電子教案網(wǎng)絡(luò)硬件安裝與管理-4

1、第四章 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接與測(cè)試主講人 劉曉輝本章重點(diǎn)了解交換機(jī)的參數(shù)與選擇交換機(jī)主要技術(shù)與適用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的連接了解網(wǎng)絡(luò)鏈路的連接測(cè)試4.1 交換機(jī)的參數(shù)與選擇4.1.1 交換機(jī)的類型與特點(diǎn)1. 應(yīng)用規(guī)模 接入層交換機(jī) 匯聚層交換機(jī) 核心層交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)（1）接入層交換機(jī)通常為固定配置，擁有2480口的100Base-TX以太網(wǎng)口用于實(shí)現(xiàn)普通計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)接入。擁有12個(gè)1000Mbps端口或插槽，用于實(shí)現(xiàn)與匯聚層交換機(jī)的連接。接入層交換機(jī)一般沒有網(wǎng)絡(luò)管理的功能。 （2）匯聚層交換機(jī)連接接入層交換機(jī)和核心層交換機(jī)匯聚層可以是固定配置，也可以是模塊配置，一般有光纖接口。擁有網(wǎng)絡(luò)管理的功能，可通

2、過PC機(jī)的串口或經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)對(duì)交換機(jī)進(jìn)行配置、監(jiān)控和測(cè)試，支持基于端口的VLAN，可實(shí)現(xiàn)端口管理，對(duì)流量進(jìn)行控制 （3）核心層交換機(jī)采用模塊化的結(jié)構(gòu)，可作為網(wǎng)絡(luò)骨干構(gòu)建高速局域網(wǎng)提供用戶化定制、優(yōu)先級(jí)隊(duì)列服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)安全控制，并能很快適應(yīng)數(shù)據(jù)增長(zhǎng)和改變的需要能傳送海量數(shù)據(jù)和控制信息，更具有硬件冗余和軟件可伸縮性特點(diǎn)，保證網(wǎng)絡(luò)的可靠運(yùn)行2.交換機(jī)結(jié)構(gòu)固定端口交換機(jī)：價(jià)格便宜，提供有限數(shù)量的端口和固定類型的接口 ，通常作為接入層或匯聚層交換機(jī)，為普通用戶提供網(wǎng)絡(luò)接入 。模塊化交換機(jī) ：價(jià)格較貴，用戶可任意選擇不同數(shù)量、不同速率和不同接口類型的模塊 ，有很高的性能、很強(qiáng)的容錯(cuò)能力，支持交換模塊的冗余備份，

3、并且往往擁有可熱插拔的雙電源，通常被應(yīng)用于核心交換機(jī)或骨干交換機(jī) 。模塊化交換機(jī)Cisco Catalyst 4507系列模塊化交換機(jī) 3. 工作協(xié)議層第二層交換機(jī)第三層交換機(jī)第四層交換機(jī) 4. 外型尺寸桌面式交換機(jī)機(jī)架式交換機(jī) 機(jī)架式交換機(jī)遵循19英寸標(biāo)準(zhǔn)可以固定和安裝于機(jī)柜中，更易于管理適用于較大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò) 5. 網(wǎng)絡(luò)管理可網(wǎng)管交換機(jī)（也稱智能交換機(jī)）:擁有獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，可以進(jìn)行配置和管理的交換機(jī).不可網(wǎng)管交換機(jī)（也稱傻瓜交換機(jī)）: 不能進(jìn)行配置和管理的交換機(jī)，稱為不可網(wǎng)管交換機(jī)（也稱傻瓜交換機(jī)） .6.擴(kuò)展方式級(jí)聯(lián):可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的擴(kuò)展，成倍增加網(wǎng)絡(luò)的端口數(shù)量，但是，由于

