第五章網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能詳解

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本章重點(diǎn)：●網(wǎng)絡(luò)接口卡及其使用●集線器及其使用●交換機(jī)及其使用●路由器及其使用●構(gòu)造簡單的網(wǎng)絡(luò)2/5/20231交換機(jī)交換機(jī)防火墻防火墻交換機(jī)主機(jī)主機(jī)WEB服務(wù)器WEB服務(wù)器路由器應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器交換機(jī)因特網(wǎng)集線器數(shù)據(jù)庫企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)外部訪問子網(wǎng)外界因特網(wǎng)2/5/20232網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在OSI體系中的位置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能層次OSI層次地址類型設(shè)備傳輸層及以上應(yīng)用程序進(jìn)程地址（端口）網(wǎng)關(guān)（協(xié)議轉(zhuǎn)換器）網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)地址（IP地址）路由器（三層交換機(jī)）數(shù)據(jù)鏈路層物理地址（MAC地址）網(wǎng)橋、交換機(jī)（網(wǎng)卡）物理層無中繼器、集線器、（網(wǎng)卡）2/5/20233中繼器（集線器）的概念結(jié)構(gòu)中繼器（集線器）2/5/20234網(wǎng)橋（交換機(jī)）的概念結(jié)構(gòu)網(wǎng)橋（交換機(jī)）2/5/20235路由器的概念結(jié)構(gòu)路由器2/5/20236網(wǎng)關(guān)的概念結(jié)構(gòu)網(wǎng)關(guān)2/5/20237網(wǎng)絡(luò)接口卡NIC網(wǎng)絡(luò)接口卡（網(wǎng)卡）是連接主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的基本設(shè)備每臺主機(jī)都應(yīng)配置一個或多個網(wǎng)卡每個網(wǎng)卡都有一個或多個網(wǎng)絡(luò)接口不能獨(dú)立工作，必須依賴于宿主主機(jī)連接不同的局域網(wǎng)需要使用不同的網(wǎng)卡以太網(wǎng)卡令牌環(huán)網(wǎng)卡FDDI網(wǎng)卡ATM網(wǎng)卡2/5/202381.網(wǎng)卡的功能數(shù)據(jù)緩存匹配主機(jī)數(shù)據(jù)處理速率與網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率封裝/解封裝加上控制字段→以幀為單位進(jìn)行傳輸→卸下控制字段介質(zhì)訪問控制CSMA/CD、TokenPassing串/并轉(zhuǎn)換將主機(jī)的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行位流數(shù)據(jù)編碼/解碼轉(zhuǎn)換為適合網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)傳輸?shù)男盘栃问綌?shù)據(jù)發(fā)送/接收2/5/202392.網(wǎng)卡的結(jié)構(gòu)發(fā)送/接收部件——負(fù)責(zé)信號的發(fā)送、接收載波檢測部件——檢測介質(zhì)上有否信號發(fā)送/接收控制部件及數(shù)據(jù)緩沖區(qū)曼徹斯特編碼/解碼器——對發(fā)送的數(shù)據(jù)編碼，變換成適合于在LAN上傳輸?shù)男盘柣虬呀邮盏男盘柦獯a為二進(jìn)制數(shù)據(jù)LAN管理部件主機(jī)總線接口部件CPU(部分網(wǎng)卡有)——增強(qiáng)網(wǎng)卡智能化，減少網(wǎng)絡(luò)傳輸對主機(jī)CPU的依賴，提高傳輸效率2/5/202310

網(wǎng)卡地址：即網(wǎng)卡的物理地址，或稱為MAC地址，固化在網(wǎng)卡硬件中（有些網(wǎng)卡可由用戶修改）

配置參數(shù)（跳線設(shè)置/軟件設(shè)置/PnP）

?中斷請求號

IRQ（一般為3）

?I/O基地址

I/OBase（一般為300H）

?存儲器基地址

MemoryBase(一般為C000H)

?全雙工/半雙工

?傳輸速率（僅10/100Mbps雙速網(wǎng)卡可選）3．網(wǎng)卡的配置參數(shù)2/5/202311

并行處理：發(fā)送/接收和數(shù)據(jù)處理同步進(jìn)行

全雙工：需集線器/交換機(jī)的支持，采用UTP和光纖

突發(fā)傳輸方式（每次傳送更多的幀）：LAN誤碼率很低

智能網(wǎng)卡（讓網(wǎng)卡承擔(dān)更多的傳輸任務(wù)）

IEEE802.1p

：賦予數(shù)據(jù)包以優(yōu)先級（需要OS的支持）

提高與主機(jī)的傳輸速度：

?采用DMA傳送方式，采用PCI總線4.提高網(wǎng)卡性能的技術(shù)2/5/2023124.

