人大計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)第3章

張基溫編著中國人民大學(xué)出版社（第2版）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)第3章數(shù)據(jù)交換技術(shù)3.1數(shù)據(jù)交換的基本概念3.2X.25協(xié)議與幀中繼3.3ATM交換3.4局域網(wǎng)中的交換技術(shù)3.5路由器與IP技術(shù)3.6光交換3.7小結(jié)——網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備綜述3.1數(shù)據(jù)交換的基本概念3.1.1交換連接與交換網(wǎng)絡(luò)3.1.2線路交換3.1.3存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換3.1.4虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)3.1.5TCP的連接與釋放3.1.1交換連接與交換網(wǎng)絡(luò)（a）點(diǎn)—點(diǎn)直接相連方式（b）交換相連方式接入交換機(jī)核心交換機(jī)（a）交換電話網(wǎng)接入/邊界路由器骨干/核心路由器（c）IP網(wǎng)（b）交換局域網(wǎng)三種交換網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)的層次層次項(xiàng)目電話網(wǎng)交換局域網(wǎng)IP網(wǎng)高層名稱長(zhǎng)途交換機(jī)核心交換機(jī)核心路由器說明位于長(zhǎng)途局進(jìn)一步匯聚骨干交換機(jī)的流量在不同的地域或園區(qū)網(wǎng)之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)中層名稱匯接交換機(jī)匯接（骨干）交換機(jī)邊界路由器說明位于匯接局匯聚本地交換機(jī)信號(hào)匯接接入交換機(jī)的流量，也連接一些服務(wù)器在不同的自治域（網(wǎng)絡(luò)組）之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)低曾名稱本地交換機(jī)接入交換機(jī)內(nèi)部路由器說明位于支局或大型客戶端連接客戶電話機(jī)連接客戶計(jì)算機(jī)在局域網(wǎng)之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)3.1.2線路交換源結(jié)點(diǎn)A交換結(jié)點(diǎn)B交換結(jié)點(diǎn)C目的結(jié)點(diǎn)D連接呼叫呼叫應(yīng)答交換時(shí)延傳輸時(shí)延數(shù)據(jù)傳輸傳輸時(shí)延確認(rèn)連接釋放時(shí)間連接建立數(shù)據(jù)傳輸建立

電路交換的基本過程（1）連接建立階段①發(fā)送數(shù)據(jù)方（A）沿可以到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)的方向向一個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)（被叫方B）發(fā)出請(qǐng)求連接呼叫；該中間結(jié)點(diǎn)如果允許，就建立一個(gè)局部連接。接著，呼叫繼續(xù)向前推進(jìn)，建立下一個(gè)局部連接，直到源結(jié)點(diǎn)與目的結(jié)點(diǎn)（D）之間逐點(diǎn)接通一條物理線路。②目的結(jié)點(diǎn)收到連接請(qǐng)求，如果同意進(jìn)行通信，就沿已經(jīng)建立的物理信道，反向返回一個(gè)同意連接的信息。這個(gè)過程相當(dāng)于打電話時(shí)被叫方拿起話筒接受呼叫。（2）傳輸數(shù)據(jù)階段①開始發(fā)送數(shù)據(jù)。②數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束，接收方收到并驗(yàn)證正確后，向發(fā)送方發(fā)回一個(gè)確認(rèn)信息。（3）連接拆除階段數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束，兩方中的任何一方都可以提出拆除連接請(qǐng)求，并沿到達(dá)對(duì)方的方向依次拆除連接，即交換機(jī)將原來的物理連接拆除。圖3.3為由A發(fā)起拆除連接的情形。3.1.3存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換目的D交換時(shí)延傳送時(shí)延時(shí)間報(bào)文報(bào)文報(bào)文源結(jié)點(diǎn)A交換結(jié)點(diǎn)B交換結(jié)點(diǎn)C確認(rèn)確認(rèn)確認(rèn)報(bào)文交換的基本過程用戶數(shù)據(jù)報(bào)頭分組報(bào)頭分組報(bào)頭分組3.1.4虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)目的結(jié)點(diǎn)D時(shí)間呼叫請(qǐng)求分組交換結(jié)點(diǎn)C呼叫應(yīng)答分組源結(jié)點(diǎn)A交換結(jié)點(diǎn)B建立虛電路釋放請(qǐng)求分組釋放應(yīng)答分組拆除虛電路數(shù)據(jù)傳輸12341234確認(rèn)分組數(shù)據(jù)分組虛電路工作原理示意圖ACDB123312整序123數(shù)據(jù)報(bào)工作原理示意圖3.虛電路與數(shù)據(jù)報(bào)的比較（1）虛電路服務(wù)也稱面向連接的服務(wù)，它有連接時(shí)延和拆除時(shí)延。數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)也稱無連接的服務(wù)，沒有連接時(shí)延和拆除時(shí)延。（2）數(shù)據(jù)報(bào)沒有連接過程；各分組是一種各自為政的方式，傳輸路徑不一定相同，并且每進(jìn)行一次轉(zhuǎn)發(fā)都要進(jìn)行一次路由選擇，再加上鏈路上的擁擠情況和帶寬不同等因素的影響，在目的端的接收緩沖區(qū)中各分組的順序會(huì)與源端不同，需要重新裝配。而面向連接（虛電路）服務(wù)的傳輸是順序進(jìn)行的，不需要在目的端重新裝配。（3）為了不斷地進(jìn)行路由選擇，每個(gè)數(shù)據(jù)包都必須具有目的方的完整地址。對(duì)于大型網(wǎng)絡(luò)，目的地址字段會(huì)非常長(zhǎng)。而對(duì)虛電路來說，由于在數(shù)據(jù)傳輸前路徑已經(jīng)確定，每個(gè)分組中不一定再需要完整的地址字段，只用簡(jiǎn)短的虛電路號(hào)代之。