4、交換機(jī)之間的連接端口速率有限，因此，往往成為網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)钠款i 堆疊:可以實(shí)現(xiàn)堆棧交換機(jī)之間的高速連接，但是，無(wú)法實(shí)現(xiàn)傳輸距離的擴(kuò)展。因此，堆疊方式更多地被用于接入層交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)同一部門或機(jī)房?jī)?nèi)計(jì)算機(jī)之間的高速連接。 4.1.2 交換機(jī)的主要參數(shù)局域網(wǎng)交換機(jī)是組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心設(shè)備。對(duì)用戶而言，局域網(wǎng)交換機(jī)最主要的指標(biāo)是端口的配置、數(shù)據(jù)交換能力、包交換速度等因素。了解內(nèi)容。背板帶寬帶寬就像是立交橋所擁有的車道的總和 。背板帶寬=端口數(shù)量*端口速率*2 轉(zhuǎn)發(fā)帶寬=端口數(shù)量*端口速率 轉(zhuǎn)發(fā)速率轉(zhuǎn)發(fā)速率（也稱吞吐量）就像是立交橋的車流量，也是交換機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)，標(biāo)志著交換機(jī)的具體性能 。吞吐量(Mpp

5、s)=千兆端口數(shù)量*1.488Mpps pps：包每秒例子:1個(gè)千兆端口在包長(zhǎng)為64字節(jié)時(shí)的理論吞吐量為1.488 Mpps。端口類型光纖端口（光纖端口已經(jīng)逐漸被GBIC或SFP插槽所取代 ）雙絞線端口（RJ45端口）GBIC插槽SFP插槽 GBIC簡(jiǎn)介GBIC：將千兆位電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的接口器件，支持熱插拔。SFP簡(jiǎn)介SFP：GBIC升級(jí)產(chǎn)品，體積小了一半，可以再相同面板上配置多出一倍以上的端口數(shù)量，功能一樣。端口速率常見的搭配形式 ：n*10/100Mbpsn*1000Mbps+m*100Mbpsn*1000Mbps 延時(shí)交換機(jī)延時(shí)（Latency）也稱延遲時(shí)間，是指從交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)包

6、到開始向目的端口復(fù)制數(shù)據(jù)包之間的時(shí)間間隔，所采用的轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)等因素均會(huì)影響延時(shí)。延時(shí)越小，數(shù)據(jù)的傳輸速率越快，網(wǎng)絡(luò)的效率也就越高。 MAC地址數(shù)不同交換機(jī)每個(gè)端口所能夠支持的MAC數(shù)量不同。在交換機(jī)的每個(gè)端口，都有足夠內(nèi)存（Buffer）記憶多個(gè)MAC地址，從而“記住”該端口所連接站點(diǎn)的情況 。在中型網(wǎng)絡(luò)中，由于網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)量有限，所以，交換機(jī)只要能夠記憶1024個(gè)MAC地址基本上就可以了，而一般的交換機(jī)通常都能做到這一點(diǎn)。鏈路匯聚鏈路匯聚（MLT，Multi Link Trunk）技術(shù)是將多臺(tái)設(shè)備之間的多條物理鏈路捆綁為一個(gè)邏輯鏈路，使得該邏輯鏈路的容量為所有物理鏈路的容量之和。

7、如果其中一條物理鏈路中斷時(shí)，整個(gè)邏輯鏈路不會(huì)中斷，大大地提高了網(wǎng)絡(luò)連接的可靠性。 VLAN表項(xiàng)VLAN的主要作用：一是將大的網(wǎng)絡(luò)劃分為若干小的子網(wǎng)絡(luò)，從而減少?gòu)V播提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率；二是提高網(wǎng)絡(luò)安全性，控制用戶對(duì)某個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的訪問，有效地保護(hù)敏感數(shù)據(jù)。VLAN表項(xiàng)限制了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可容納的VLAN數(shù)量，以及VLAN訪問控制的能力。如果VLAN表項(xiàng)較小，將限制對(duì)VLAN的劃分，從而不適宜于安全和應(yīng)用較為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。 核心交換機(jī)的選擇核心交換機(jī)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的硬件核心，它決定網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用的層次與規(guī)模。它的價(jià)格往往占網(wǎng)絡(luò)設(shè)備總投資的1/3左右，使用壽命通常在5年左右?？梢娺x擇一個(gè)局域網(wǎng)核心交換機(jī)是相當(dāng)重要的 。1.