網(wǎng)絡(luò)接口卡的種類5.網(wǎng)卡的選擇考慮的因素包括：

LAN的類型：Ethernet、TokenRing、ATM、FDDI

LAN的速度：10M/100M/1000M、4M/16M、25M/155M

網(wǎng)絡(luò)接口類型：AUI/BNC、RJ-45、SC/ST/MT-RJ

主機(jī)總線類型：ISA、EISA、PCI、USB、PCMCIA

應(yīng)用場合：服務(wù)器、工作站、筆記本

其他附加功能：PnP、防病毒、遠(yuǎn)程喚醒、鏈路聚合等2/5/202313以太網(wǎng)卡的類型2/5/202314三個基本概念廣播向網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)廣播域網(wǎng)絡(luò)上所有能夠接收到同樣廣播分組的設(shè)備的集合沖突域網(wǎng)絡(luò)中的一部分，以網(wǎng)橋、交換機(jī)或者路由器為邊界，在沖突域中任意兩臺主機(jī)同時發(fā)送數(shù)據(jù)都會產(chǎn)生沖突一個廣播域包含一個或多個沖突域2/5/202315中繼器與集線器1.中繼器（Repeater）

工作在物理層功能：信號整形和放大，在網(wǎng)段之間復(fù)制比特流特點(diǎn)：不進(jìn)行存儲——信號延遲小不檢查錯誤——會擴(kuò)散錯誤不對信息進(jìn)行任何過濾可進(jìn)行介質(zhì)轉(zhuǎn)換——如UTP轉(zhuǎn)換為光纖用中繼器連接的多個網(wǎng)段是一個沖突域應(yīng)用注意事項(xiàng)：不能構(gòu)成環(huán)、應(yīng)遵守以太網(wǎng)的3-4-5規(guī)則2/5/2023162.集線器多端口的中繼器，工作在物理層功能：在網(wǎng)段之間復(fù)制比特流，信號整形和放大可認(rèn)為它是將總線折疊到鐵盒子中的集中連接設(shè)備特點(diǎn)：具有與中繼器同樣的特點(diǎn)可改變網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)湫问剑嚎偩€連接→星形連接邏輯上仍是一個總線型共享介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)端口數(shù)：8，12，16，242/5/202317獨(dú)立式（Standalone）

固定端口配置，擴(kuò)充時用級連的方法。堆疊式（Stackable）

固定配置，用堆疊方法進(jìn)行擴(kuò)充——堆疊連接在一起的HUB在邏輯相當(dāng)于一臺單獨(dú)的HUB，可統(tǒng)一管理。模塊化（Module）

