(dāng)然誤碼率越小，說明其可靠性越高。花費(fèi)花費(fèi)即為分組傳輸過程中的開銷。4.1.4 路由表路由表是隨著路由選擇算法的產(chǎn)生而產(chǎn)生的，路由器要傳輸IP分組時，必須查詢路由表來決定分組發(fā)送的下一個地址。靜態(tài)路由表由系統(tǒng)管理員事先設(shè)置好固定的路由表稱之為靜態(tài)路由表，管理員將每一個目的地址的路徑都輸入到這個路由表中，

3、因此，它一般是系統(tǒng)安裝時就根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的配置情況預(yù)先設(shè)定的，它不會隨著網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變而改變，其更新工作必須由管理員手工完成。動態(tài)路由表動態(tài)路由表是路由器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行情況而自動調(diào)整的路由表。路由器根據(jù)路由選擇協(xié)議提供的功能，自動學(xué)習(xí)和記憶網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況，在需要時自動計算數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴崖窂?。重點(diǎn)：；路由表是當(dāng)路由器傳輸IP分組時用于查詢路由以確定分組所要發(fā)送的下一個路由，它分為動態(tài)路由表和靜態(tài)路由表。4.1.5 IP路由選擇與路由匯聚IP分組的路由在使用CIDR協(xié)議后，就通過子網(wǎng)的劃分的相反過程來匯聚。路由表的項目由“網(wǎng)絡(luò)前綴”和“下一跳地址”兩項內(nèi)容組成，因此，選擇路由應(yīng)當(dāng)從匹配結(jié)果中選擇具有最

4、長網(wǎng)絡(luò)前綴的路由。圖4-2即為CIDR的路由匯聚圖。圖中，核心路由器通過兩條專線S1與S2與兩臺匯聚路由器連接。兩臺匯聚路由器又分別通過Ethernet各連接了4臺接入路由器，得到了8個子網(wǎng)。表4-1 核心路由器的路由表圖4-2 CIDR的路由匯聚圖。表4-2 匯聚后的核心路由的路由表4.1.6 路由選擇的評價算法簡單、正確、最佳路由算法盡量簡單以減少路由資源的耗費(fèi)和分組轉(zhuǎn)發(fā)的時延；分組沿著路由表所指引的路徑能夠到達(dá)正確的目的地址；分組轉(zhuǎn)發(fā)的算法開銷盡可能的低，它應(yīng)在衡量各方面因素后，得到一個相對較為合適的傳輸路徑。穩(wěn)定、公平在網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浜屯ㄐ帕肯鄬Ψ€(wěn)定的情況下，路由算法收斂于一個較好的解，并

5、且算法對所有的用戶都是公平的。適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⑼ㄐ帕康淖兓?dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⑼ㄐ帕孔兓瘯r，算法能自動進(jìn)行更新，改變路由，以均衡各鏈路的負(fù)載。4.2 路由選擇協(xié)議4.2.1 路由選擇協(xié)議的概念自制系統(tǒng)Internet采用分層的路由選擇協(xié)議，并將整個Internet劃分為許多較小的自治。自治系統(tǒng)就是處于用戶一個管理機(jī)構(gòu)控制之下的路由器和網(wǎng)絡(luò)群組。自治系統(tǒng)的想法是把Internet的路由分成兩層。路由選擇協(xié)議路由選擇協(xié)議是一種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，它通過提供一種共享路由選擇信息的機(jī)制，它允許路由器通過其他路由器來更新和維護(hù)自己的路由表，并確定最佳的路由選擇路徑。4.2.2路由選擇協(xié)議的分類內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議是用于自治系統(tǒng)內(nèi)

6、部的路由選擇協(xié)議，目前主要的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議有：（1）地址解析協(xié)議它是一個TCP/IP協(xié)議，它為內(nèi)部不要錢傳遞數(shù)據(jù)表提供方法。路由選擇信息協(xié)議它是一種分布式的、基于距離向量路由選擇協(xié)議。優(yōu)先開放最短路徑它是一種鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議，它優(yōu)于路由選擇信息協(xié)議。現(xiàn)在是Internet網(wǎng)中最常用的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議。端系統(tǒng)到中間系統(tǒng)它幫助端系統(tǒng)尋找定位路由器，并提供一種方法使路由器告知端系統(tǒng)它們的存在。中間系統(tǒng)到中間系統(tǒng)它為一個域內(nèi)兩個路由器之間傳送信息分組提供動態(tài)路由。內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由選擇協(xié)議是一種距離向量路由選擇協(xié)議，由Cisco公司開發(fā)。外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議在自治系統(tǒng)的邊界是路由器其它路由器之間交換信息時被使用。它包

7、括以下協(xié)議：邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議它提供有關(guān)相鄰點(diǎn)可達(dá)性信息。同時也提供了基于策略的算法，使網(wǎng)絡(luò)管理者對路由選擇有較多的控制權(quán)。域間路由選擇協(xié)議它包含路由選擇的策略，但它不大可能在Internet上代替邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議。重點(diǎn)：Internet將路由選擇協(xié)議分為內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議與外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議兩類。內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議一般用于一個自治系統(tǒng)的內(nèi)部；外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議一般用于兩個不同的自治西游之間，將路由選擇信息從一個自制系統(tǒng)傳到另一個自制系統(tǒng)。4.2.3內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議路由信息協(xié)議RIP當(dāng)路由器收到包含某表項的更新的路由更新信息時，就更新其路由表：該路徑的跳數(shù)值加上1，發(fā)送者記為下一跳。同時記錄該路由器可以到達(dá)的目的網(wǎng)絡(luò)或目的主機(jī)的矢

8、量標(biāo)識。路由信息協(xié)議路由器只維護(hù)其道目的路由器的最佳路徑即具有最小跳數(shù)值的路徑。更新了自己的路由表后，路由器立刻發(fā)送路由更新把變化通知給其它路由器，這種更新是與周期性發(fā)送的更新信息無關(guān)的。并且，路由信息協(xié)議通過對源地址到目的地址的最大跳數(shù)的限制來防止路由環(huán)，最大值為15。如果路由器收到新更新信息，且把跳數(shù)值加1后成為16，就認(rèn)為該目的網(wǎng)絡(luò)不可到達(dá)。路由信息協(xié)議的工作流程主要分為路由表的建立和路由表信息的更新兩步。路由表的建立圖4-3 自治系統(tǒng)、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議與外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議的關(guān)系 首先獲取一個初始路由表，有三種方式方式一路由器系統(tǒng)啟動時，從外存讀入一個完整的路由表，長駐內(nèi)存使用；系統(tǒng)關(guān)閉時再將當(dāng)前

9、路由表寫回外存，供下次使用。方式二系統(tǒng)啟動時，只提供一個空表，通過執(zhí)行顯式命令來填充這個路由表。方式三系統(tǒng)啟動時，從與本路由器直接相連的各網(wǎng)絡(luò)地址中，推導(dǎo)出一組初始路由。路由表信息的更新設(shè)路由器1與路由器2是相鄰的兩個路由器，它們在同一個自治系統(tǒng)內(nèi)。表4-3 路由器1的更新前的路由表表4-4 路由器2發(fā)送的報文表4-5 路由器1更新過以后的路由表開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議OSPF概念最短路徑優(yōu)先算法自治系統(tǒng)內(nèi)的區(qū)域劃分開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議的執(zhí)行路由器的初始化網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議的特點(diǎn)重點(diǎn)：目前，內(nèi)部網(wǎng)關(guān)寫于主要有：路由信息協(xié)議和開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議。前者是一種分布式、基于距離向量的路由選擇