8、 選擇前的準(zhǔn)備工作 現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備情況中心交換機(jī)通常只負(fù)責(zé)連接其他交換機(jī)，而不是用于直接連接計(jì)算機(jī)，所以必然與其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有著密切聯(lián)系。許多網(wǎng)絡(luò)功能與應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)，如鏈路冗余、路由冗余、VLAN中繼、負(fù)載均衡等，都要求相關(guān)設(shè)備支持相同的協(xié)議，具有相同的技術(shù) 。網(wǎng)絡(luò)性能需求從某種意義上講，中心交換機(jī)的性能就是網(wǎng)絡(luò)的性能，而網(wǎng)絡(luò)性能決定著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。因此，網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在有什么應(yīng)用，以及準(zhǔn)備以后增加什么應(yīng)用，都必須事先搞清楚。 端口擴(kuò)展需求根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模來確定擁有的插槽數(shù)量，選擇模塊的類型與數(shù)量。投資額度一分錢一分貨，擴(kuò)展能力、性能和穩(wěn)定是要花錢來買的。因此，在確定交換機(jī)的品牌與型號(hào)前，應(yīng)當(dāng)先了解網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的投資總

9、額度，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)通盤的考慮，最后確定中心交換機(jī)所占的比重。 2. 核心交換機(jī)的選購(gòu)原則在選購(gòu)中心交換機(jī)時(shí)，應(yīng)當(dāng)掌握以下幾個(gè)基本原則：需求決定一切穩(wěn)定壓倒一切 最佳性價(jià)比 4.1.4 可網(wǎng)管交換機(jī)的選購(gòu)可網(wǎng)管交換機(jī)通常擁有獨(dú)立的操作系統(tǒng)，可以借助配置啟用一些復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)功能，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行、訪問安全，以及復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。通常情況下，可為其指定IP地址信息，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理，甚至使用網(wǎng)管軟件進(jìn)行統(tǒng)一配置、監(jiān)視和管理的交換機(jī)。 1. 可網(wǎng)管交換機(jī)的特點(diǎn)可網(wǎng)管交換機(jī)具有以下特點(diǎn)：提高網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。 提高網(wǎng)絡(luò)安全性。 提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。 支持復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。 支持遠(yuǎn)程監(jiān)視與管理。 2. 可網(wǎng)管交

10、換機(jī)的應(yīng)用 中心交換機(jī)。 匯聚層交換機(jī)。重要的工作組交換機(jī)。3. 選購(gòu)時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮的問題 所處位置。不同位置應(yīng)當(dāng)選用不同的可網(wǎng)管交換機(jī)。 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用決定著所需設(shè)備的性能。 所處環(huán)境。 設(shè)備兼容性。 設(shè)備性能。設(shè)備性能也是在選購(gòu)交換機(jī)必須注重的因素。 4.2 交換機(jī)主要技術(shù)與適用 主要介紹：可網(wǎng)管交換機(jī)常采用的技術(shù)所采用的技術(shù)的實(shí)際作用4.2.1 虛擬網(wǎng)技術(shù)虛擬網(wǎng)（VLAN，Virtual Local Area Network） ：將一個(gè)大的廣播域劃分為若干個(gè)小的廣播域，以減小廣播可能造成的損害，子網(wǎng)之間進(jìn)行通信也必須通過路由設(shè)備。 VLAN 圖示1. VLAN的意義降低移動(dòng)和變更的

11、管理成本。 控制廣播。增強(qiáng)廣播。增強(qiáng)安全性。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)督和管理的自動(dòng)化。2. VLAN的類型及適用 基于端口的VLAN 基于MAC的VLAN 基于IP的VLAN 基于組播的VLAN 4.2.2 第三層交換技術(shù) 交換機(jī)三層交換技術(shù)是專門用于解決VLAN間通訊的、集第三層轉(zhuǎn)發(fā)與第二層交換于一身的技術(shù) 。第三層交換機(jī)實(shí)際上是使用了集成電路的路由器，但比傳統(tǒng)的路由器提供了更高的速度和更低的成本，也比傳統(tǒng)的路由器更易于管理。 4.2.3 擴(kuò)展樹 擴(kuò)展樹（Spanning Tree），也稱生成樹，它的產(chǎn)生源于鏈路的冗余連接。擴(kuò)展樹協(xié)議指通過一定算法，從而使任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間有且只有一條路徑連接。這就好像是一棵樹，