又稱機(jī)箱式，由一臺帶有底板、電源的機(jī)箱和若干塊多端口的接口卡（線卡）組成?？伸`活按需配置，通過插入不同的插卡滿足需求（如插入交換卡、路由卡、加密卡等）。集線器的類型：按結(jié)構(gòu)形式劃分2/5/202318集線器的類型：按是否可管理劃分智能HUB允許用網(wǎng)管軟件對其進(jìn)行管理的集線器，它內(nèi)部包含有CPU等智能控制部件。在需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理的中大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，一般都要求使用智能集線器（后面將要介紹的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)也需要是智能化的）。非智能（普通）HUB不能用網(wǎng)管軟件進(jìn)行管理的集線器。小型網(wǎng)絡(luò)為降低成本，一般使用普通集線器。2/5/202319集線器的類型：按速度劃分傳統(tǒng)集線器傳輸速度為10Mb/s（10Base-T網(wǎng)絡(luò)）快速以太網(wǎng)集線器傳輸速度為100Mb/s（100Base-T網(wǎng)絡(luò)）10/100M自適應(yīng)集線器傳輸速度自適應(yīng)內(nèi)部有兩個網(wǎng)段：10M和100M，集線器根據(jù)連接速度將主機(jī)連接到不同網(wǎng)段上。網(wǎng)段之間用交換方式連接。保護(hù)投資，便于升級2/5/202320以集線器為核心的網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)所有主機(jī)共享帶寬無法限制沖突和廣播適用于小型網(wǎng)絡(luò)2/5/202321例：用集線器搭建簡單的網(wǎng)絡(luò)以1臺服務(wù)器，3臺PC機(jī)為例：一臺HUB4塊UTP接口的網(wǎng)卡4臺PC機(jī)8個RJ45接頭（水晶頭）若干米UTP雙絞線NICHUBUTPPC機(jī)服務(wù)器2/5/202322網(wǎng)橋與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)交換技術(shù)教學(xué)片共享信道LAN的缺點(diǎn)沖突域中的多個站點(diǎn)同時發(fā)送會造成沖突；因此實(shí)際帶寬為3～4Mb/s（或30～40Mb/s）網(wǎng)絡(luò)中站點(diǎn)越多，沖突現(xiàn)象越嚴(yán)重；網(wǎng)絡(luò)總帶寬BW，由于共享信道使得每個站點(diǎn)的平均擁有帶寬為BW/n。解決的方法提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速度——沒有從根本上解決問題網(wǎng)絡(luò)分段（微網(wǎng)段化）減少每個網(wǎng)段中站點(diǎn)的數(shù)量,使沖突的概率減小；增加了網(wǎng)絡(luò)的總體帶寬。實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分段的設(shè)備：網(wǎng)橋、交換機(jī)、路由器網(wǎng)橋和交換機(jī)可以隔離沖突域路由器不僅可以隔離沖突域，還能隔離廣播域2/5/202323網(wǎng)絡(luò)分段示意HUBHUB廣播域獨(dú)立的沖突域獨(dú)立的沖突域網(wǎng)橋或網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)交換機(jī)只能分隔沖突域，但不能分隔廣播域HUB沖突域/廣播域網(wǎng)段2網(wǎng)段1總帶寬:BW*2結(jié)點(diǎn)帶寬:BW/4總帶寬:BW結(jié)點(diǎn)帶寬:BW/82/5/2023241.網(wǎng)橋存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，工作在數(shù)據(jù)鏈路層用網(wǎng)橋連接的多個網(wǎng)絡(luò)對外呈現(xiàn)為一個單獨(dú)的物理網(wǎng)絡(luò)具有惟一的網(wǎng)絡(luò)地址根據(jù)路徑選擇方法，有兩種網(wǎng)橋：透明網(wǎng)橋（TransparencyBridge）由網(wǎng)橋負(fù)責(zé)路由選擇，網(wǎng)橋和路由對站點(diǎn)透明以太網(wǎng)中最常用源選徑網(wǎng)橋（SourceRoutingBridge）由源站點(diǎn)負(fù)責(zé)路由選擇，網(wǎng)橋和路由對站點(diǎn)不透明2/5/202325透明網(wǎng)橋工作原理