10、協(xié)議；后者是使用分布式鏈路狀態(tài)。4.2.4 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議外部網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議是自治系統(tǒng)間的路由協(xié)議，它交換的網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性信息提供了足夠的信息來檢測路由回路并根據(jù)性能優(yōu)先和策略約束對路由進(jìn)行決策。1989年，主要的外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議：邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（）發(fā)布后，即越來越被廣泛的應(yīng)用，1995年發(fā)布了新版本BGP-4。外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議的路由選擇協(xié)議BGP有4種分組類型：打開分組打開分組用于與相鄰的BGP發(fā)言人建立連接。更新分組用來通告可達(dá)路由和撤銷無效路由。存活分組確認(rèn)打開報文，以周期性地確保連接的有效性。通告分組當(dāng)檢測到一個差錯時，發(fā)送通告分組。重點(diǎn)：邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP是外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議的主要內(nèi)容，BGP

11、-4是它的新版本，BGP路由選擇協(xié)議包括：打開分組、更新分組、存活分組和通告分組等四個分組，并通過這些分組選擇出較好的路由。圖4-4 一個自治系統(tǒng)劃分的情況圖4-5 BGP發(fā)言人與自治系統(tǒng)的關(guān)系示意圖圖4-5 BGP發(fā)言人與自治系統(tǒng)的關(guān)系示意圖圖4-6 某個BGP發(fā)言人所構(gòu)造的自治系統(tǒng)連接的樹形結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)技術(shù)5.1 局域網(wǎng)的基本概念5.2Ethernet組網(wǎng)技術(shù)5.3局域網(wǎng)設(shè)備選型5.4綜合布線技術(shù)5.1 局域網(wǎng)的基本概念5.1.1交換式局域網(wǎng)交換式局域網(wǎng)的核心設(shè)備是局域網(wǎng)交換機(jī)，它的特點(diǎn)是低交換延遲；能支持不同的傳輸速率和工作模式以及支持虛擬局域網(wǎng)服務(wù)。局域網(wǎng)交換機(jī)可以在它的多個端口之間建立

12、多個并發(fā)連接。它主要采用兩種轉(zhuǎn)發(fā)方式：快捷交換方式與存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式。典型的交換式局域網(wǎng)是交換式以太網(wǎng)，它的核心部件是以太網(wǎng)交換機(jī)。以太網(wǎng)交換機(jī)可以有多個端口，每個端口可以單獨(dú)和一個結(jié)點(diǎn)連接，也可以與一個共享介質(zhì)式的以太網(wǎng)集線器連接。5.1.2 虛擬局域網(wǎng)1999年IEEE公布了關(guān)于VLAN的802,1Q標(biāo)準(zhǔn)。一個邏輯工作組的結(jié)點(diǎn)可以分布vzai不同的物理網(wǎng)段上，但它們之間的通信就像在同一個物理網(wǎng)段上一樣。可以根據(jù)功能或應(yīng)用等因素將它們組織起來，相互之間的通信就好像它們在同一個網(wǎng)段中一樣。局域網(wǎng)的組網(wǎng)方法一般有以下四種：虛擬網(wǎng)絡(luò)建立在局域網(wǎng)交換機(jī)之上用MAC地址定義虛擬網(wǎng)用網(wǎng)絡(luò)層地址定義虛擬網(wǎng)IP

13、廣播組虛擬局域網(wǎng)5.1.3 OSI參考模型國際標(biāo)準(zhǔn)組織制定了OSI模型。這個模型把網(wǎng)絡(luò)通信的工作分為7層，OSI參考模型的全稱是開放系統(tǒng)互連參考系統(tǒng)模型，它是由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（International Standard Organization， OSI）提出的一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)互連模型。各層的功能分別如下：物理層該層為上層協(xié)議提供一個傳輸數(shù)據(jù)的物理媒體。在這一層上，數(shù)據(jù)的單位成為比特。數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層在不可靠的物理介質(zhì)上提供可靠的傳輸。該層的作用包括：物理地址尋址、數(shù)據(jù)的成幀、流量控制、數(shù)據(jù)的檢錯、重發(fā)等。這一層的數(shù)據(jù)的單位稱為幀（frame).網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)對子網(wǎng)間的數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由選擇。

14、此外，還負(fù)責(zé)擁塞控制、網(wǎng)際互連等功能。這層的數(shù)據(jù)的單位稱為數(shù)據(jù)包。傳輸層傳輸層是第一個端到端，即主機(jī)到主機(jī)的層次，它將上層數(shù)據(jù)分段并提供端到端的可靠的或不可靠的傳輸。同時，該層還處理端到端的差錯控制和流量控制問題。這一層的數(shù)據(jù)的單位稱為數(shù)據(jù)段。會話層圖5-1 典型虛擬網(wǎng)的物理結(jié)構(gòu)與邏輯結(jié)構(gòu)會話層管理主機(jī)之間的會話進(jìn)程，即負(fù)責(zé)建立、管理、終止進(jìn)程之間的會話。會話層還負(fù)責(zé)在數(shù)據(jù)中插入校驗點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步。表示層表示層對上層數(shù)據(jù)或信息進(jìn)行變換一個主機(jī)應(yīng)用層信息可以被另一個主機(jī)是應(yīng)用程序理解。表示層的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換包括數(shù)據(jù)的加密、壓縮、格式轉(zhuǎn)換等。應(yīng)用層應(yīng)用層為操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的接口

15、。圖5-2 OSI參考模型的分層結(jié)構(gòu)5.2 Ethernet組網(wǎng)技術(shù)5.2.1 Ethernet的命名通過Ethernet的各物理層標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行命名，它的名稱由三部分組成。表5-1 Ethernet的物理層標(biāo)準(zhǔn)命名格式X為該Ethernet數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?，單位是Mb/s；Type為傳輸?shù)姆绞?，基帶或頻帶；y為網(wǎng)絡(luò)最大長度，單位是100m,；Name是局域網(wǎng)的名稱。5.2.210BASE-T的組網(wǎng)由網(wǎng)卡、集線器、交換機(jī)、雙絞線等設(shè)備組成。結(jié)點(diǎn)都通過雙絞線連接到一個集線器上，當(dāng)其中一個結(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，任何一個結(jié)點(diǎn)都可以收到消息，由于集線器工作在物理層，所以每次只能有一個結(jié)點(diǎn)能夠發(fā)送數(shù)據(jù)，而其他

16、的結(jié)點(diǎn)都處于接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)。按照使用集線器的方式，雙絞線的組網(wǎng)方法可以有：單一集線器結(jié)構(gòu)多集線器級聯(lián)結(jié)構(gòu)堆疊式集線器結(jié)構(gòu)圖5-3 用集線器連接多個結(jié)點(diǎn)的Ethernet圖5-4 單一集線器組建的10BASE-T網(wǎng)絡(luò)圖5-6 為堆疊式集線器的Ethrenet 圖5-6 多集線器級聯(lián)的Ethernet與10BASE-5和10BASE-2相比，它有如下特點(diǎn)：按照簡單，擴(kuò)展方便；網(wǎng)絡(luò)的建立靈活、方便，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的大小，選擇不同規(guī)格的交換機(jī)連接在一起，形成所需要的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性強(qiáng)。因為擴(kuò)充與減少工作站都不會影響或中斷整個網(wǎng)絡(luò)的工作。集線器或交換機(jī)具有很好的故障隔離作用。當(dāng)某個工作站與中央

17、節(jié)點(diǎn)之間的連接出現(xiàn)故障時，也不會影響其它節(jié)點(diǎn)的正常運(yùn)行；甚至當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中某一個集線器或交換機(jī)出現(xiàn)故障時，也只會與該集線器或交換機(jī)直接相連的節(jié)點(diǎn)。5.2.3快速Ethernet組網(wǎng)技術(shù)IEEE802.3u協(xié)議1995年頒布的IEEE802.3u，可支持100M的數(shù)據(jù)傳輸速率，并且與100BASE-T一樣可支持共享與交換式兩種使用環(huán)境，在交換式Ethernet環(huán)境中可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信。IEEE802.u在MAC子層扔采用了CSMA/CD作為介質(zhì)分為控制協(xié)議，并保留了IEEE802.3的幀格式。但是，為了實(shí)現(xiàn)100M的傳輸速率，在物理層作了一些重要的改進(jìn)。圖5-7 IEEE 802.3u的體系結(jié)構(gòu)MII