12、從樹根開始長(zhǎng)起，然后是樹干、樹枝，最后到樹葉，從而保證任意兩片樹葉間只有一條路。 冗余鏈路擴(kuò)展樹的冗余鏈接冗余鏈接產(chǎn)生的影響： 1.保障鏈路的正常運(yùn)行。 2.網(wǎng)橋循環(huán)（拓樸環(huán)） 拓樸環(huán)解決方案：兩個(gè)鏈路中一條處于工作狀態(tài)，而另一條處于待命狀態(tài)。處于待命狀態(tài)的備份鏈路必須同時(shí)具有監(jiān)視主鏈路工作狀況的能力，并在主鏈路發(fā)生故障時(shí)，立即投入使用。 4.2.4 鏈路匯聚技術(shù) 鏈路匯聚：將多個(gè)交換機(jī)之間、交換機(jī)和路由器之間以及交換機(jī)和服務(wù)器之間的并行鏈路同時(shí)使用，以增加設(shè)備間帶寬的技術(shù)（如圖4-15所示）。3Com稱之為鏈路聚集，Cisco稱之鏈路匯聚 。鏈路匯聚技術(shù)的特點(diǎn)負(fù)載分擔(dān)，通訊時(shí)，端口聚合的所有

13、鏈路將同時(shí)參與數(shù)據(jù)的傳輸，線路占用的時(shí)間更短，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男瘦^高。 線路備份，當(dāng)部分端口聚合鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致連接的中斷，其他鏈路將能夠不受影響地正常工作，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和安全性。 鏈路匯聚4.2.5 QoS 服務(wù)質(zhì)量(QoS)指覺察和測(cè)量出的網(wǎng)絡(luò)性能，根據(jù)應(yīng)用的實(shí)際需要，指定各種應(yīng)用的優(yōu)先級(jí)別，從而使某些特殊應(yīng)用享有優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)權(quán)。 借助于QoS，可以搭建可高用網(wǎng)絡(luò)，有效地控制丟包率、延遲和抖動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)完美的實(shí)時(shí)多媒體數(shù)據(jù)傳輸。 4.2.6 組播 IP組播（也稱多址廣播或多播）技術(shù)，是一種允許一臺(tái)或多臺(tái)主機(jī)（組播源）發(fā)送單一數(shù)據(jù)包到多臺(tái)主機(jī)（一次的，同時(shí)的）的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

14、4.2.7 基于端口的傳輸控制 廣播風(fēng)暴控制 通過禁止命令控制廣播、多播和單播風(fēng)暴。保護(hù)端口保護(hù)端口可以確保同一交換機(jī)上的端口之間不進(jìn)行通訊。 端口安全為接口指定安全MAC地址，或者指定所允許的最大安全MAC地址數(shù) 。4.3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的連接4.3.1 交換機(jī)的連接策略 1. 不對(duì)稱交換網(wǎng)絡(luò)連接策略 ：高速端口用于連接其他交換機(jī)或服務(wù)器，而低速率端口則用于直接連接計(jì)算機(jī)或集線器 2. 對(duì)稱交換網(wǎng)絡(luò)連接策略 ：選擇其中一臺(tái)交換機(jī)作為核心交換機(jī)，然后，將其他所有被頻繁訪問的設(shè)備，都連接至該交換機(jī)，。 3. 不同性能交換機(jī)連接策略 4. 服務(wù)器連接策略 ：服務(wù)器應(yīng)當(dāng)連接至集線設(shè)備所能提供的最高速率

15、的端口上，服務(wù)器應(yīng)當(dāng)連接至集線設(shè)備所能提供的最高速率的端口上，從而避免可能由于端口速率而導(dǎo)致的瓶頸。 對(duì)稱交換機(jī)之間的連接不同性能交換機(jī)連接服務(wù)器再交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的連接4.3.2 交換機(jī)的級(jí)聯(lián)1. GBIC與SFPGBIC和SFP模塊用來安裝于相應(yīng)類型的插槽中，提供豐富的千兆以太網(wǎng)接口，以適應(yīng)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以及計(jì)算機(jī)之間、計(jì)算機(jī)與服務(wù)器之間的高速連接。GBIC級(jí)聯(lián)使用的GBIC模塊分為4種:一是1000Base-T GBIC模塊，適用于超五類或六類雙絞線，最長(zhǎng)傳輸距離為100米；二是1000Base-SX GBIC模塊，適用于多模多纖（MMF），最長(zhǎng)傳輸距離為500米；三是1000Base-L