網(wǎng)橋有尋址和路由選擇能力，路由選擇采用查表法：網(wǎng)橋內(nèi)的轉(zhuǎn)發(fā)表描述了到達(dá)每個站點(diǎn)的路由；轉(zhuǎn)發(fā)表主要由端口號和站點(diǎn)MAC地址組成。工作原理對于從端口收到的每個報文，查看其目的MAC地址，并與轉(zhuǎn)發(fā)表對照：若目的MAC地址在接收端口的表項(xiàng)中，則丟棄報文——過濾；若目的MAC地址在某一端口的表項(xiàng)中，則把報文轉(zhuǎn)發(fā)到與該端口連接的網(wǎng)段——交換（轉(zhuǎn)發(fā)）；若目的MAC地址不在表中，則向接收端口外的其他所有端口廣播該報文——廣播。透明網(wǎng)橋工作原理歸納為：基于轉(zhuǎn)發(fā)表的過濾、轉(zhuǎn)發(fā)和廣播。2/5/202326轉(zhuǎn)發(fā)表C網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)的例子：A→B，A→CBA2/5/202327轉(zhuǎn)發(fā)表的建立剛加電時轉(zhuǎn)發(fā)表為空；在轉(zhuǎn)發(fā)過程中逆向自學(xué)習(xí)路由；逆向?qū)W習(xí)——檢查收到的報文的源MAC地址：若收到的報文的源MAC地址不在轉(zhuǎn)發(fā)表中，則插入到表中。每個表項(xiàng)的生存期都是有限的：在一段時間內(nèi)未收到以同一MAC地址為源地址的報文時，該表項(xiàng)被刪除，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?。想一想：如前圖，當(dāng)剛打開電源時，若站點(diǎn)A向站點(diǎn)C發(fā)送了一個報文，網(wǎng)橋是如何轉(zhuǎn)發(fā)該報文的？2/5/202328透明網(wǎng)橋需要解決的問題循環(huán)連接，造成：轉(zhuǎn)發(fā)表振蕩，報文無限循環(huán)，包丟失LAN1LAN2B1B2AB1212接口2又收到A發(fā)出的幀接口1收到A發(fā)出的幀接口1收到A發(fā)出的幀接口2又收到A發(fā)出的幀假定主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送一個數(shù)據(jù)包，兩個網(wǎng)橋同時接收到這個數(shù)據(jù)包，并且都正確地知道主機(jī)A位于LAN1中。但是不幸的是，在主機(jī)B同時收到兩份一樣的主機(jī)A的數(shù)據(jù)包后，兩個網(wǎng)橋又一次從它們對LAN2的端口上接收到主機(jī)A的數(shù)據(jù)包，于是它們又認(rèn)為主機(jī)A位于LAN2中。發(fā)往主機(jī)B的數(shù)據(jù)包會被兩個網(wǎng)橋無休止地轉(zhuǎn)發(fā)，這樣會占用所有可能獲取的網(wǎng)絡(luò)帶寬，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)阻塞。當(dāng)透明網(wǎng)橋?qū)⒏淖兏髯缘穆酚杀硪灾该髦鳈C(jī)A在LAN2中時，恰巧主機(jī)B向主機(jī)A發(fā)送數(shù)據(jù)包，兩個網(wǎng)橋接收到此數(shù)據(jù)包后，會將其丟棄，因?yàn)樗鼈兊霓D(zhuǎn)發(fā)表中指明主機(jī)A位于LAN2中。這樣發(fā)給主機(jī)A的數(shù)據(jù)將會丟失。2/5/202329生成樹(Spanningtree)算法用來構(gòu)造一個邏輯上的無環(huán)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方法：屏蔽網(wǎng)絡(luò)中的冗余橋接口計算時，通過發(fā)送和接收BPDU（BridgeProtocolDataUnit）來交換網(wǎng)橋信息計算過程：1.推選根網(wǎng)橋——通常是標(biāo)識號最小的網(wǎng)橋；2.決定每個網(wǎng)橋的根端口——到達(dá)根網(wǎng)橋代價最小的端口；3.決定指定網(wǎng)橋——每個網(wǎng)絡(luò)中具有最小根路徑代價的網(wǎng)橋；4.決定各網(wǎng)絡(luò)的指定端口——指定網(wǎng)橋與網(wǎng)絡(luò)連接的端口；5.把各網(wǎng)絡(luò)的非指定端口置為阻塞狀態(tài)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生改變時，所有網(wǎng)橋?qū)⒅匦掠嬎闵蓸洹?/5/202330源選徑網(wǎng)橋源路由選擇原理由源站點(diǎn)負(fù)責(zé)路由選擇；源站點(diǎn)通過發(fā)送探測幀來發(fā)現(xiàn)路由；探測幀將沿每一條可能的路徑擴(kuò)散傳播；每一個源選徑網(wǎng)橋都會將路由信息插入探測幀的頭部。探測幀到達(dá)目的站點(diǎn)時，目的站點(diǎn)把探測幀中的路由信息作為響應(yīng)返回；源站點(diǎn)把收到的第一個響應(yīng)幀中的路由信息作為到達(dá)目的站點(diǎn)的最佳路由。路由信息形式：LAN，網(wǎng)橋，LAN，網(wǎng)橋，……形式的編號序列。