18、接口為了屏蔽下層不同的物理細(xì)節(jié)，100BASE-T為MAC和高層協(xié)議提供了一個100M傳輸速率的公共透明接口，其功能與Ethernet的AUI接口相同。MII接口向上通過MAC子層的借口提供載波偵聽與沖突檢測的信號，向下支持10Mb/s與100Mb/s的借口，同時集線器可與其交換控制信息。3.100BASE-TX、100BASE-T4與100BASE-FX100BASE-T一般包括：100BASE-TX、100BASE-T4與100BASE-FX3種傳輸介質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。表5-2 三種物理層標(biāo)準(zhǔn)的對比 全雙工與半雙工全雙工是指接收與發(fā)送采用兩個相互獨(dú)立的通道，可同時進(jìn)行，互不干擾。而半雙工則是接收與發(fā)

19、送共用一個通道，同一時刻只能發(fā)送或只能接收，所以半雙工可能會產(chǎn)生沖突。100Mb/s與10Mb/s在100BASE-T問世以后，在Ethernet的連接器上出現(xiàn)的信號可能的多種不同的Ethernet信號包括10BASE-T半雙工、10BASE-T全雙工、100BASE-TX半雙工、100BASE-TX全雙工或100BASE-FX全雙工等工作模式中的任一種。為了簡化管理，推出了10Mb/s與100Mb/s的自動協(xié)商模式。（1）100BASE-TX或100BASE-FX全雙工模式 （2）100BASE-T4 （3）100BASE-TX半雙工模式 （4）100BASE-T全雙工模式 （5）100BA

20、SE-T半雙工模式100Mb/s與10Mb/s速率的自動協(xié)議一般來說，具有以下功能：確定雙絞線的遠(yuǎn)端設(shè)備使用的是和何種工作模式向其他結(jié)點(diǎn)發(fā)布這個遠(yuǎn)端設(shè)備的工作模式協(xié)調(diào)并確定雙方的工作模式選擇兩方最高性能的工作模式重點(diǎn)：快速Ethernet在保持傳統(tǒng)的Ethernet幀結(jié)構(gòu)與介質(zhì)訪問控制方法不變的基礎(chǔ)上，將數(shù)據(jù)傳輸率提高到了100Mb/s，IEEE802委員會于1995正式批準(zhǔn)快速Ethernet的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議是IEEE802.u。5.3局域網(wǎng)設(shè)備選型5.3.1中繼器中繼器工作于物理層，它對高層協(xié)議是透明的。其一，它只能對傳輸介質(zhì)上的信號進(jìn)行信號增強(qiáng)與轉(zhuǎn)發(fā)；其二，他的作用只是增加傳輸距離，它不改變幀

21、的內(nèi)容；其三，它所連接的幾個網(wǎng)絡(luò)段仍屬于這個局域網(wǎng)，只要該局域網(wǎng)中任一結(jié)點(diǎn)發(fā)送了數(shù)據(jù)，其他的結(jié)點(diǎn)都可以接收到這個數(shù)據(jù)，它們共享一個沖突域。因此，中繼器不屬于網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備。圖5-8 Ethernet中用中繼器連接兩個結(jié)點(diǎn) 理論上說，中繼器是可以把網(wǎng)絡(luò)延長到任意的傳輸距離，但一般網(wǎng)絡(luò)都有限制一對工作站之間所加入的中繼器的最大數(shù)量。Ethernet中限制最多只能使用4個中繼器，即最多由5個網(wǎng)段組成。圖5-9 中繼器的工作原理重點(diǎn)：中繼器工作在物理層，它的工作是將衰減后的信號經(jīng)過接收、放大、整形后再向它相連的另一個纜段發(fā)送出去。中繼器使用的目的是增加傳輸介質(zhì)的長度，它所連接的結(jié)點(diǎn)仍然共享一個沖突域，所

22、以中繼器不屬于網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備。5.3.2集線器集線器的英文稱為“Hub”，即是“中心”的意思，集線器的主要功能是對接收到的信號進(jìn)行再整形放大，以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離，同時，把所有的結(jié)點(diǎn)集中在以它為中心的節(jié)點(diǎn)上，建立一個物理上的星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。它的工作物理層采用CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方式。集線器工作時具有以下兩個特點(diǎn)。集線器只是一個多端口的信號放大設(shè)備，它在網(wǎng)絡(luò)中只起到信號放大和發(fā)送作用。集線器只與它的上連設(shè)備進(jìn)行通信，而同層的各端口之間不會直接進(jìn)行通信，而是通過上層設(shè)備在講信息廣播道所有端口上。5.3.3網(wǎng)橋網(wǎng)橋的功能及工作原理網(wǎng)橋類似于中繼器，也是用于連接兩個網(wǎng)絡(luò)段，但它工作在數(shù)據(jù)鏈路層。網(wǎng)絡(luò)

23、在工作時要先分析幀的地址字段，再決定是否把接收到的幀轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)絡(luò)段上去。即網(wǎng)橋收到數(shù)據(jù)幀后，先檢查幀的源地址與目的地址，如果兩個地址在同一網(wǎng)絡(luò)段上就不轉(zhuǎn)發(fā)；如果兩個地址在不同的網(wǎng)絡(luò)段上，就把幀轉(zhuǎn)發(fā)到目的地址所重的網(wǎng)絡(luò)段上。網(wǎng)橋使用的原因許多大學(xué)的系院或公司的部門都有各自的局域網(wǎng)，主要用于連接他們自己的個人計算機(jī)、工作站以及服務(wù)器。由于各院系或部門的工作性質(zhì)不同，因此選用了不同的局域網(wǎng)，而之間又需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的相互交流，因此需要網(wǎng)橋。一個單位的建筑物在地理位置上較分散，并且相距較遠(yuǎn)，在各個地點(diǎn)建立一個局域網(wǎng)，在用網(wǎng)橋連接起來，可以節(jié)省開銷。有時需要將一個邏輯上單一的局域網(wǎng)分成多個局域網(wǎng)。在有些

24、情況下，相距較遠(yuǎn)的兩臺主機(jī)之間的物理距離太遠(yuǎn)，來回時延較長，網(wǎng)絡(luò)仍將不能正常工作。唯一的辦法是將局域網(wǎng)分段，在各段之間放置網(wǎng)橋。在一個單獨(dú)的局域網(wǎng)中，一個有缺陷的結(jié)點(diǎn)不斷地輸出無用的信息，這將破壞局域網(wǎng)的正常運(yùn)行。網(wǎng)橋可以設(shè)置在局域網(wǎng)中關(guān)鍵部位，用于防止因單個結(jié)點(diǎn)失常而破壞整個系統(tǒng)。保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠性。大多數(shù)局域網(wǎng)接口都有一種混雜工作方式，在這種方式下，計算機(jī)接收所有的幀。如果網(wǎng)中多處設(shè)置網(wǎng)橋并謹(jǐn)慎攔截?zé)o須轉(zhuǎn)發(fā)是重要信息。網(wǎng)橋的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.1與IEEE802.5分別制定了透明網(wǎng)橋與源路由網(wǎng)橋的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。透明網(wǎng)橋的MAC地址表在網(wǎng)橋剛剛連接到局域網(wǎng)的時候是空的，但是透明網(wǎng)橋有一種有