虛電路號(hào)表明經(jīng)過一個(gè)結(jié)點(diǎn)時(shí)，下一步將從哪一條邏輯電路上發(fā)出去。為此，要為每個(gè)結(jié)點(diǎn)建立一張結(jié)點(diǎn)邏輯電路管理表。（4）面向連接的服務(wù)，可以同時(shí)提供流量控制和擁塞控制，而無連接的服務(wù)不能提供流量控制和擁塞控制。所以面向連接的虛電路稱為可靠傳送，而無連接的數(shù)據(jù)報(bào)稱為不可靠的傳輸。3.1.5TCP的連接與釋放1.與連接有關(guān)的信息（1）控制位（controlbits）。也稱標(biāo)志位，用于設(shè)定和檢查控制標(biāo)志的的值?？刂莆还?個(gè)，各占1位。其中與連接有關(guān)的控制位有：·ACK（acknowlegementflag）：ACK=1，表示確認(rèn)字段有效?！ST（resetflag）：連接復(fù)位——即強(qiáng)制終止一個(gè)通信連接?！YN（synchronizeflag）：序號(hào)同步·FIN（finflag）：發(fā)送方字節(jié)流結(jié)束，后面不再發(fā)送報(bào)文段。（2）發(fā)送序號(hào)（sequencenumber，SEQ-N）。為了進(jìn)行可靠傳輸，TCP要為TCP連接中傳送的數(shù)據(jù)流的每個(gè)字節(jié)都依次編上序號(hào)（占用4個(gè)字節(jié)），并且在建立連接時(shí)雙方要互相通報(bào)本次連接使用的序號(hào)SEQ_N。在SYN報(bào)文中，SEQ_N是SYN的序號(hào)，即建立本次連接的初始序號(hào)，在該連接上發(fā)送的第1個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序號(hào)為初始序號(hào)+1。（3）確認(rèn)號(hào)（acknowledgmentnumber,ACK-N）即應(yīng)答號(hào)。ACK=0，則該報(bào)文段不含應(yīng)答信息——ACK-N無效；ACK=1，ACK-N表示本地希望接收的下一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序號(hào)，即已經(jīng)確認(rèn)的序號(hào)SEQ_N+1。例如，ACK-N=501，則表明已經(jīng)正確地接收到了500號(hào)以前的數(shù)據(jù)。2.建立TCP連接BA第1次握手SYN=1，SEQ-N=x，ACK=0連接指令確認(rèn)確認(rèn)第2次握手SYN=1，ACK=1，SEQ-N=y，ACK-N=x+1第3次握手ACK=1，SYN=0，ACK-N=y+1TCPATCPB三次握手建立可靠TCP連接的過程3.釋放TCP連接連接請(qǐng)求連接指示連接響應(yīng)連接確認(rèn)數(shù)據(jù)接收1數(shù)據(jù)傳送1數(shù)據(jù)傳送2連接釋放請(qǐng)求連接釋放請(qǐng)求丟失AB斷連不當(dāng)引起數(shù)據(jù)丟失BA第1次握手FIN=1，SEQ-N=x釋放指令確認(rèn)確認(rèn)第2次握手ACK=1，SEQ-N=y，ACK-N=x+1第3次握手ACK=1，SEQ-N=x+1，ACK-N=y+1TCPATCPB另一種第2次握手FIN=1，ACK=1，SEQ-N=y，ACK-N=x+1報(bào)告釋放指令由A方先發(fā)起的連接可靠釋放過程3.2X.25協(xié)議與幀中繼3.2.1X.25協(xié)議的提出3.2.2X.25建議3.2.3幀中繼3.2.1分組交換公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)及其接口標(biāo)準(zhǔn)1.分組交換公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)及其設(shè)備公共數(shù)據(jù)網(wǎng)(publicdatanetwork,)設(shè)備分為三大類：用戶終端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備和結(jié)點(diǎn)交換設(shè)備。(1)用戶終端設(shè)備。用戶終端設(shè)備是用戶的工作平臺(tái)，大致可分為兩種類型：①分組式終端(PT)②非分組式終端(NPT)(2)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備。包括：集中器、多路復(fù)用器、分組裝拆設(shè)備、接口處理機(jī)、網(wǎng)絡(luò)接口機(jī)等，在不同網(wǎng)絡(luò)中叫法也不一樣，功能無外乎以下4個(gè)方面：數(shù)據(jù)集中；分組多路復(fù)用；分組裝拆；實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入?yún)f(xié)議。(3)結(jié)點(diǎn)交換設(shè)備(PSK)也稱為分組交換機(jī)，是分組交換子網(wǎng)的核心設(shè)備，由分組收/發(fā)設(shè)備處理裝置和存儲(chǔ)器等組成，能在PT、NIE以及PSE間進(jìn)行分組交換處理。它的主要功能是：高速處理分組的傳輸與交換；路由選擇；流量控制。分組交換公共數(shù)據(jù)網(wǎng)的用戶進(jìn)網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)(1)非分組式終端DTE/DCE進(jìn)網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)有如下3種：①X.3建議。它規(guī)定了公共數(shù)據(jù)網(wǎng)內(nèi)PAD的基本功能和工作環(huán)境。②X.28建議。它規(guī)定了在非分組式終端與PAD之間采用的協(xié)議，用于完成如下功能：建立終端接入PAD的連接；按要求設(shè)置終端參數(shù)；建立終端與目的DTE之間的虛呼叫連接(動(dòng)態(tài)建立的虛電路)；控制終端與PAD之間的數(shù)據(jù)通信；拆除虛呼叫連接。③X.29建議。它規(guī)定了在遠(yuǎn)程分組式終端與PAD之間相互作用的控制過程。(2)分組式終端DTE/DCE進(jìn)網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)——X.25建議。3.2.2X.25建議X.25建議由如下三個(gè)協(xié)議層組成：·物理層：用戶主機(jī)或終端(DTE)與網(wǎng)絡(luò)(DCE)之間的接口——X.21建議；·數(shù)據(jù)鏈路層：提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸鏈路的連路接入規(guī)程——LAPB規(guī)程；·分組層：提供外部虛電路服務(wù)的X.25分組層協(xié)議——PLP協(xié)議通過X.25各層中的數(shù)據(jù)單元X.25分組格式呼叫虛電路的建立和清除呼叫虛電路的建立和清除呼叫請(qǐng)求分組格式