2/5/202331透明網(wǎng)橋和源選徑網(wǎng)橋的比較透明網(wǎng)橋源選徑網(wǎng)橋服務(wù)類型無連接面向連接透明性完全透明不透明配置、管理自動配置，容易管理人工配置最佳路由不一定最優(yōu)優(yōu)化路由的確定逆向?qū)W習(xí)探測幀故障處理及拓?fù)渥兓W(wǎng)橋負(fù)責(zé)主機(jī)負(fù)責(zé)復(fù)雜性及開銷網(wǎng)橋負(fù)擔(dān)主機(jī)負(fù)擔(dān)2/5/202332網(wǎng)橋的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)不同類型的LAN互連；能夠隔離錯誤幀，不會使錯誤擴(kuò)散；限制了沖突域的范圍；隔離故障。缺點(diǎn)：無法控制廣播；只能用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，速度比較慢；無流量控制，負(fù)載重時會出現(xiàn)丟幀現(xiàn)象。2/5/2023332.網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和網(wǎng)橋?qū)偻活愒O(shè)備，工作在數(shù)據(jù)鏈路層上。但網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的端口數(shù)多，并且交換速度快。在這個意義上，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)可看作是多端口的高速網(wǎng)橋。交換機(jī)比網(wǎng)橋優(yōu)越的地方：交換速度快，可實(shí)現(xiàn)線速轉(zhuǎn)發(fā)；能解決網(wǎng)絡(luò)主干上的通信擁擠問題；端口密度高，一臺交換機(jī)可連接多個網(wǎng)段，降低了組網(wǎng)成本。工作原理與網(wǎng)橋類似：學(xué)習(xí)源地址（構(gòu)造轉(zhuǎn)發(fā)表）過濾本網(wǎng)段幀（隔離沖突域）轉(zhuǎn)發(fā)異網(wǎng)段幀（交換）廣播未知幀（尋找目的站點(diǎn)）2/5/202334交換機(jī)的特點(diǎn)交換機(jī)通過內(nèi)部的交換矩陣把網(wǎng)絡(luò)劃分為多個網(wǎng)段——每個端口為一個沖突域；交換機(jī)能夠同時在多對端口間無沖突地交換幀。2/5/202335例：交換網(wǎng)絡(luò)的帶寬若交換機(jī)每個端口帶寬為BW，則交換機(jī)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)總帶寬＝(BW*n)/2～BW*nn＝8，BW=10Mb/s時，網(wǎng)絡(luò)總帶寬最高可達(dá)80Mb/s；連接到交換機(jī)端口上的每臺計算機(jī)的帶寬為10Mb/s。比較：10Mb/s的8口集線器構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)（連接了8臺計算機(jī)）網(wǎng)絡(luò)總帶寬仍為10Mb/s；網(wǎng)絡(luò)中每臺計算機(jī)的帶寬為1.25Mb/s。

