第04章網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成與管理

第4章

集線器管理與交換機(jī)管理第4章集線器管理與交換機(jī)管理4.1集線器的管理4.2交換機(jī)的管理4.3虛擬局域網(wǎng)VLAN

4.4三層交換機(jī)4.1.1集線器概述

集線器〔Hub〕是中繼器的一種形式，它能夠提供多端口效勞，也稱為多口中繼器。4.1集線器的管理

4.1.2集線器的安裝與連接1．集線器常見端口〔1〕RJ-45接口 RJ45接口通常用于數(shù)據(jù)傳輸，共有八芯做成，最常見的應(yīng)用為網(wǎng)卡接口?！?〕BNC端口 BNC〔根本網(wǎng)絡(luò)卡〕接口是10Base2的接頭，即同軸細(xì)纜接頭?？梢愿艚^視頻輸入信號(hào)，使信號(hào)相互間干擾減少，且信號(hào)帶寬要比普通15針的D型接口大，可到達(dá)更佳的信號(hào)響應(yīng)效果。〔3〕AUI端口 AUI端口是用來(lái)與粗同軸電纜連接的接口，它是一種"D"型15針接口，這在令牌環(huán)網(wǎng)或總線型網(wǎng)絡(luò)中是一種比較常見的端口之一。4.1集線器的管理