清除請(qǐng)求/清除指示分組格式X.25的流量控制和差錯(cuò)恢復(fù)X.25將確認(rèn)分組捎帶在數(shù)據(jù)分組上。它的分組層設(shè)置的分組發(fā)送號(hào)和接收號(hào)是為了進(jìn)行流量控制。X.25規(guī)定每條虛電路默認(rèn)的窗口大小為2，但對(duì)模8編號(hào)的窗口可設(shè)置的窗口號(hào)為0,1,2,3,4,5,6,7，對(duì)模128編號(hào)的窗口可設(shè)置的最大窗口號(hào)為127。X.25差錯(cuò)控制設(shè)置在分組級(jí)，主要靠重置(reset)和再啟動(dòng)(restar)兩個(gè)過程進(jìn)行恢復(fù)。重置用于重新初始化處于數(shù)據(jù)傳輸階段的一條呼叫或永久虛電路，清除在每一方向上傳送的數(shù)據(jù)和中斷分組。再啟動(dòng)用于清除DTE—DCE接口上的所有呼叫虛電路，重置所有永久虛電路，然后重新建立虛電路，恢復(fù)通信。3.2.3幀中繼（1）幀中繼省略了X.25中的分組層，避免了分組層的處理消耗，以數(shù)據(jù)鏈路層的幀為基礎(chǔ)進(jìn)行多條邏輯鏈路的統(tǒng)計(jì)復(fù)用和轉(zhuǎn)換，所以稱之為“幀中繼”。（2）幀中繼的幀長(zhǎng)度是可變的，允許最大幀長(zhǎng)在1000字節(jié)以上，沒有X.25分組層固定長(zhǎng)度的限制，從而保證了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。（3）X.25是一種確認(rèn)型網(wǎng)絡(luò)，各個(gè)結(jié)點(diǎn)都要對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)(重傳)。幀中繼則是非確認(rèn)型網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于數(shù)據(jù)鏈路層，它也只留用了核心子層部分(包括透明傳輸和錯(cuò)誤檢測(cè))，省去了幀編號(hào)、流量控制、窗口、應(yīng)答和監(jiān)視等功能，幀不需要確認(rèn)就能夠在每個(gè)交換結(jié)點(diǎn)中直接通過，檢查出錯(cuò)誤就將之丟棄；流量控制、糾錯(cuò)等交給智能終端完成，大大節(jié)省了交換機(jī)的開銷，縮短了時(shí)延，提高了吞吐量。這種收幀到即轉(zhuǎn)發(fā)的交換方式，被稱為快速分組交換。幀中繼與X.25網(wǎng)的比較幀中繼的協(xié)議結(jié)構(gòu)幀中繼的幀格式3.3ATM交換2.ATM信元結(jié)構(gòu)（a）信元（b）UNI信頭（c）NNI信頭信元結(jié)構(gòu)（1）GFC（genaricflowcontrol）：4b，只用于UNI，進(jìn)行流量控制。（2）VCI(virtualchannelidentifier,虛通路標(biāo)識(shí))：16b。（3）VPI(virtualpathidentifier,虛通道標(biāo)識(shí))：在一個(gè)接口上將若干個(gè)虛通路（VC）集中起來組成一個(gè)虛通道（VP）。（4）HEC：信頭差錯(cuò)控制，8b，檢測(cè)有錯(cuò)誤的信頭，進(jìn)行信元定界。（5）PT(payloadtype)：3b，載荷類型指示，用于指明信元中的載荷（數(shù)據(jù)域中攜帶的數(shù)據(jù)）類型。（6）CLP（cellLosspriority）：1b，信元丟失優(yōu)先級(jí)，用于擁塞控制。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時(shí)，首先拋棄CLP等于1的信元。3.3.2VP交換與VC交換傳輸通道VPVPVPVPVCVCVCVC一個(gè)VP/VC連接的例子3.3.3ATM交換機(jī)1．入線處理部件（1）將串行碼的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行碼的電信號(hào)。（2）信元的定界和分離。（3）信元的有效性檢驗(yàn)和類型分離。（4）為信元通過交換結(jié)構(gòu)進(jìn)行路由選擇，確定輸出信道、檢查VPI／VCI的有效性等。2．出線處理部件（1）與OAM信元流的復(fù)合。（2）速率適配。（3）形成線路碼流。3.交換結(jié)構(gòu)交換的基本功能就是轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)流，將輸入端口與輸出端口對(duì)應(yīng)起來。ATM交換單元的實(shí)現(xiàn)由于其所用的交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同，一般可以分為三類：共享內(nèi)存型、共享介質(zhì)型和交叉點(diǎn)矩陣型。交換單元的類型3.3.4ATM業(yè)務(wù)A級(jí)：固定比特率(CBR)業(yè)務(wù):ATM適配層１(AAL1),支持面向連接的業(yè)務(wù),其比特率固定,常見業(yè)務(wù)為64Kbit/s話音業(yè)務(wù),固定碼率非壓縮的視頻通信及專用數(shù)據(jù)網(wǎng)的租用電路。B級(jí)：可變比特率(VBR)業(yè)務(wù):ATM適配層2(AAL2)。支持面向連接的業(yè)務(wù),其比特率是可變的。常見業(yè)務(wù)為壓縮的分組語音通信和壓縮的視頻傳輸。該業(yè)務(wù)具有傳遞介面延遲物性,其原因是接收器需要重新組裝原來的非壓縮語音和視頻信息。C級(jí)：面向連接的數(shù)據(jù)服務(wù):AAL3/4。該業(yè)務(wù)為面向連接的業(yè)務(wù),適用于文件傳遞和數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù),其連接是在數(shù)據(jù)被傳送以前建立的。它是可變比特率的,但是沒是介面?zhèn)鬟f延遲。D級(jí)：無連接數(shù)據(jù)業(yè)務(wù):常見業(yè)務(wù)為數(shù)據(jù)報(bào)業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)。在傳遞數(shù)據(jù)前,其連接不會(huì)建立。AAL3/4或AAL5均支持此業(yè)務(wù)。3.4局域網(wǎng)中的交換技術(shù)3.4.1沖突域劃分與網(wǎng)橋3.4.2交換式局域網(wǎng)3.4.3虛擬局域網(wǎng)3.4.4生成樹協(xié)議3.4.1沖突域劃分與網(wǎng)橋1.局域網(wǎng)中站點(diǎn)增加帶來的問題及其解決思路采用令牌控制或CSMA/CD可以有效地保障通信能有效地進(jìn)行，但降低了通信效率。特別是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)增多時(shí)，監(jiān)聽/檢測(cè)—退避—監(jiān)聽/檢測(cè)—退避……碰撞的現(xiàn)象不斷發(fā)生，造成大量帶寬浪費(fèi)，甚至產(chǎn)生惡性循環(huán)，使網(wǎng)絡(luò)無法正常運(yùn)行。