16、X/LH GBIC模塊，適用于單模光纖（SMF），最長(zhǎng)傳輸距離為10千米；四是1000Base-ZX GBIC，適用于長(zhǎng)波單模光纖，最長(zhǎng)傳輸距離為70100千米。 GBIC模塊 SFPSFP可以簡(jiǎn)單的理解為GBIC的升級(jí)版本。SFP模塊體積比GBIC模塊減小一半，可以在相同面板上配置多出一倍以上的端口數(shù)量。 2. 雙絞線端口的級(jí)聯(lián)級(jí)聯(lián)既可使用普通端口也可使用特殊的MDI-II端口。當(dāng)相互級(jí)聯(lián)的兩個(gè)端口分別為普通端口（即MDI-X）端口和MDI-II端口時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用直通電纜。當(dāng)相互級(jí)聯(lián)的兩個(gè)端口均為普通端口（即MDI-X）或均為MDI-II端口時(shí)，則應(yīng)當(dāng)使用交叉電纜。使用Uplink端口級(jí)聯(lián)Up

17、link端口是專門用于與其他交換機(jī)連接的端口，可利用直通跳線將該端口連接至其他交換機(jī)的除Uplink端口外的任意端口 .使用普通端口級(jí)聯(lián)使用交叉跳線，將兩臺(tái)交換機(jī)的普通端口連接在一起，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)端口數(shù)量 需要注意的是，當(dāng)使用普通端口連接交換機(jī)時(shí)，必須使用交叉線而不是直通線。3. 光纖端口的級(jí)聯(lián)光纖跳線的交叉連接光纖跳線及光纖端口類型交換機(jī)光纖端口、跳線都必須與綜合布線時(shí)使用的光纖類型相一致 傳輸速率與雙工模式相互連接的光纖端口必須擁有完全相同的傳輸速率和雙工工作模式 4. 光電收發(fā)器的連接考慮光纖收發(fā)器全半雙工.考慮兼容性(同品牌,成對(duì)使用)模塊化交換機(jī)的傳輸性能更高，而光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的價(jià)格更低。

18、 光電收發(fā)器兩端均使用光電收發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)器 一端使用光電收發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)器 4.3.3 交換機(jī)的堆疊提供堆疊接口的交換機(jī)之間可以通過專用的堆疊線連接起來。通常，堆疊的帶寬是交換機(jī)端口速率的幾十倍 .交換機(jī)的堆疊圖堆疊的優(yōu)點(diǎn) 高密度端口不同品牌的交換機(jī)支持堆疊的層數(shù)有所不同，一般情況下，最少可堆疊2層，而最多可堆疊至8層高速傳輸由于疊堆中所有的計(jì)算機(jī)都連接至同一高速背板模塊，位于不同交換機(jī)端口的計(jì)算機(jī)之間的通信不再需要層層轉(zhuǎn)發(fā), 便于管理一個(gè)疊堆的若干臺(tái)交換機(jī)可視為一臺(tái)交換機(jī)進(jìn)行管理，只需賦予其1個(gè)IP地址，即可通過該IP地址對(duì)所有的交換機(jī)進(jìn)行管理，從而大大減少了管理的強(qiáng)度和難度，極大地節(jié)約了管理成本。4.3.4 計(jì)算機(jī)的連接1. 雙絞線網(wǎng)卡的連接使用直通線將服務(wù)器的網(wǎng)卡與信息插座連接在一起 再使用直通線，將該節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的配線架上的端口與集線器或交換機(jī)連接在一起 2. 光纖網(wǎng)卡的連接 服務(wù)器直接與交換機(jī)相連接，只需將光纖跳線的兩端分別連接至網(wǎng)卡和交換機(jī)的光纖端口 服務(wù)器通過綜合布線與交換機(jī)相連接，那么，需要分別連接光纖信息插座與網(wǎng)卡，以及交換機(jī)光纖接口與光纖配線架。 .4 網(wǎng)絡(luò)鏈路的連接測(cè)試 Ping命令Ping 程序使用ICMP協(xié)議來簡(jiǎn)單地發(fā)送一個(gè)網(wǎng)絡(luò)包并請(qǐng)求應(yīng)答，接收請(qǐng)求的目的主機(jī)再次使用IC