4.1集線器的管理

〔4〕集線器堆疊端口 集線器堆疊是通過廠家提供的一條專用連接電纜，從一臺(tái)集線器的“UP〞堆疊端口直接連接到另一臺(tái)集線器的“DOWN〞堆疊端口。以實(shí)現(xiàn)單臺(tái)集線器端口數(shù)的擴(kuò)充。 堆疊中的所有集線器可視為一個(gè)整體的集線器來(lái)進(jìn)行管理，也就是說，堆疊中所有的集線器從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上可視為一個(gè)集線器。堆疊在一起的集線器在邏輯上作為一個(gè)集線器，不受5-4-3規(guī)那么的限制。圖4.1集線器堆疊端口2．集線器的安裝安裝支架的固定安裝在機(jī)柜中水平固定方式垂直固定方式3．集線器的堆疊和級(jí)聯(lián)〔1〕集線器的堆疊〔1〕集線器的堆疊〔2〕級(jí)聯(lián)圖4.3級(jí)聯(lián)4.1.310BASE-T和100BASE-Tx規(guī)那么1．10Mbit/s以太網(wǎng)中繼器規(guī)那么 10Mbit/s集線器在連網(wǎng)中繼擴(kuò)展中要遵循10BASE-T的5-4-3的黃金規(guī)那么：〔1〕一個(gè)網(wǎng)段最多只能分5個(gè)子網(wǎng)段〔每網(wǎng)段500m長(zhǎng)〕；〔2〕一個(gè)網(wǎng)段最多只能有4個(gè)中繼器；〔3〕一個(gè)網(wǎng)段最多只能有3個(gè)子網(wǎng)段含有PC；〔4〕另兩個(gè)網(wǎng)段除了作中繼器間鏈路外，不能接任何節(jié)點(diǎn)。5-4-3黃金規(guī)那么：2．100BASE-T中繼器規(guī)那么〔1〕所有雙絞線的長(zhǎng)度不超過100m〔按照EIA568規(guī)那么〕；〔2〕一個(gè)單獨(dú)的快速以太網(wǎng)可以有到2個(gè)Ⅱ類集線器；連接Ⅱ類集線器的上行鏈路電纜長(zhǎng)度不得超過5m；那么線纜安裝的總網(wǎng)絡(luò)直徑限制在205m。〔3〕一個(gè)單獨(dú)的快速以太網(wǎng)只能有一個(gè)Ⅰ類集線器；Ⅰ類集線器允許安裝兩段鏈路，兩段鏈路的總長(zhǎng)不能超過272m?！?〕I類和II類集線器在同一個(gè)快速以太網(wǎng)中不能同時(shí)使用。4．集線器的選型〔1〕根本型集線器〔2〕智能型集線器〔IntelligentHUB〕〔3〕模塊式集線器〔4〕堆疊式集線器〔StackableHUB〕4．集線器產(chǎn)品的選擇 選擇集線器時(shí)應(yīng)該注意以下原那么：〔1〕帶寬〔2〕端口數(shù)〔3〕LED指示燈〔4〕是否可以堆疊〔5〕外形尺寸〔6〕端口類型〔7〕綜合考慮品牌和性價(jià)比因素。4.2交換機(jī)的管理4.2.1交換轉(zhuǎn)發(fā)方式1．交換轉(zhuǎn)發(fā)方式〔1〕存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)〔StoreandForward〕 指交換機(jī)首先在緩沖區(qū)中存儲(chǔ)整個(gè)接收到的封裝數(shù)據(jù)包，然后使用CRC檢測(cè)法檢查數(shù)據(jù)包是否正確，如果正確，交換機(jī)便從地址表中尋找目的端口地址，地址得到后，即建立兩個(gè)端口的連接并開始傳輸數(shù)據(jù)。如果不正確，說明該數(shù)據(jù)中包含有一個(gè)或一個(gè)以上的錯(cuò)誤，那么將予以丟棄。4.2交換機(jī)的管理〔2〕直通模式 指交換機(jī)在接收到幀后，不進(jìn)行緩存和奇偶校驗(yàn)，而是直接轉(zhuǎn)發(fā)到目的端口。轉(zhuǎn)發(fā)反響時(shí)間非常短，同時(shí)也存在以下3方面的問題：轉(zhuǎn)發(fā)殘幀、轉(zhuǎn)發(fā)錯(cuò)誤幀和容易擁塞。4.2交換機(jī)的管理〔3〕準(zhǔn)直通轉(zhuǎn)發(fā)模式〔改進(jìn)的直通模式〕 是對(duì)直通轉(zhuǎn)發(fā)模式的一種簡(jiǎn)改進(jìn)〔采用一種特殊的緩存：FIFO〕，只轉(zhuǎn)發(fā)長(zhǎng)度至少為64B的幀，從而防止了殘幀的轉(zhuǎn)發(fā)。4.2交換機(jī)的管理2．生成樹協(xié)議〔SpanningTreepProtocol，STP〕生成樹標(biāo)準(zhǔn)的編號(hào)是IEEE802.1d。它通過生成生成樹保證一個(gè)的網(wǎng)橋在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲醒匾粋€(gè)環(huán)動(dòng)態(tài)工作。網(wǎng)橋與其他網(wǎng)橋交換BPDU〔BridgeProtocolDataUnit〕消息來(lái)監(jiān)測(cè)環(huán)路，然后關(guān)閉選擇的網(wǎng)橋接口取消環(huán)路;4.2交換機(jī)的管理生成樹算法可以自動(dòng)屏蔽掉網(wǎng)絡(luò)流量小的一條通路，阻止環(huán)路的產(chǎn)生，并且能夠在另一條路線不連通的時(shí)候啟用被屏蔽掉的那一條通路。因此，生成樹標(biāo)準(zhǔn)在交換機(jī)冗余設(shè)計(jì)中是必需的，也是必要的。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)立一個(gè)以某臺(tái)交換機(jī)的某個(gè)端口為根的生成樹，防止環(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)議到達(dá)收斂保護(hù)的目的。4.2交換機(jī)的管理生成樹協(xié)議4.2交換機(jī)的管理3．鏈路聚合 鏈路聚合技術(shù)亦稱主干技術(shù)〔Trunking〕或捆綁技術(shù)〔Bonding〕，其實(shí)質(zhì)是將兩臺(tái)設(shè)備間的數(shù)條物理鏈路“組合〞成邏輯上的一條數(shù)據(jù)通路，稱為一條聚合鏈路.4.2交換機(jī)的管理