通過分段縮小沖突域（collisiondomain）。2.網(wǎng)橋的作用3.網(wǎng)橋的工作原理3.4.2交換式局域網(wǎng)交換機(jī)（switching）可以從根本上改變共享介質(zhì)的工作方式，按照目的地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，從一個(gè)端口進(jìn)入的數(shù)據(jù)被送到相應(yīng)的目的端口，不影響其他端口，通過交換機(jī)端口之間的數(shù)據(jù)交換，可以在多端口之間實(shí)現(xiàn)多個(gè)并發(fā)連接，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)結(jié)點(diǎn)間的并發(fā)通信。它的每個(gè)端口為一個(gè)沖突域(如以太網(wǎng))或一個(gè)環(huán)(如環(huán)網(wǎng))，并為它們提供專用的信息通道，分配規(guī)定的帶寬，改善網(wǎng)絡(luò)性能和服務(wù)質(zhì)量。一個(gè)交換式局域網(wǎng)的工作過程2.交換式以太網(wǎng)的特點(diǎn)（1）與共享以太網(wǎng)相比，交換式以太網(wǎng)有如下優(yōu)勢(shì)：·在交換式以太網(wǎng)中，交換機(jī)將每一個(gè)端口作為一個(gè)專用的信息通道，除非兩個(gè)源端口企圖同時(shí)將信息發(fā)往同一個(gè)目的端口，否則多個(gè)源端口與目的端口之間可同時(shí)進(jìn)行通信而不會(huì)發(fā)生沖突，提高了通信效率。實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，在多服務(wù)器組成的局域網(wǎng)中，處于半雙工模式下的交換式以太網(wǎng)的實(shí)際最大傳輸速度是共享式網(wǎng)絡(luò)的1.7倍，而工作在全雙工狀態(tài)下的交換式以太網(wǎng)的實(shí)際最大傳輸速度可達(dá)到共享式網(wǎng)絡(luò)的3.8倍?！す蚕硎揭蕴W(wǎng)是共享帶寬，而交換機(jī)可以為每個(gè)端口設(shè)置專用帶寬。（2）升級(jí)容易。（3）與網(wǎng)橋連接的網(wǎng)段相比，交換式以太網(wǎng)有如下優(yōu)勢(shì)：·網(wǎng)橋采用軟件轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)交換，而交換機(jī)采用硬件交換，提高了轉(zhuǎn)發(fā)速度。有些交換機(jī)還支持直通轉(zhuǎn)發(fā)，減少了網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)和延遲?！そ粨Q機(jī)在同一時(shí)刻可進(jìn)行多個(gè)端口對(duì)之間的數(shù)據(jù)傳輸。每一端口都可視為獨(dú)立的網(wǎng)段——一個(gè)沖突域，無須同其他設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)使用。（4）與路由器相比，以太網(wǎng)交換機(jī)在用于局域網(wǎng)互連時(shí)可以提供更寬的帶寬、更小的響應(yīng)時(shí)間、同時(shí)具有更低的成本。3.以太網(wǎng)交換技術(shù)的類型存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)(storeandforward)直通(cutthrough)無碎片直通(fragmentfreecutthrough)。4.以太網(wǎng)交換機(jī)·10交換器：只支持10Mbps端口；·100交換器：只支持100Mbps端口；·10+100交換器：一部分端口支持10Mbps，一部分端口支持100Mbps；·100+1000交換器：一部分端口支持100Mbps，一部分端口支持1000Mbps；·10+100+1000交換器：一部分端口支持10Mbps，一部分端口支持100Mbps，一部分端口支持1000Mbps。5.以太網(wǎng)的發(fā)展名稱10BASE-T100BASE-T/FX1000BASE-T/CX/SX/LX萬兆以太網(wǎng)IEEE802標(biāo)準(zhǔn)802.3802.3u802.3ab/z802.3ae標(biāo)準(zhǔn)完成時(shí)間1983年1995年6月1997年2002年6月連接設(shè)備集線器交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)帶寬使用方式共享分配分配分配通信交互方式半雙工半雙工/全雙工半雙工/全雙工全雙工使用CSMA/CD使用使用/不使用使用/不使用不使用幀格式802.3幀格式802.3幀格式802.3幀格式802.3幀格式傳輸介質(zhì)銅線銅線/光纖銅線/光纖多模/單模光纖傳輸距離100m100m100m/25m/275/550m/5km65m~300m/40km3.4.3虛擬局域網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)通過交換技術(shù)將通信量進(jìn)行有效分離，從邏輯的角度出發(fā)將實(shí)際的局域網(wǎng)設(shè)施分割成多個(gè)子網(wǎng)，從而更好地利用帶寬。同時(shí)，使不同子區(qū)域之間的數(shù)據(jù)傳輸被物理分割，允許各個(gè)局域網(wǎng)運(yùn)行不同的應(yīng)用協(xié)議和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?.端口VLAN2.MACVLANMACVLAN是一種基于用戶的VLAN，它用終端系統(tǒng)的MAC地址來定義VLAN。由于MAC地址是與硬件相關(guān)、固定于工作站的網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)之內(nèi)的，因此MAC定義的VLAN允許工作站移動(dòng)到網(wǎng)絡(luò)的其他物理網(wǎng)段中，又能保持原來的VLAN成員資格，因?yàn)樗腗AC地址沒有變。MACVLAN的不足之處在于，它要求所有用戶在初始階段必須配置到至少一個(gè)VLAN中；初始配置必須由人工完成，然后才可以自動(dòng)跟蹤用戶。這對(duì)用戶較多的大型網(wǎng)絡(luò)是非常煩瑣的。3.第三層VLAN減少交換機(jī)之間交換VLAN成員信息的工作量；用戶可以隨意移動(dòng)工作站而無須重新配置網(wǎng)絡(luò)地址，特別適合TCP/IP用戶(對(duì)其他協(xié)議，如IPX,DECnet要差一些)；按協(xié)議類型定義VLAN成員，有利于組成面向業(yè)務(wù)或應(yīng)用的VLAN。