25、效的地址學(xué)習(xí)機(jī)制，可以使MAC地址表內(nèi)容從無到有，逐漸地建立起來。網(wǎng)橋互連時難免會出現(xiàn)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，如圖5-10所示，這樣可能使網(wǎng)橋反復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)同一個幀，給網(wǎng)絡(luò)增加了不必要的負(fù)擔(dān)，為了解決這個問題，透明網(wǎng)橋使用了生成樹算法，而由該算法所制定的協(xié)議即稱為生成樹協(xié)議。生成樹協(xié)議的核心思想是讓網(wǎng)橋能夠自動發(fā)現(xiàn)一個沒有環(huán)路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的子網(wǎng)，也就是一個生成樹。圖5-10 網(wǎng)橋互聯(lián)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)這種算法是從根網(wǎng)橋的選擇開始的、根網(wǎng)橋是整個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的核心，所有的數(shù)據(jù)實(shí)際上都要通過根網(wǎng)橋。根網(wǎng)橋的選擇即是從網(wǎng)絡(luò)中選擇一個作為屬性拓?fù)涞臉涓?；再讓每一個網(wǎng)橋決定通過該根網(wǎng)橋的最短路徑，這樣，各網(wǎng)橋就可以知道如何到達(dá)這個“中心

26、”；接下來，每個局域網(wǎng)選擇其指定的網(wǎng)橋，或者與根網(wǎng)橋最接近的網(wǎng)橋。指定的網(wǎng)橋?qū)褦?shù)據(jù)從局域網(wǎng)發(fā)送到根網(wǎng)橋；最后，是每個網(wǎng)段要選擇一個根端口，所謂根端口也即是“用來向根網(wǎng)橋發(fā)送數(shù)據(jù)的端口”，它一般是該網(wǎng)段距離根網(wǎng)橋最近的端口，網(wǎng)段上的每一個端口，甚至連接到終端系統(tǒng)的端口，都將參加這個根端口選擇，除非你將一個端口設(shè)置為“忽略”、一個網(wǎng)段只能有一個根端口，其它的端口都處于阻塞狀態(tài)，稱為阻塞端口。生成樹協(xié)議有以下幾個特點(diǎn)：生成樹協(xié)議提供一種控制環(huán)路的方法，采用這種控制環(huán)路的方法，在練級發(fā)生問題的時候，Ethernet能夠繞過出現(xiàn)故障的連接。生成樹的根網(wǎng)橋是一個邏輯的中心生成樹協(xié)議監(jiān)視整個網(wǎng)絡(luò)的通信。最

27、好不要設(shè)備的自動選擇去挑選哪一個網(wǎng)橋會成為根網(wǎng)橋。生成樹協(xié)議重新計算的開銷很大恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置主機(jī)連接端口并推薦使用快速生成樹協(xié)議。網(wǎng)橋的分類從網(wǎng)橋的幀轉(zhuǎn)發(fā)策略分類可以將網(wǎng)橋分為透明網(wǎng)橋和源路由網(wǎng)橋從網(wǎng)橋的端口數(shù)分類可以將網(wǎng)橋分為雙端口網(wǎng)橋和多端口網(wǎng)橋從網(wǎng)橋的連接線路分類可以將網(wǎng)橋分為普通局域網(wǎng)網(wǎng)橋、無線網(wǎng)橋與遠(yuǎn)程網(wǎng)橋。5.3.4交換機(jī)交換機(jī)可以在它的多個端口之間建立并發(fā)連接，交換式Ethernet是典型的交換式局域網(wǎng)，它的核心部件就是Ethernet交換機(jī)。5.4綜合布線技術(shù)5.4.1綜合布線系統(tǒng)的概念綜合布線系統(tǒng)（Premises Distributed System， PDS），它是一種集成化

28、通用傳輸系統(tǒng)，在建筑物和園區(qū)范圍內(nèi)，利用雙絞線或光纜來傳輸信息，同時可以連接電話、計算機(jī)、會議電視和監(jiān)視電視等設(shè)備的結(jié)構(gòu)化信息傳輸系統(tǒng)。綜合布線系統(tǒng)使用標(biāo)準(zhǔn)的雙絞線和光纖，支持高速率的數(shù)據(jù)傳輸。它一般使用物理分層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。綜合布線系統(tǒng)是針對計算機(jī)與通信的配線系統(tǒng)而設(shè)計的，它可以滿足各種不同的計算機(jī)與通信的要求，其中包括：模擬、數(shù)字語言系統(tǒng)高、低速數(shù)據(jù)系統(tǒng)需要傳輸?shù)娜鐐髡鏅C(jī)、圖形終端、繪圖儀圖像信息。電視會議與安全監(jiān)視系統(tǒng)等視頻信號。28個VHF寬帶視頻信號。建筑物的安全報警和空調(diào)控制系統(tǒng)的傳感器信號。5.4.2綜合布線技術(shù)系統(tǒng)的物理拓?fù)鋱D5-11 一個星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的綜合布線系統(tǒng)子系統(tǒng)的組成綜合

29、布線系統(tǒng)是由6個獨(dú)立的子系統(tǒng)組成，這6個子系統(tǒng)為：工作區(qū)子系統(tǒng)配線子系統(tǒng)干線子系統(tǒng)設(shè)備間子系統(tǒng)管理子系統(tǒng)建筑群子系統(tǒng)系統(tǒng)的主要布線傳輸介質(zhì)綜合布線系統(tǒng)中常用的傳輸介質(zhì)為雙絞線和光纜連接配件建筑群配線架（CD）建筑群干線電纜、建筑群干線光纜建筑物配線架（BD)建筑物干線電纜、建筑物干線光纜樓層配線架（FD）水平電纜、水平光纜轉(zhuǎn)接點(diǎn)（TP）信息插座（IO）通信引出端（TO）圖5-12 綜合布線系統(tǒng)的子系統(tǒng)組成 圖5-13 綜合布線主要連接部件4設(shè)備配置綜合布線系統(tǒng)的設(shè)備配置主要是指各種配線架、布線子系統(tǒng)、傳輸介質(zhì)以及通信引出端等的配置。圖5-14 中小型單棟建筑的綜合布線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 5設(shè)計等級

30、綜合布線可以分為以下3個等級：（1）基本型綜合布線系統(tǒng) 基本型綜合布線系統(tǒng)是一個經(jīng)濟(jì)有效的布線方案。其特點(diǎn)為： 每個工作區(qū)有1個信息插座； 每個工作區(qū)有1條水平布線4對非屏蔽雙絞線。 完全采用夾接式交接硬件。每個工作區(qū)的干線電纜至少有1對雙絞線。 （2）增強(qiáng)型綜合布線系統(tǒng) 增強(qiáng)型綜合布線系統(tǒng)不僅支持語音和數(shù)據(jù)的應(yīng)用,還支持圖像,影像,影視,視頻會議等，它的特點(diǎn)為： 每個工作區(qū)有2個以上信息插座。 每個工作區(qū)的配線電纜為2條4對非屏蔽雙絞線。 采用夾接式或插接式交接硬件。 每個工作區(qū)的干線電纜至少有2對雙絞線。 （3）綜合型布線系統(tǒng) 綜合型布線系統(tǒng)是將雙絞線和光纜納入建筑物布線的系統(tǒng)，其特點(diǎn)為：

31、 在基本型和增強(qiáng)型綜合布線系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)光纜系統(tǒng)。 在每個基本型工作區(qū)的干線中至少配有2對雙絞線。 在每個增強(qiáng)型工作區(qū)的干線電纜中至少有3對雙絞線。6系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) 現(xiàn)在，綜合布線在參考系統(tǒng)布線的標(biāo)準(zhǔn)時，一般從以下幾個標(biāo)準(zhǔn)體系入手： （1）國際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC 11801； （2）北美標(biāo)準(zhǔn)ANSI/TIA/EIA 568-B； （3）歐洲標(biāo)準(zhǔn)CELENEC EN50173； （4）中國標(biāo)準(zhǔn)GB/T50311-2000和GB/T 50312-2000。 我們在對布線的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇時，主要考慮下面兩方面的因素： （1）用戶指定，比如一些在華的歐洲公司，比較傾向于采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)。 （2）根據(jù)綜合布線的性