2/5/202336交換機(jī)的三種轉(zhuǎn)發(fā)方式存儲轉(zhuǎn)發(fā)（Storeandforward）整個幀完整接收后，對幀進(jìn)行差錯檢驗(yàn)，然后再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)操作。優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)行差錯校驗(yàn)，錯誤不會擴(kuò)散到目的網(wǎng)段。缺點(diǎn)：延遲比較大。直通轉(zhuǎn)發(fā)（Cut-through）只要收到幀的前6個字節(jié)（目的MAC地址），就開始進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)操作。優(yōu)點(diǎn)：交換延遲小。缺點(diǎn)：無法進(jìn)行差錯校驗(yàn)，幀錯誤會擴(kuò)散到目的網(wǎng)段。無碎片直通轉(zhuǎn)發(fā)（Fragmentfreecut-through）接收到一幀的前64字節(jié)后，再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)操作。小于64字節(jié)的幀不轉(zhuǎn)發(fā)。∵幀出錯的主要原因是沖突，而以太網(wǎng)的幀至少為64B，∴＜64字節(jié)的幀必然是沖突造成的幀碎片（錯誤幀）。優(yōu)點(diǎn)：交換速度較快，并且降低了錯誤幀轉(zhuǎn)發(fā)的概率缺點(diǎn)：長度大于64字節(jié)的錯誤幀仍會轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)延時大于直通轉(zhuǎn)發(fā)。2/5/202337使用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的好處分割沖突（碰撞）域——減少了沖突；允許建立多個連接——提高了網(wǎng)絡(luò)總體帶寬；減少每個網(wǎng)段中的站點(diǎn)數(shù)——提高了站點(diǎn)平均擁有帶寬；允許全雙工連接——提高帶寬；能夠連接不同速度的網(wǎng)段。2/5/202338網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)應(yīng)用中的問題主干/服務(wù)器連接增加1-2個高速端口(BigPipe)。緩解主干/服務(wù)器連接的瓶頸問題。自動協(xié)商：速度自動協(xié)商：10/100Mbps自適應(yīng)交換機(jī)。半雙工/全雙工自動協(xié)商。流量控制——背壓技術(shù)（BackPressure）緩沖區(qū)大小有限，為防止溢出（幀丟失），快滿時向信息到達(dá)端口發(fā)送擁塞信號，造成沖突的假象，使發(fā)送站點(diǎn)停止發(fā)送。根據(jù)錯誤幀出現(xiàn)概率自動在存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式和直通轉(zhuǎn)發(fā)方式之間進(jìn)行切換。2/5/202339網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的應(yīng)用場合作為LAN核心主干連接設(shè)備，如網(wǎng)絡(luò)中心、數(shù)據(jù)中心等；網(wǎng)絡(luò)通信流量很大的應(yīng)用場合，如圖像處理、視頻流等；對網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度要求比較高的場合。2/5/202340以網(wǎng)橋/交換機(jī)為核心的網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)每個網(wǎng)段獨(dú)享帶寬最佳可達(dá)到每臺主機(jī)獨(dú)享帶寬可以限制沖突，但不能限制廣播有可能產(chǎn)生廣播風(fēng)暴適用于小型網(wǎng)絡(luò)到大型園區(qū)網(wǎng)絡(luò)大型網(wǎng)絡(luò)中需解決廣播問題2/5/20234110Mb/sUTP100Mb/sUTP（連接校園網(wǎng)）1000Mb/sFiber100Mb/sUTP交大計教中心（東區(qū)）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖二級交換機(jī)千兆主干交換機(jī)服務(wù)器HUB機(jī)房計算機(jī)校園網(wǎng)2/5/202342虛擬局域網(wǎng)（VLAN）是一種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造和用戶的組織形式：通過交換機(jī)（或路由器）劃分；由網(wǎng)段和站點(diǎn)構(gòu)成的邏輯工作組。用交換機(jī)劃分的若干個VLAN在邏輯上完全獨(dú)立（可看作是分離的物理網(wǎng)絡(luò)），廣播幀不會越過邏輯網(wǎng)絡(luò)邊界，即：VLAN限制了廣播域的范圍。VLAN可跨越交換機(jī)。同一VLAN中的成員不受物理位置的限制而像處于同一個局域網(wǎng)中那樣互相訪問。2/5/202343VLAN示意2/5/202344VLAN能夠隔離（限制）廣播域VLAN劃分前，整個網(wǎng)絡(luò)都在一個廣播域中2/5/202345VLAN能夠隔離（限制）廣播域VLAN劃分后，網(wǎng)絡(luò)被分割成幾個較小的廣播域2/5/202346VLAN的優(yōu)點(diǎn)提高管理效率站點(diǎn)的物理位置改變無需重新布線和配置用戶性質(zhì)改變后很容易通過軟件將其從一個VLAN劃分到另一個VLAN控制廣播數(shù)據(jù)增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的安全性實(shí)現(xiàn)虛擬工作組用戶的工作地點(diǎn)不必在同一個物理地點(diǎn)可在企業(yè)內(nèi)建立靈活的、動態(tài)化的組織結(jié)構(gòu)2/5/202347VLAN劃分的方法基于端口（靜態(tài)劃分）根據(jù)端口號劃分VLAN基于MAC地址（動態(tài)劃分）根據(jù)用戶計算機