第三層VLAN的不足之處是性能較差，因?yàn)椴榭吹谌龑泳W(wǎng)絡(luò)地址要比MAC地址耗費(fèi)更多的時(shí)間。4.IP多播組VLANIP多播組VLAN具有一組IP結(jié)點(diǎn)，它們由稱為“代理”的設(shè)備進(jìn)行管理，提供服務(wù)。當(dāng)具有多址廣播地址的多播幀要送達(dá)多個(gè)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)時(shí)，就動(dòng)態(tài)地建立VLAN代理。這個(gè)代理和多個(gè)IP結(jié)點(diǎn)組成IP多播組VLAN。組網(wǎng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)用廣播信息通知各IP站，表明網(wǎng)中存在多播組。站點(diǎn)響應(yīng)，就可以加入IP多播組，成為VLAN中的一員，與VLAN中的其他成員通信。但是，一個(gè)站點(diǎn)只能是特定時(shí)間內(nèi)、特定IP多播組中的成員。IP多播組VLAN的動(dòng)態(tài)特性提供了極大的靈活性，并且可以跨越路由器形成WAN連接。3.4.4生成樹協(xié)議1.交換環(huán)路問題交換機(jī)雖然可以分隔沖突域，減少碰撞，但不能避免或減少廣播流。當(dāng)系統(tǒng)具有回路時(shí)，廣播幀就會(huì)由于回路中各結(jié)點(diǎn)不斷重復(fù)廣播轉(zhuǎn)發(fā)，使網(wǎng)上的廣播幀急劇增長(zhǎng)。不僅會(huì)占用大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬，而且還將占用計(jì)算機(jī)大量的CPU處理時(shí)間，就像一場(chǎng)風(fēng)暴一樣襲擊計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，所以稱為廣播風(fēng)暴（broadcaststorm）。2.STP的基本思想與功能在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，如果這些交換機(jī)不采用生成樹協(xié)議，每一臺(tái)交換機(jī)將無限地復(fù)制它們收到的第一個(gè)數(shù)據(jù)分組，直到內(nèi)存耗盡和系統(tǒng)崩潰為止。在數(shù)據(jù)鏈路層，沒有任何方法能夠阻止這種環(huán)路中的廣播風(fēng)暴，除非將其中的兩條紅色連接線路拆除。然而，拆除這些連接線路，又會(huì)產(chǎn)生單點(diǎn)失效問題。生成樹協(xié)議則可以從邏輯上解決這個(gè)問題。其基本思想：當(dāng)當(dāng)前可用連接有效時(shí)，就邏輯地關(guān)閉一個(gè)或者更多其它冗余連接；一旦當(dāng)前連接出現(xiàn)故障后，再啟用這些被關(guān)閉的冗余連接。生成樹協(xié)議的主要功能有兩個(gè)：一是在利用生成樹算法、在以太網(wǎng)絡(luò)中，創(chuàng)建一個(gè)以某臺(tái)交換機(jī)的某個(gè)端口為根的生成樹，避免環(huán)路。二是在以太網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)，通過生成樹協(xié)議達(dá)到收斂保護(hù)的目的?？梢杂行У馗綦x“廣播風(fēng)暴”。3.5路由器與IP技術(shù)作為不同網(wǎng)絡(luò)之間互相連接的樞紐，路由器系統(tǒng)構(gòu)成了基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)——Internet的主體脈絡(luò)或骨架。路由器進(jìn)行路由選擇的根據(jù)是IP數(shù)據(jù)分組中的IP地址。

3.5.1IPv4地址系統(tǒng)3.5.2路由器及其原理3.5.3IP地址解析3.5.4動(dòng)態(tài)路由3.5.5路由器性能與分類3.5.6第三層交換技術(shù)3.5.7實(shí)踐參考：Windows2007軟路由配置3.5.8實(shí)踐參考：硬路由配置3.5.9IPv63.5.10基于光纖網(wǎng)絡(luò)的IP技術(shù)3.5.1IPv4地址系統(tǒng)1.IP編址方案012345678910111213141516171819202122232425262728293031010110111011110網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符(7位)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符（14位）網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符（21位）多點(diǎn)廣播地址（28位）實(shí)驗(yàn)保留地址主機(jī)編號(hào)（24位）主機(jī)編號(hào)（16位）主機(jī)編號(hào)（8位）A類B類C類D類E類點(diǎn)分十進(jìn)制計(jì)數(shù)法（dotteddecimalnotation）：

IP地址太長(zhǎng)，而且不便于記憶，因而常用4個(gè)十進(jìn)制數(shù)分別代表4個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)，在它們之間用圓點(diǎn)分隔，以X.X.X.X的格式表示。1000000000001010000000100001111002.子網(wǎng)掩碼與網(wǎng)關(guān)地址子網(wǎng)掩碼就是與IP地址格式相同的屏蔽碼，用它對(duì)網(wǎng)絡(luò)IP地址進(jìn)行“與”操作，可以從一個(gè)IP地址中獲得所在子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中沒有子網(wǎng)時(shí)，A、B、C三類網(wǎng)絡(luò)的缺省掩碼分別為：·A類網(wǎng)絡(luò)：11111111000000000000000000000000，即；·B類網(wǎng)絡(luò)：11111111111111110000000000000000，即；·C類網(wǎng)絡(luò)：11111111111111111111111100000000，即。3.IP地址的無分類編址CIDR（1）使用變長(zhǎng)的“網(wǎng)絡(luò)前綴”（network-prefix）代替分類地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào)，形成<網(wǎng)絡(luò)前綴>+<主機(jī)號(hào)>的兩層IP地址結(jié)構(gòu)。其中，網(wǎng)絡(luò)前綴的位數(shù)可以由網(wǎng)絡(luò)管理員自行定義。與三層的編址相比，CIDR可以更有效地利用IPv4的地址空間。