32、質(zhì)和功能由布線系統(tǒng)集成商推薦選定。 7特點(diǎn)（1）兼容性 （2）開放性 （3）靈活性 （4）可靠性 （5）先進(jìn)性（6）經(jīng)濟(jì)性 重點(diǎn)提示：綜合布線系統(tǒng)是一種集成化通用傳輸系統(tǒng)，在建筑物和園區(qū)范圍內(nèi)，利用雙絞線或光纜來傳輸信息，同時可以連接電話、計算機(jī)、會議電視和監(jiān)視電視等設(shè)備的結(jié)構(gòu)化信息傳輸系統(tǒng)。它的特點(diǎn)是兼容性、開放性、靈活性、可靠性、先進(jìn)性與經(jīng)濟(jì)性。5.4.3 綜合布線系統(tǒng)的子系統(tǒng)設(shè)計1.工作區(qū)子系統(tǒng)設(shè)計 工作區(qū)子系統(tǒng)由終端設(shè)備連接到信息插座之間的設(shè)備組成。包括：信息插座、插座盒、連接跳線和適配器組成。 圖5-15 工作區(qū)子系統(tǒng) 工作區(qū)子系統(tǒng)的設(shè)計主要考慮信息插座和適配器兩方面： （1）信息插

33、座 （2）適配器 工作區(qū)適配器的選用應(yīng)符合下列要求：在設(shè)備連接器處采用不同信息插座的連接器時，可以用專用電纜或適配器。當(dāng)在單一信息插座上進(jìn)行兩項服務(wù)時，應(yīng)用“Y”型適配器。在配線子系統(tǒng)中選用的電纜類型不同于設(shè)備所需的電纜類型時以及在連接使用不同信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換時，應(yīng)采用適配器。根據(jù)工作區(qū)內(nèi)不同的電信終端設(shè)備可配備相應(yīng)的終端匹配器2配線子系統(tǒng)設(shè)計 配線子系統(tǒng)是將干線子系統(tǒng)線路延伸到用戶的工作區(qū)。該系統(tǒng)是從各個子配線間出發(fā)連向各個工作區(qū)的信息插座。3干線子系統(tǒng)設(shè)計 干線子系統(tǒng)是綜合布線系統(tǒng)的主干，它包括供干線電纜走線用的垂直或水平通道；連接設(shè)備間與網(wǎng)絡(luò)接口、連接設(shè)備間與建筑群子系統(tǒng)、連接干線接線間與

34、各衛(wèi)星接線間以連接主設(shè)備間和計算機(jī)中心間的電纜。 干線子系統(tǒng)設(shè)計要遵守以下4點(diǎn)原則：（1）確定所需的電纜對數(shù)與和主干電纜時要考慮語音和數(shù)據(jù)信號的共享原則。（2）最短、最安全、最經(jīng)濟(jì)等方面來進(jìn)行路由選擇。（3）干線電纜可采用點(diǎn)對點(diǎn)端接，也可采用分去遞減端接或電纜直接連接的方法。（4）若設(shè)備間與計算機(jī)中心機(jī)房處于不同地點(diǎn)，則應(yīng)把語音電纜接入設(shè)備間，數(shù)據(jù)電纜接入計算機(jī)中心機(jī)房，選擇干線電纜的不同部分來分別滿足語音和數(shù)據(jù)的需要，也可在必要時采用光纜。4設(shè)備間子系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)備間子系統(tǒng)是在每一幢大樓的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)置電信設(shè)備和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，以及建筑物配線設(shè)備，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理的場所。設(shè)備間內(nèi)的所有總配線設(shè)備應(yīng)用

35、色標(biāo)區(qū)別各類用途的配線區(qū)。圖5-16 干線子系統(tǒng)5管理子系統(tǒng)設(shè)計 管理子系統(tǒng)對綜合布線系統(tǒng)中的布線電纜進(jìn)行端接和配線管理。如圖5-17所示它常設(shè)置在大樓的中央設(shè)備機(jī)房和各個樓層的分配線間。管理子系統(tǒng)還應(yīng)該注意以下6點(diǎn)：（1）配線間的進(jìn)出線路以及跳線應(yīng)采用色表或者標(biāo)簽等進(jìn)行明確標(biāo)識。（2）交換區(qū)應(yīng)有良好的標(biāo)記系統(tǒng)。（3）配線架采用光配線盒和銅配線架組成。（4）供電、接地、通風(fēng)良好，機(jī)械承重合適.（5）有Hub、交換機(jī)的地方要配有專用穩(wěn)壓電源。（6）采取防塵、防靜電、防火和防雷擊措施。圖5-17 管理子系統(tǒng) 6建筑群子系統(tǒng)設(shè)計 建筑群子系統(tǒng)是綜合布線系統(tǒng)中由連接樓群的通信傳輸介質(zhì)與各種支持設(shè)備組成

36、的系統(tǒng)，它包括有傳輸介質(zhì)、各種有線設(shè)備和微波、無線電通信等無線通信方式。 建筑群子系統(tǒng)布線有以下3種方式：（1）地下管道敷設(shè)方式（2）直埋溝內(nèi)敷設(shè)方式（3）架空方式 建筑群子系統(tǒng)設(shè)計的步驟如下：（1）了解敷設(shè)現(xiàn)場并確定電纜系統(tǒng)的一般參數(shù)。（2）確定建筑物的電纜入口、明顯障礙物的位置。（3）確定主電纜路由和另選電纜路由。（4）選擇所需電纜類型（5）確定每種選擇方案所需成本（6）選擇最經(jīng)濟(jì)、最實(shí)用的設(shè)計方案。重點(diǎn)提示：綜合布線系統(tǒng)是由6個獨(dú)立的子系統(tǒng)所組成：包括工作區(qū)子系統(tǒng)、配線子系統(tǒng)、干線子系統(tǒng)、設(shè)備間子系統(tǒng)、管理子系統(tǒng)與建筑群子系統(tǒng).交換機(jī)的原理與配置本章要點(diǎn)6.1 交換機(jī)的基本概念6.2交換

37、表6.3交換機(jī)的交換結(jié)構(gòu)6.4交換機(jī)的交換模式6.5交換機(jī)的配置6.1 交換機(jī)的基本概念6.1.1交換機(jī)的功能交換機(jī)的主要功能包括物理編址、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、錯誤校驗、幀序列以及流控。它可以“學(xué)習(xí)”MAC地址表中，通過在數(shù)據(jù)幀的始發(fā)者和目的接收者之間建立臨時的交換路徑，使數(shù)據(jù)幀直接由源地址到達(dá)目的地址。6.1.2交換機(jī)的工作原理交換機(jī)擁有一條背帶總線和內(nèi)部交換矩陣。這個背帶總線的帶寬很高，交換機(jī)的所有的端口都掛接在這條背部總線上。當(dāng)收到數(shù)據(jù)包后，處理端口會查找內(nèi)存中的地址對照表以確定目的MAC地址的網(wǎng)卡連接在哪個端口上，隨后通過內(nèi)部交換矩陣，迅速地將該數(shù)據(jù)包傳送到目的端口。若目的MAC地址不存在，則這