(jī)的MAC地址劃分VLAN基于網(wǎng)絡(luò)地址或網(wǎng)絡(luò)協(xié)議類型（動態(tài)）根據(jù)用戶計算機(jī)的IP地址劃分VLAN2/5/202348主干(Trunk)的概念主干用于實(shí)現(xiàn)跨交換機(jī)的VLAN，它是指交換機(jī)之間用于傳輸多個VLAN信息的鏈路主干上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包加上特殊標(biāo)簽（通常是802.1q和Cisco的ISL等）——稱為貼標(biāo)簽（Tagging）2/5/202349VLAN的Tagging操作2/5/202350VLAN間通信不同VLAN間的計算機(jī)即使連在同一臺交換機(jī)上也不能互相通信VLAN間通信只能通過第三層設(shè)備實(shí)現(xiàn)路由器三層交換機(jī)2/5/2023517.4路由器Router工作在OSI第三層（網(wǎng)絡(luò)層）。功能：在網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)分組；為網(wǎng)絡(luò)分組尋找最佳傳輸路徑；實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)隔離，限制廣播風(fēng)暴。(目的地址無法識別時，路由器將其丟棄，而不是廣播——比較網(wǎng)絡(luò)交換機(jī))提供邏輯地址，以識別互聯(lián)網(wǎng)上的主機(jī)；提供廣域網(wǎng)服務(wù)。應(yīng)用：把LAN連入廣域網(wǎng)或作為廣域網(wǎng)的核心連接設(shè)備。路由器與交換機(jī)的主要區(qū)別：用路由器連接起來的若干個網(wǎng)絡(luò)，它們?nèi)允歉髯元?dú)立的。要想從一個網(wǎng)絡(luò)訪問用路由器連接起來的另一個網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)，必須指定該站點(diǎn)的邏輯地址（IP地址），通過廣播是無法與之進(jìn)行通信的。2/5/202352用路由器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)HUB路由器沖突域2沖突域1路由器可以隔離沖突域和廣播域HUBHUB沖突域3廣播域2廣播域12/5/202353路由表路由器如何確定最佳路由？——路由表（RoutingTable）路由表是保存到達(dá)其他網(wǎng)絡(luò)的路由信息的數(shù)據(jù)庫包含目的網(wǎng)絡(luò)地址（號）、傳輸路徑、傳輸開銷等根據(jù)目的網(wǎng)絡(luò)地址查找路由表并確定分組轉(zhuǎn)發(fā)路徑的過程稱為路由選擇（Routing）。路由表的信息隨網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓兓?、更新路由表的算法稱為路由算法（RoutingAlgorithm）：網(wǎng)絡(luò)中的每個路由器都會根據(jù)路由算法定時地或在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時更新其路由表；靜態(tài)路由：由網(wǎng)絡(luò)管理員預(yù)先手工設(shè)置路由信息；動態(tài)路由：由路由器在運(yùn)行時動態(tài)地建立與更新。自動學(xué)習(xí)、記憶網(wǎng)絡(luò)的變化并根據(jù)路由算法重新計算路由的協(xié)議稱為路由選擇協(xié)議（RoutingProtocol）。2/5/202354路由表的例子2.0AB2/5/202355路由表的基本內(nèi)容172.16.2.0172.16.1.0172.16.4.0AB路由器A的路由表.3.1.2.3目的網(wǎng)絡(luò)地址路徑（下一結(jié)點(diǎn)）路徑成本/開銷172.16.1.0直接0172.16.2.0直接0172.16.4.0172.16.2.21路徑：用下一路由器對應(yīng)端口的IP地址來表示。路徑成本/開銷：用線路速度、距離或跨越的路由器的個數(shù)（步跳數(shù)）、成本、線路可靠性等表示。（大多數(shù)情況下用步跳數(shù)來表示）2/5/202356路由表的基本內(nèi)容（續(xù)）注意：路由器是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)號來轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)包的，所以路由表中存放的是目的網(wǎng)絡(luò)號，而不是目的主機(jī)號。類比：郵政局在城市間轉(zhuǎn)發(fā)信件依據(jù)的是城市名。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是路由表小（網(wǎng)絡(luò)的數(shù)目要比主機(jī)少的多），節(jié)省路由器的存儲空間，路由表的路由更新速度快。2/5/202357路由器的路由選擇過程也采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的方法：接收并緩存IP數(shù)據(jù)分組；提取分組中的目的主機(jī)的IP地址；計算目的主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)地址；用目的網(wǎng)絡(luò)地址查找路由表決定轉(zhuǎn)發(fā)路徑：如果目的網(wǎng)絡(luò)地址就是與輸入接口連接的網(wǎng)絡(luò)，則丟棄；如果目的網(wǎng)絡(luò)地址就是與輸出接口連接的網(wǎng)絡(luò)，則直接遞交；如果找到匹配項(xiàng)，則通過對應(yīng)接口轉(zhuǎn)發(fā)出去；如果有默認(rèn)路徑，則通過與默認(rèn)路徑對應(yīng)的接口轉(zhuǎn)發(fā)出去；未查到，丟棄該分組。比較：交換機(jī)也用查表的方法決定轉(zhuǎn)發(fā)路徑，但該表是“端口-MAC地址”表，存放的是端口與目的MAC地址之間的關(guān)系，要用幀中的MAC地址查表；而路由器中的路由表是“端口-網(wǎng)絡(luò)地址”表