常用的CIDR編址是采用斜線記法（slashnotetion），即在地址后面加斜線標(biāo)以網(wǎng)絡(luò)前綴占用的位數(shù)。如0/22，表示上述地址中，前22位（即01111111000100000010）001000010100）為網(wǎng)絡(luò)前綴，后10位（即001000010100）表示主機(jī)號(hào)。斜線記法還允許省略低位連續(xù)的0。如/22，可以寫為127/22。（2）CIDR將網(wǎng)絡(luò)前綴相同的連續(xù)IP地址稱為“CIDR地址塊”。CIDR地址塊用地址塊的起始地址和地址塊中的地址數(shù)定義，并且也可以用斜線記法表示。例如，/20表示該地址塊的起始地址為，共有212個(gè)地址。用下面的二進(jìn)制可以看得比較清楚：1000001000010100001000000000000011111111111110000010000101000010最小地址：最大地址：網(wǎng)絡(luò)前綴主機(jī)地址常用（網(wǎng)絡(luò)前綴位數(shù)在13~27之間的）CIDR地址塊CIDR前綴長(zhǎng)度起始地址包含的地址數(shù)包含的分類網(wǎng)絡(luò)數(shù)/13512k8個(gè)B類或2048個(gè)C類/14256k4個(gè)B類或1024個(gè)C類/15128k2個(gè)B類或512個(gè)C類/1664k1個(gè)B類或256個(gè)C類/1732k128個(gè)C類/1816k64個(gè)C類/198k32個(gè)C類/204k16個(gè)C類/212k8個(gè)C類/221k4個(gè)C類/235122個(gè)C類/242561個(gè)C類/25281281/2個(gè)C類/2692641/4個(gè)C類/2724321/8個(gè)C類3.5.2路由器及其原理1.路由器的基本功能（1）路由——選擇信息傳送的路徑（2）連通不同的網(wǎng)絡(luò)。（3）隔離廣播、劃分子網(wǎng)。2.路由器的工作流程（1）接收幀，分解出IP分組（2）驗(yàn)證IP包的合法性（3）IP分組選項(xiàng)處理（4）確定IP分組是本地提交還是轉(zhuǎn)發(fā)（5）轉(zhuǎn)發(fā)尋徑（6）轉(zhuǎn)發(fā)驗(yàn)證（7）TTL處理（8）數(shù)據(jù)包分段（9）鏈路尋址3.路由器的構(gòu)成交換機(jī)構(gòu)（轉(zhuǎn)發(fā)表）分組排隊(duì)分組排隊(duì)數(shù)據(jù)鏈路層處理物理層處理物理層處理數(shù)據(jù)鏈路層處理網(wǎng)絡(luò)層處理網(wǎng)絡(luò)層處理┇┇路由表┇┇……輸入端口輸出端口交換機(jī)構(gòu)（轉(zhuǎn)發(fā)表）路由表網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層（a）路由器的分組轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)構(gòu)（b）端口轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)分組所經(jīng)過的層（1）端口一個(gè)輸入端口具有如下功能：·進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈路層的封裝和解封裝?！ぴ诼酚杀碇胁檎逸斎氚康牡刂窂亩鴽Q定目的端口（稱為路由查找），路由查找可以使用硬件實(shí)現(xiàn)，如在每塊線卡上嵌入一個(gè)微處理器來完成?！ぬ峁㏎oS（服務(wù)質(zhì)量），端口要對(duì)收到的包分成幾個(gè)預(yù)定義的服務(wù)級(jí)別。·參加對(duì)公共資源（如交換開關(guān)）的仲裁協(xié)議：一旦路由查找完成，必須用交換開關(guān)將包送到其輸出端口。如果路由器是輸入端加隊(duì)列的，則有幾個(gè)輸入端共享同一個(gè)交換開關(guān)。輸出端口在包被發(fā)送到輸出鏈路之前對(duì)包存儲(chǔ)，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的調(diào)度算法以支持優(yōu)先級(jí)等要求。輸出端口還要能支持?jǐn)?shù)據(jù)鏈路層的封裝和解封裝，以及許多較高級(jí)協(xié)議。（2）交換機(jī)構(gòu)交換開關(guān)可以用多種不同的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。迄今為止使用最多的交換開關(guān)技術(shù)是總線、交叉開關(guān)和共享存儲(chǔ)器。路由處理器承擔(dān)計(jì)算轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的功能，實(shí)現(xiàn)路由協(xié)議，并運(yùn)行對(duì)路由器進(jìn)行配置和管理的軟件。此外，它還處理那些目的地址不在線卡轉(zhuǎn)發(fā)表中的包。路由表（routingtable）中保存著子網(wǎng)的標(biāo)志信息、網(wǎng)上路由器的個(gè)數(shù)和下一個(gè)路由器的名字等內(nèi)容。以目的地址作為關(guān)鍵字，可以從路由表中查出下一站路由器的地址以及它所在的接口。所以，路由表就成為路由器的中樞，它決定了每個(gè)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)方向。3.5.3IP地址解析1主機(jī)A上的軟件首先確定要將報(bào)文傳輸?shù)紽必須經(jīng)過路由器R1，于是解析位于同一網(wǎng)絡(luò)中路由器R1的地址，將報(bào)文傳送到R1；2路由器R1上的軟件確定要將報(bào)文傳輸?shù)紽必須經(jīng)過路由器R2，于是解析位于同一網(wǎng)絡(luò)中路由器R2的地址，將報(bào)文傳送到R2；3路由器R2上的軟件確定F就在同一網(wǎng)絡(luò)上，于是解析位于同一網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)F的地址，將報(bào)文傳送到F。3.5.4動(dòng)態(tài)路由1.基本概念（1）距離向量（distancevector）算法（2）鏈路狀態(tài)（linkstate）算法（3）混合（Hybrid）路由算法混合算法試圖綜合距離向量算法和鏈路狀態(tài)算法的優(yōu)點(diǎn)：·使用“度量”把優(yōu)先權(quán)分配給一個(gè)路徑（吸取距離向量算法的優(yōu)點(diǎn)）；·通過事件驅(qū)動(dòng)更新路由而不是定期更新路由（吸取鏈路狀態(tài)算法的優(yōu)點(diǎn)）。（4）自治系統(tǒng)Internet中運(yùn)行的大量協(xié)議基本上屬于動(dòng)態(tài)自適應(yīng)、分布式路由選擇協(xié)議。由于各ISP有自己的利益，不愿意提供自身網(wǎng)絡(luò)詳細(xì)的路由信息，因而整個(gè)Internet不適合跑單一的路由協(xié)議。