38、才廣播到所有的端口，在接收到端口的回應(yīng)后，交換機(jī)會“學(xué)習(xí)”新的地址，并把它添加入其內(nèi)部的MAC地址表中。使用交換機(jī)通過MAC地址表，只允許必要的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通過它。這樣有效地將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行“分段”。通過交換機(jī)的這種過濾和轉(zhuǎn)發(fā)方法，有效地隔離廣播風(fēng)暴，減少了錯誤包的出現(xiàn)。6.1.3交換機(jī)的分類根據(jù)OSI參考模型的層次分類可分為第2層交換機(jī)、3層交換機(jī)和多層交換機(jī)根據(jù)交換機(jī)的構(gòu)架分類可分為單臺交換機(jī)、堆疊交換機(jī)和模塊交換機(jī)根據(jù)交換機(jī)支持的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)分類分為Ethernet交換機(jī)、FDDI交換機(jī)、ATM交換機(jī)和令牌環(huán)交換機(jī)圖 6-1 單臺交換機(jī)圖6-2 堆疊交換機(jī) 圖6-3 模塊化交換機(jī)6.1.4局域網(wǎng)交換

39、機(jī)功能建立和維護(hù)交換表建立虛連接數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)工作原理例如結(jié)點(diǎn)A向結(jié)點(diǎn)B發(fā)送信息，局域網(wǎng)交換機(jī)收到A結(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)幀后，根據(jù)幀中的目的MAC地址，查詢交換表得到目的端口號，即B結(jié)點(diǎn)地址的端口號。如果A結(jié)點(diǎn)與B結(jié)點(diǎn)處于交換機(jī)的同一個端口上，交換機(jī)得到源端口號與目的端號相同，則出于某種安全控制，將該數(shù)據(jù)幀丟棄。如果A、B結(jié)點(diǎn)處于不同的端口且B地址在表中，則在源端口和目的端口之間建立起虛連接，形成專用的傳輸通道將該數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到目的端口；若B地址不在表中，則交換機(jī)向A結(jié)點(diǎn)所處端口以外的其它結(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，得到B端口的信息，則將所得到的信息添加到交換表中在連接進(jìn)行數(shù)據(jù)幀交換操作。圖6-4 局域網(wǎng)交換機(jī)6.1.5

40、VLAN技術(shù)VLAN的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上的用戶終端被劃分為多個邏輯工作組，每一個邏輯工作組即為一個VLAN。VLAN最大的特點(diǎn)是在組成邏輯網(wǎng)時無須考慮用戶或設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中物理位置。VLAN的技術(shù)特點(diǎn)VLAN工作在OSI參考模型的第2層數(shù)據(jù)鏈路層。每一個VLAN都是一個的邏輯網(wǎng)段和廣播域，其廣播的信息只發(fā)送給該VLAN中的結(jié)點(diǎn)。每一個VLAN都是一個獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，各自有唯一不同的子網(wǎng)號，VLAN只能通過第3層路由才能進(jìn)行通信而不能直接完成通信。VLAN的實(shí)現(xiàn)方式靜態(tài)VLAN在靜態(tài)VLAN中，由網(wǎng)絡(luò)管理員根據(jù)交換機(jī)端口進(jìn)行靜態(tài)的VLAN分配，每個端口屬于一個VLAN。動態(tài)VLAN動態(tài)VLAN是指以交換機(jī)上聯(lián)網(wǎng)

41、以及的MAC地址、邏輯地址或數(shù)據(jù)包協(xié)議等信息為基礎(chǔ)將交換機(jī)端口動態(tài)分配給VLAN的方式。圖6-5 VLAN的結(jié)構(gòu)、圖6-6 靜態(tài)VLAN結(jié)構(gòu)6.1.6生成樹協(xié)議STP 生成樹協(xié)議STP是一個二層的鏈路管理協(xié)議，它的功能是保證在網(wǎng)絡(luò)中沒有回路的前提下，為第二層提供冗余路徑。STP中定義了根橋、根端口、指定端、路徑開銷等概念，目的是通過生成樹計算達(dá)到裁剪冗余環(huán)路的目的，同時實(shí)現(xiàn)鏈路備份和路徑最優(yōu)化。用于構(gòu)造這棵樹的算法稱為生成樹算法SPA。BPDU每隔2s或是在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘯r，便向所有的交換機(jī)端口發(fā)送一次，以便交換機(jī)能交換當(dāng)前最新的拓?fù)湫畔?，并迅速識別和檢測其中的環(huán)路。BPDU數(shù)據(jù)包

42、有兩種類型，一種是包含配置信息的配置BPDU，另一種是包含拓?fù)渥兓畔⒌耐負(fù)渥兓ㄖ狟PDU。圖6-8 生成樹重點(diǎn)提示：生成樹協(xié)議STP的主要功能是在保證網(wǎng)絡(luò)中沒有回路的前提下，允許在第二層鏈路中提供冗余路徑，保證網(wǎng)絡(luò)能夠穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。STP的主要算法是生成樹算法，該算法的核心是根網(wǎng)橋的選擇。BPDU為STP的根網(wǎng)絡(luò)確定乃至整個樹狀結(jié)構(gòu)的生成提供必要的信息。 表6-1 BPDU數(shù)據(jù)內(nèi)容6.2 交換表6.2.1 交換表的內(nèi)容 交換表的內(nèi)容包括：目的MAC地址、該地址所對應(yīng)的交換機(jī)端口號以及所在的虛擬子網(wǎng)。 1一個大型交換機(jī)的交換表VLAN Dest MAC/Route Des CoS Des

43、tination Ports or VCs / Protocol Type 第一列是VLAN的ID號，第二列是目的MAC地址，第三列是該地址相對應(yīng)的交換機(jī)的端口號。 2一個小型交換機(jī)的交換表 Destination Address Address Type VLAN Destination Port 該交換表的第一列為目的MAC地址，第二列為地址類型，第三列為VLAN的ID號，第四號為該目的MAC地址所對應(yīng)的交換機(jī)的端口號。6.2.2 交換表的建立、保存與維護(hù) 交換機(jī)在初始開機(jī)的時候，交換表是空的，使用時，慢慢“學(xué)習(xí)”建立起它的交換表。由于高速緩存的空間是有限的。交換機(jī)每次查詢交換表時所使用到

44、的表項，都蓋上一個時間戳；同時交換機(jī)每存入一個新的表項時，也給它蓋上一個時間戳。經(jīng)過長時間沒有被使用到的表項，即被刪除，以便交換表有足夠的空間來加入新的表項圖6-9 交換機(jī)工作示例 重點(diǎn)提示：交換機(jī)通過“學(xué)習(xí)”的方式建立起交換表，交換表存儲在交換機(jī)的高速緩存中，由于高速緩存的容量有限，交換表要定時進(jìn)行刷新，刪除長時間沒有用的表項，加入新的表項。6.2.3 交換表命令的顯示1大中型交換機(jī) 在交換機(jī)的超級用戶模式下，輸入命令“show cam dynamic” 2小型交換機(jī) 在交換機(jī)的超級用戶模式下，輸入命令“show mac-address-table” 6.3 交換機(jī)的交換結(jié)構(gòu)6.3.1 軟件

45、執(zhí)行交換結(jié)構(gòu) 交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)幀后，先將其由串行代碼轉(zhuǎn)化為并行代碼，暫時存儲在交換機(jī)的快速緩存RAM中，交換機(jī)的CPU開始根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址進(jìn)行查詢交換表。確定了目的端口后，交換機(jī)在源端口與目的端口之間建立起虛連接，然后將以并行代碼形式存儲在RAM中的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)化為串行代碼，發(fā)送到目的端口。 圖6-10 軟件執(zhí)行結(jié)構(gòu)6.3.2 矩陣交換結(jié)構(gòu) 在矩陣交換結(jié)構(gòu)中，交換機(jī)確定了目的端口后，根據(jù)源端口與目的端口打開交換矩陣中相應(yīng)的開關(guān)，在兩個端口之間建立連接，通過建立的這個傳輸通道來完成數(shù)據(jù)幀的傳輸。它的優(yōu)點(diǎn)是交換速率快、時延小、易于實(shí)現(xiàn)；缺點(diǎn)是擴(kuò)展與可管理性較差。 6.3.3 總線交換結(jié)構(gòu)