為了保證各ISP利益，便于進(jìn)行路由選擇，Internet按運(yùn)營(yíng)被劃分成許多較小的單位——自治系統(tǒng)（autonomoussystem，AS）。每個(gè)AS通常由一個(gè)組織中的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，由一個(gè)單獨(dú)的管理機(jī)構(gòu)管理（即由一個(gè)ISP運(yùn)營(yíng)），有權(quán)自主地決定本系統(tǒng)內(nèi)部的路由協(xié)議。劃分了自治系統(tǒng)后，就可以把Internet中使用的協(xié)議分為兩大類：·內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（interiorgatewayprotocol,IGP）——在一個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)部使用的路由選擇協(xié)議與其他自治系統(tǒng)中采用什么路由選擇協(xié)議無關(guān)，主要有RIP、OSPF等。·外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（externalgatewayprotocol,EGP）——當(dāng)兩個(gè)自治系統(tǒng)中使用不同的路由選擇協(xié)議時(shí)，在兩個(gè)自治系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)文的轉(zhuǎn)換路由選擇協(xié)議，主要有BGP。2.路由信息協(xié)議RIP3.開放式最短路由優(yōu)先協(xié)議（OSPF）（1）建立鄰接關(guān)系一個(gè)路由器運(yùn)行OSPF協(xié)議后，就試圖與相鄰路由器建立鄰接關(guān)系。它定期地向各個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口（包括虛擬網(wǎng)絡(luò)接口）發(fā)送Hello報(bào)文。在Hello報(bào)文中，含有自己的ID（即某一接口的IP地址）、優(yōu)先權(quán)和相鄰路由表。接收到Hello報(bào)文的路由器如果發(fā)現(xiàn)自己在對(duì)方的相鄰路由表中，就表明雙方都收到了對(duì)方的Hello報(bào)文。（2）同步LSA數(shù)據(jù)庫建立了鄰接關(guān)系的路由器之間相互交換各自LSA數(shù)據(jù)庫內(nèi)信息的過程稱為數(shù)據(jù)庫的同步。每一個(gè)LSA數(shù)據(jù)庫中包括許多LSA。每一個(gè)LSA代表某一個(gè)路由器的局部信息，由頭部和實(shí)例（instance）組成。每當(dāng)路由器發(fā)送新的LSA時(shí)，其序列號(hào)將增1。路由器接收到一個(gè)新的LSA后，可以根據(jù)LSA頭部的類型、標(biāo)志和廣播路由器判斷其自身數(shù)據(jù)庫中是否有相同的LSA，并根據(jù)LSA序號(hào)決定對(duì)哪一個(gè)LSA更新。（3）計(jì)算路由表在接收到新的鏈路狀態(tài)更新報(bào)文以及在實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫同步后，路由器都要根據(jù)拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫重新計(jì)算它到各子網(wǎng)的最短路徑，建立路由表。由于OSPF將Internet分成區(qū)域、AS和AS外部三個(gè)層次，所以路由的計(jì)算也要分三個(gè)層次進(jìn)行。①根據(jù)所在區(qū)域的數(shù)據(jù)庫，利用本區(qū)域內(nèi)的路由器LSA和網(wǎng)絡(luò)LSA，計(jì)算路由器到本區(qū)域內(nèi)各網(wǎng)絡(luò)的路由。②根據(jù)ABR（areaborderrouter，區(qū)域邊界路由器）向本區(qū)域散發(fā)的網(wǎng)絡(luò)綜合LSA，計(jì)算路由器到本地AS其他區(qū)域內(nèi)各子網(wǎng)的可達(dá)信息。計(jì)算方法為：本地路由器到目的網(wǎng)絡(luò)距離=邊界網(wǎng)關(guān)到目的網(wǎng)絡(luò)距離+本地路由器到邊界網(wǎng)關(guān)距離路由器選擇到目的地的最優(yōu)路徑記錄在路由表中。③根據(jù)ASBR（ASborderrouter，自治系統(tǒng)邊界路由）綜合LSA和外部LSA，計(jì)算路由器到AS外部的網(wǎng)絡(luò)的可達(dá)性。計(jì)算方法為：本地路由器到目的網(wǎng)絡(luò)的距離=本地路由器到ASBR的距離+ASBR到目的網(wǎng)絡(luò)的距離4.邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP）（1）BGP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)·IBGP（內(nèi)部BGP鄰居）位于同一AS中的一對(duì)BGP鄰居；·EBGP（外部BGP鄰居）位于不同AS中的一對(duì)BGP鄰居。BAS1AS2IBGPEBGPAS3ASXOSPF/RIPOSPF/RIPBGP發(fā)言人OSPF/RIPOSPF/RIPBGP發(fā)言人OSPF/RIPBGP發(fā)言人OSPF/RIPOSPF/RIPOSPF/RIPBGP發(fā)言人OSPF/RIPBGP發(fā)言人EBGPEBGPOSPF/RIPIBGP（2）流量類型和AS類型兩種類型的流量：本地流量和傳輸流量。BGP還定義了三種AS：·SubAS只與另一個(gè)AS連接，并只承載本地流量?！ざ嘌ˋS與一個(gè)或兩個(gè)AS連接，但被配置成不轉(zhuǎn)發(fā)傳輸流量。·傳輸AS與一個(gè)或兩個(gè)AS連接，并被配置成承載本地流量和傳輸流量。BGP在處理路由時(shí)，使用AS號(hào)和AS路徑：·AS號(hào)惟一標(biāo)識(shí)一個(gè)AS的一個(gè)16位串?！S路徑描述通過網(wǎng)絡(luò)路由的AS號(hào)列表。（3）路由策略BGP的路由策略分為三類?！さ谝活惒呗钥刂茝谋続S到其他AS的路徑。例如，制定策略限制本AS發(fā)出的數(shù)據(jù)不能經(jīng)過某些中間自治系統(tǒng)?！さ诙惒呗钥刂票続S是否為某相鄰的AS傳遞過境數(shù)據(jù)?！さ谌惒呗詫?shí)現(xiàn)AS內(nèi)部的協(xié)調(diào)。3.5.5路由器性能與分類1.路由器的性能路由器的性能可以用下列指標(biāo)衡量：(1)全雙工線速轉(zhuǎn)發(fā)能力。路由器最基本、最重要的功能是數(shù)據(jù)報(bào)的轉(zhuǎn)發(fā)。全雙工線速轉(zhuǎn)發(fā)能力是指以最小包長(zhǎng)(以太網(wǎng)為64字節(jié)，POS口為40字節(jié))和最小包間隔(按協(xié)議規(guī)定)在路由器端口上雙向傳輸而不引起丟包。這是路由器性能的重要指標(biāo)。(2)吞吐量。吞吐量即路由器的包轉(zhuǎn)發(fā)能力，包括端口吞吐量和設(shè)備吞吐量。端口吞吐量指某一個(gè)端口上的包轉(zhuǎn)發(fā)能力，用包/秒(pps)度量，通常采用兩個(gè)相同速率的接口進(jìn)行測(cè)試。設(shè)備吞吐量指整機(jī)的包轉(zhuǎn)發(fā)能力，也用包/秒(pps)度量。設(shè)備吞吐量通常小于路由器所有端口吞吐量之和。(3)背板能力。背板能力通常指路由器背板容量或總線能力。(4)丟包率。丟包率指路由器在穩(wěn)定的持續(xù)負(fù)荷下由于資源缺少，在應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)報(bào)中，不能轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)報(bào)所占的比例。(5)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延。轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延指一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的第1個(gè)比特進(jìn)入路由器到最后一個(gè)比特從路由器輸出的時(shí)間間隔。(6)路由表能力。路由表能力指路由表可以容納的路由表項(xiàng)數(shù)量的極限。(7)可靠性。可靠性指路由器的可用性、無故障工作時(shí)間和故障恢復(fù)時(shí)間等。(8)背靠背幀數(shù)。背靠背幀數(shù)指以最小幀間隔發(fā)送最多數(shù)據(jù)報(bào)不引起丟包時(shí)的數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)量。它可以表明路由器的緩存能力。有線速全雙工轉(zhuǎn)發(fā)能力的路由器，該指標(biāo)為無限大。2.路由器分類（1）按照路由器在自治域中的位置可分為：·內(nèi)部路由器——在自治域內(nèi)部轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包；·邊界路由器——在不同自治域之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。（2）按所支持的協(xié)議可分為：·單協(xié)議路由器——僅支持單一協(xié)議；·多協(xié)議路由器——可以支持多種協(xié)議傳送。（3）按所連接的范圍，路由器分為：·接入路由器；·企業(yè)或校園級(jí)路由器；·骨干級(jí)路由器實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。(4)從結(jié)構(gòu)上，路由器可以分為：模塊化路由器；非模塊化路由器。(5)面向連接和無連接的路由器。(6)從能力上，路由器可以分為：高端路由器：背板交換能力大于40G；低端路由器：背板交換能力小于40G。(7)從性能上，路由器可以分為：線速路由器：通常是高端路由器；非線速路由器：通常是中低端路由器。3.5.6第三層交換技術(shù)第三層交換技術(shù)也稱為IP交換技術(shù)、高速路由技術(shù)等。簡(jiǎn)單地說，它是帶有第三層路由功能的第二層交換技術(shù)。但是，它并不是簡(jiǎn)單地把路由器設(shè)備的硬件及軟件疊加在局域網(wǎng)交換機(jī)上，而是二者的有機(jī)結(jié)合。第三層交換技術(shù)的出現(xiàn)，解決了局域網(wǎng)中網(wǎng)段劃分之后，網(wǎng)段中子網(wǎng)必須依賴路由器進(jìn)行管理的局面，解決了傳統(tǒng)路由器低速、復(fù)雜所造成的網(wǎng)絡(luò)瓶頸問題。2.第三層交換技術(shù)的基本原理假設(shè)兩個(gè)使用IP協(xié)議的站點(diǎn)A、B通過第三層交換機(jī)進(jìn)行通信，發(fā)送站點(diǎn)A在開始發(fā)送時(shí)，把自己的IP地址與B站的IP地址比較，判斷B站是否與自己在同一子網(wǎng)內(nèi)。若目的站B與發(fā)送站A在同一子網(wǎng)內(nèi)，則進(jìn)行二層的轉(zhuǎn)發(fā)。若兩個(gè)站點(diǎn)不在同一子網(wǎng)內(nèi)，如發(fā)送站A要與目的站B通信，發(fā)送站A要向“缺省網(wǎng)關(guān)”發(fā)出ARP(地址解析)封包，而“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址其實(shí)是第三層交換機(jī)的第三層交換模塊。當(dāng)發(fā)送站A對(duì)“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址廣播出一個(gè)ARP請(qǐng)求時(shí)，如果第三層交換模塊在以前的通信過程中已經(jīng)知道B站的MAC地址，則向發(fā)送站A回復(fù)B的MAC地址。否則第三層交換模塊根據(jù)路由信息向B站廣播一個(gè)ARP請(qǐng)求，B站得到此ARP請(qǐng)求后向第三層交換模塊回復(fù)其MAC地址，第三層交換模塊保存此地址并回復(fù)給發(fā)送站A,同時(shí)將B站的MAC地址發(fā)送到二層交換引擎的MAC地址表中。從這以后，當(dāng)A向B發(fā)送的數(shù)據(jù)包便全部交給二層交換處理，信息得以高速交換。由于僅僅在路由過程中才需要三層處理，絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)都通過二層交換轉(zhuǎn)發(fā)，因此第三層交換機(jī)的速度很快，接近二層交換機(jī)的速度，同時(shí)比相同路由器的價(jià)格低很多。3.第三層交換機(jī)種類（1）純硬件的三層技術(shù)（2）基于軟件的第三層交換機(jī)技術(shù)3.5.9IPv6（1）當(dāng)前Internet面臨的問題（2）IP地址空間問題（3）QoS保證問題（4）與新標(biāo)準(zhǔn)、新協(xié)議兼容問題（5）移動(dòng)通信設(shè)備的連接問題（6）安全問題2.IPv6的目標(biāo)·具有非常充分的地址空間；·簡(jiǎn)化協(xié)議，允許路由器更好地處理IP分組；·減少路由表大??；·提供身份驗(yàn)證和保密等進(jìn)一步的安全性能；·更多地關(guān)注服務(wù)類型，特別是實(shí)時(shí)性服務(wù)；·允許通過指定范圍輔助多投點(diǎn)服務(wù)；·允許主機(jī)IP地址與地理位置無關(guān)，為移動(dòng)設(shè)備的連接提供方便；·可以承前啟后，可以與IPv4共存，又允許進(jìn)一步演變。3.IPv6分組結(jié)構(gòu)0…34…