46、總線交換結(jié)構(gòu)的交換機(jī)擁有一條很高帶寬的背部總線交換機(jī)的所有的端口都掛接在這條背部總線上，總線按時隙分為多條邏輯通道，各個端口都可以往該總線上發(fā)送數(shù)據(jù)幀，這些數(shù)據(jù)幀都按時隙在總線上傳輸，并從各的目的端口中輸出數(shù)據(jù)幀。 圖6-12 總線交換結(jié)構(gòu)6.3.4 共享存儲交換結(jié)構(gòu) 共享存儲交換結(jié)構(gòu)將共享存儲RAM代替了總線交換結(jié)構(gòu)中的總線，數(shù)據(jù)幀通過共享存儲器實(shí)現(xiàn)從源端口直接傳送到目的端口，它是總線交換結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。 圖6-13 共享存儲交換結(jié)構(gòu)6.4 交換機(jī)的交換模式6.4.1 快速轉(zhuǎn)發(fā)交換模式 快速轉(zhuǎn)發(fā)交換模式是指交換機(jī)在接收數(shù)據(jù)幀時，一旦檢測到6個字節(jié)目的地址就立即進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)操作。由于數(shù)據(jù)幀在進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處

47、理僅是幀中的MAC地址部被拷貝到緩沖區(qū)，這時它并不是一個完整的幀，因此這個數(shù)據(jù)幀將無法經(jīng)過校驗、糾錯，即被直接轉(zhuǎn)發(fā)，即使是有錯誤的數(shù)據(jù)幀，仍然被轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)上。 6.2.3 交換表命令的顯示 碎片丟棄交換模式也被稱為自由分段模式或是碎片隔離交換模式。交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)幀時，先檢測該數(shù)據(jù)幀是不是沖突碎片，如果不是沖突碎片，也不保存整個數(shù)據(jù)幀，而是在接收了它的目的地址就直接進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)操作；如果該數(shù)據(jù)幀是沖突碎片，則直接將該幀丟棄。 沖突碎片是因為網(wǎng)絡(luò)沖突而受損的數(shù)據(jù)幀碎片，其特征是長度小于64字節(jié)，它不是有效的數(shù)據(jù)幀，應(yīng)該被丟棄。 碎片丟棄交換模式過濾掉了沖突碎片，提高了網(wǎng)絡(luò)傳速的效率和帶寬的利用率。

48、6.4.3 存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換模式 存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式與前兩種轉(zhuǎn)發(fā)模式最大的不同在于：它將接收到的整個數(shù)據(jù)幀保存在緩沖區(qū)中。它把數(shù)據(jù)幀先存儲起來，然后進(jìn)行循環(huán)冗余碼校驗檢查，在對錯誤幀進(jìn)行處理后，才取出數(shù)據(jù)幀的目的地址，進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)操作。 存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式與前兩種轉(zhuǎn)發(fā)模式最大的不同在于：它將接收到的整個數(shù)據(jù)幀保存在緩沖區(qū)中。它把數(shù)據(jù)幀先存儲起來，然后進(jìn)行循環(huán)冗余碼校驗檢查，在對錯誤幀進(jìn)行處理后，才取出數(shù)據(jù)幀的目的地址，進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)操作。6.5 交換機(jī)的配置 6.5.1 配置方式1使用Console端口配置（1）將信號線的一端接在筆記本電腦的異步串行口（COM1或COM2）上，另一端接入交換機(jī)的Console接口，給交

49、換機(jī)接上電源 。（2）在Windows XP/2000中，【開始】【所有程序】【附件】【通迅】【超級終端】。3）點(diǎn)擊【超級終端】后彈出“連接描述”窗口。在“名稱（N）:”欄下的框內(nèi)鍵入新的連接名，例如“switch”，點(diǎn)擊【確定】。 4）彈出“連接到”窗口。在“連接使用（N）:”一欄的下拉框中選擇所連接上的端口。即由Console線所連接到筆記本電腦的異步傳輸口COM1或COM2，本次連接Console連接的是COM1口，所以選中“COM1”選項，點(diǎn)擊【確定】。（5）彈出“COM1屬性”窗口，如圖6-18所示。設(shè)置窗口中每一欄的端口參數(shù)?！懊棵胛粩?shù)（B）：”即傳輸速率設(shè)為9600；“數(shù)據(jù)位（D

50、）：”為8位；“奇偶校驗（P）：”選擇“無”；“停止位（S）：”為1位；“數(shù)據(jù)流控制（F）：”選擇“硬件”。設(shè)置完成后點(diǎn)擊【確定】。6）在配置終端是按“回車”鍵，配置終端的屏幕上將會顯示交換機(jī)的初始化信息，交換機(jī)初始化完成以后，將出現(xiàn)普通用戶模式的提示符。圖6-14 交換機(jī)與筆記本電腦的連接圖6-15 進(jìn)入超級終端配置 圖6-16 連接描述 圖6-17 連接到 圖6-18 COM1屬性2使用telnet命令配置 先做好以下幾點(diǎn)工作： 交換機(jī)與作為模擬終端的計算機(jī)都與網(wǎng)絡(luò)連接，且能通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。 該計算機(jī)有訪問交換機(jī)的權(quán)限。 交換機(jī)已配置好設(shè)備管理地址（如IP地址、子網(wǎng)掩碼等）和控制遠(yuǎn)程登錄

51、的密碼 。（1）在Windows XP/2000中，【開始】【運(yùn)行（R）.】進(jìn)入“運(yùn)行”窗口。 （2）設(shè)交換機(jī)的IP地址為82，“運(yùn)行”窗口的框中輸入命令“telnet 222. 159. 61. 182”。這時屏幕中將出來交換機(jī)的信息 。3使用瀏覽器配置確認(rèn)已經(jīng)做好以下準(zhǔn)備工作： 在用于配置的計算機(jī)中已安裝TCP/IP協(xié)議，并且在用于配置的計算機(jī)和被管理的交換機(jī)上都已經(jīng)配置好IP地址，它們可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。用于配置的計算機(jī)中安裝有支持Java的Web瀏覽器，如Internet Explorer 4.0及以上版本、Netscape 4.0及以上版本等。在被管理的交換機(jī)上建立了擁有管理權(quán)限的

52、用戶帳戶和密碼。被管理交換機(jī)支持HTTP服務(wù)，并且已經(jīng)啟用了該服務(wù)。圖6-19 運(yùn)行1）把計算機(jī)連接在交換機(jī)的端口上，在計算機(jī)上運(yùn)行Web瀏覽器。在瀏覽器的地址欄中鍵入被管理的交換機(jī)的IP地址，單擊回車鍵連接交換機(jī)。 （2）彈出“連接到” 對話框。在“用戶名（U）：”框中輸入管理權(quán)限的用戶名，在“密碼（P）：”框中輸入管理權(quán)限的密碼，用戶名與密碼應(yīng)該已經(jīng)事先通過Console端口設(shè)置好。點(diǎn)擊【確定】。 （3）在Web瀏覽器中顯示交換機(jī)的管理界面。頁面為與Cisco Catalyst 1900建立連接后，顯示在Web瀏覽器中的配置界面。首先看到的是要求輸入用戶帳號和密碼，這時您就輸入在先前已設(shè)置

53、好的交換機(jī)配置超級用戶帳號和密碼進(jìn)入系統(tǒng)圖6-20 連接到窗口圖6-21 Cisco Catalyst 1900在Web瀏覽器中的配置界面6.5.2 配置系統(tǒng)信息1配置交換機(jī)的主機(jī)名2配置超級用戶口令3配置設(shè)備管理 4遠(yuǎn)程登錄系統(tǒng)5系統(tǒng)時間的改變6.5.3 配置端口（1）配置端口描述信息 通過描述信息了解交換機(jī)端口的物理連接情況（2）端口的關(guān)閉和開啟 交換機(jī)初始缺省狀態(tài)下是為關(guān)閉狀態(tài)。（3）配置端口的通信方式 網(wǎng)絡(luò)一般有單工、半雙工、全雙工三種通信方式，交換機(jī)端口常工作在半雙工或全雙工的工作模式下，網(wǎng)絡(luò)中直接連接的兩臺交換機(jī)端口的通信方式應(yīng)強(qiáng)制設(shè)為一致，否則會產(chǎn)生嚴(yán)重丟包。 （4）配置端口的傳

54、輸速率 傳輸速率為10/100/1000Mb/s，同時還能設(shè)置使端口自適應(yīng)選擇傳輸速率。6.5.4 交換機(jī)VLAN配置 （1）VTP的配置VTP有三種工作模式： VTP Server VTP Client VTP Transparent （2）VLAN的建立與刪除 VLAN的建立即要給這個VLAN分配一個VLAN name與VLAN ID （3）為端口分配VLAN （4）VLAN Trunk的配置 6.5.5 交換機(jī)STP配置 1主要任務(wù)（1）打開或關(guān)閉STP（2）配置STP根網(wǎng)橋和備份根網(wǎng)橋（3）配置生成樹優(yōu)先級 生成樹優(yōu)先級的取值范圍是061440，其中0的優(yōu)先級最高，61440的優(yōu)先級最

55、低，優(yōu)先級的有效值為4096的倍數(shù)，從061440遞增，數(shù)值越大，優(yōu)先級越低。（4）配置STP可選功能 配置BackboneFast生成樹可選功能圖6-22 生成樹可選功能BackboneFast 配置UplinkFast生成樹可選功能 配置PostFast生成樹可選功能 配置BPDU Filter生成樹可選功能圖6-23 生成樹可選功能UplinkFast 路由器的原理及配置本章要點(diǎn):7.1 路由器的概念7.2 路由器的工作7.3 路由器的配置7.4 路由器靜態(tài)路由配置7.5 路由器動態(tài)協(xié)議配置7.6 DHCP的功能及配置 7.7 IP訪問控制列表的功能及配置7.1 路由器的概念作為網(wǎng)絡(luò)層的

56、網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備路由器在網(wǎng)絡(luò)互連中起到了不可或缺的作用。與物理層或數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備相比，其具有一些物理層或數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備所沒有的重要功能。它能實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互連，在物理上拓展了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模；實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的邏輯劃分；實(shí)現(xiàn)VLAN之間的通信；同時，還可以實(shí)現(xiàn)其他一些重要的網(wǎng)絡(luò)功能，如提供訪問控制功能、優(yōu)先級服務(wù)和負(fù)載平衡等。 圖7-1 路由器7.1.2 路由器的基本功能1路由選擇路由器的主要工作就是為經(jīng)過路由器的每個數(shù)據(jù)幀尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數(shù)據(jù)有效地傳送到目的主機(jī) 。路由器通過路由協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)連接的情況及網(wǎng)絡(luò)的性能來建立網(wǎng)絡(luò)的拓結(jié)構(gòu)。路由算法為網(wǎng)絡(luò)上的路由產(chǎn)生一個權(quán)值，路由器通過權(quán)

57、值來選擇最佳路由，權(quán)值越小，路由越佳。 路由器常用的權(quán)值包括：（1）帶寬（2）延遲（3）負(fù)載（4）可靠性（5）跳數(shù)（6）花費(fèi)2分組轉(zhuǎn)發(fā) 對于一臺路由器，其分組轉(zhuǎn)發(fā)的任務(wù)即是在收到數(shù)據(jù)包后，根據(jù)路由表所提供的最佳路徑的信息，將其轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳的路由器、目的端口或是缺省路由器。缺省路由也稱為缺省網(wǎng)關(guān)，它是與主機(jī)在同一個子網(wǎng)中的路由器端口的IP地址。圖7-3 主機(jī)的缺省路由主機(jī)1的缺省網(wǎng)關(guān)是，主機(jī)4的缺省網(wǎng)關(guān)是 路由器也有它的缺省網(wǎng)關(guān)，它一般指向與該路由器的一個端口的直接相連接的，并且通往Internet的出口路由器。圖7-4 路由器的缺省路由重點(diǎn)提示：路由器必須具備路由選擇和分組轉(zhuǎn)發(fā)兩個基本功能。路

58、由選擇讓路由器知道如何將數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)到目的主機(jī)，沿著哪一條路徑進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。分組轉(zhuǎn)是沿著路由選擇所確定最佳路由，將分組從源主機(jī)通過若干個路由器發(fā)送到目的主機(jī)。這兩個功能共同完成端到端的數(shù)據(jù)傳送。7.1.3 路由器的結(jié)構(gòu)1中央處理器（CPU）2只讀內(nèi)存（ROM）3隨機(jī)存儲器RAM4非易失性隨機(jī)存儲器NVRAM5閃存flash6接口 （1）局域網(wǎng)接口 （2）廣域網(wǎng)接口 （3）配置接口 圖7-5 路由器硬件結(jié)構(gòu) 重點(diǎn)提示：路由器與計算機(jī)一樣具有中央處理器、內(nèi)存、存儲器和接口等硬件系統(tǒng)。同時路由器的軟件主要是由路由器的操作系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)組成。硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)共同組成路由器。7.2 路由器的工作7.

59、2.1 路由器的工作原理路由器工作在OSI參考模型的第3層，即網(wǎng)絡(luò)層。路由器利用網(wǎng)絡(luò)層定義的“邏輯”上的網(wǎng)絡(luò)地址來區(qū)別不同的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的連接和隔離，保持各個網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立性。已知路由器的兩個基本功能即是路由選擇和分組轉(zhuǎn)發(fā)，路由器接收到數(shù)據(jù)包后，通過路由選擇獲得將該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到目的端口的路徑，并沿著這個路徑將數(shù)據(jù)包從源主機(jī)一跳一跳地經(jīng)過若干個路由器，發(fā)送到目的主機(jī)。圖7-6 路由器工作原理圖 7.2.2 路由表路由器通過對路由表的查詢來選擇最佳路徑的策略，路由表中保存著各種傳輸路徑的相關(guān)數(shù)據(jù)，供路由選擇時使用。路由表中保存著目的網(wǎng)絡(luò)所對應(yīng)的目的端口、網(wǎng)上路由器的個數(shù)和下一個路由器的名字以及缺省路

60、由等內(nèi)容。路由表可以是由系統(tǒng)管理員固定設(shè)置好的，也可以由系統(tǒng)動態(tài)修改，可以由路由器自動調(diào)整，也可以由主機(jī)控制。圖7-7 路由表結(jié)構(gòu) 表7-1 各路由協(xié)議的管理距離7.2.3 路由器的工作模式1用戶模式 以終端或Telnet方式進(jìn)入路由器時系統(tǒng)會提示用戶輸入口令，這時只要輸入正確有口令后便進(jìn)入第1級用戶模式級別。 圖7-6 路由器工作原理圖 圖7-7 路由表結(jié)構(gòu)-表7-1 各路由協(xié)議的管理距離2特權(quán)模式 在用戶模式下先輸入“enable”，再輸入相應(yīng)的超級用戶密碼，即進(jìn)入第2級特權(quán)模式。 3設(shè)置模式 這種模式下，允許用戶真正修改路由器的配置。如果一臺路由器還沒進(jìn)行任何配置時，Console將會進(jìn)