聚合內(nèi)部的物理鏈路共同完成數(shù)據(jù)收發(fā)任務(wù)并相互備份。只要還存在能正常工作的成員，整個(gè)傳輸鏈路就不會(huì)失效。仍以上圖的鏈路聚合為例，如果Link1和Link2先后故障，它們的數(shù)據(jù)任務(wù)會(huì)迅速轉(zhuǎn)移到Link3上，因而兩臺(tái)交換機(jī)間的連接不會(huì)中斷。4.2.2局域網(wǎng)交換機(jī)分類1．普通分類方法 桌面型交換機(jī)〔DesktopSwitch〕、工作組交換機(jī)〔WorkgroupSwitch〕和園區(qū)網(wǎng)交換機(jī)〔CampusSwitch〕3類。2．根據(jù)架構(gòu)特點(diǎn)的分類方式 機(jī)架式、帶擴(kuò)展槽固定配置式和不帶擴(kuò)展槽固定配置式4.2.3交換機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)1．局域網(wǎng)交換機(jī)常見技術(shù)指標(biāo)〔1〕機(jī)架插槽數(shù)：〔2〕擴(kuò)展槽數(shù)〔3〕最大可堆疊數(shù)〔4〕支持的網(wǎng)絡(luò)類型〔5〕最大SONET端口數(shù)〔6〕背板吞吐量〔7〕MAC地址表大小〔8〕支持的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)2．局域網(wǎng)交換機(jī)的選購(gòu)〔1〕外型尺寸的選擇〔2〕可伸縮性〔3〕可管理性〔4〕端口帶寬及類型〔5〕VLAN技術(shù)〔6〕第三層交換功能4.2.4Cisco交換機(jī)簡(jiǎn)介 Cisco的交換機(jī)產(chǎn)品以“Catalyst〞為商標(biāo)，包含1900、2800、2900、3500、4000、5000、5500、6000、8500等10多個(gè)系列?？偟膩?lái)說，這些交換機(jī)可以分為兩類。 一類是固定配置交換機(jī)，另一類是模塊化交換機(jī)4.2.5交換機(jī)的啟動(dòng)和配置1．連接設(shè)備和啟動(dòng)終端仿真程序〔1〕連接到一個(gè)以太網(wǎng)端口〔2〕連接到控制臺(tái)端口2．交換機(jī)的啟動(dòng)3．命令行界面〔1〕用戶模式〔UserEXEC〕〔2〕特權(quán)模式〔PrivilegedEXEC〕〔3〕虛擬局域網(wǎng)配置模式〔VLANdataBase〕〔4〕全局配置模式〔Globalconfiguration〕〔5〕端口配置〔Interfaceconfiguration〕模式〔6〕線路配置〔Lineconfiguration〕模式4．幫助命令和命令的快速輸入5．根本配置〔1〕登錄〔2〕進(jìn)入配置模式〔3〕為交換機(jī)命名〔4〕設(shè)定訪問口令6．交換機(jī)端口的設(shè)置〔1〕進(jìn)入端口配置模式〔2〕給端口設(shè)置IP地址〔3〕為端口配置全雙工和端口描述〔4〕驗(yàn)證配置7．刪除已經(jīng)配置好的命令8．交換機(jī)的遠(yuǎn)程配置〔1〕Telnet方式〔2〕Web瀏覽器的方式4.2.6交換機(jī)的配置文件4.3虛擬局域網(wǎng)VLAN4.3.1VLAN的概念 虛擬局域網(wǎng)〔VirtualLocalAreaNetwork，VLAN〕是為解決以太網(wǎng)的播送問題和平安性而提出的一種協(xié)議，是與被定義的交換機(jī)端口相連的網(wǎng)絡(luò)用戶和資源的邏輯組合。1．VLAN的優(yōu)越性〔1〕增加了網(wǎng)絡(luò)連接的靈活性〔2〕控制網(wǎng)絡(luò)上的播送〔3〕增加網(wǎng)絡(luò)的平安性2．VLAN的劃分〔1〕靜態(tài)VLAN〔2〕動(dòng)態(tài)VLAN3．VLAN的實(shí)現(xiàn)〔1〕基于端口劃分的VLAN〔2〕基于MAC地址劃分VLAN〔3〕基于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議劃分VLAN〔4〕根據(jù)IP組播劃分VLAN〔5〕按策略劃分VLAN〔6〕按用戶定義、非用戶授權(quán)劃分VLAN4.3.2VLAN主干 虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要解決的主要問題是在虛擬網(wǎng)間如何通信。1．交換環(huán)境中的兩種連接類型〔1〕訪問連接〔2〕中繼連接2．VLAN標(biāo)識(shí)符和幀的鑒別2．VLAN標(biāo)識(shí)符和幀的鑒別3．交換機(jī)間鏈路〔ISL〕協(xié)議 ISL〔Inter-SwitchLink〕協(xié)議用于實(shí)現(xiàn)交換機(jī)間的VLAN中繼。4．虛擬中繼協(xié)議 虛擬中繼協(xié)議〔VirtualTrunkingProtocol，VTP〕也是Cisco創(chuàng)立的，但是現(xiàn)在已經(jīng)不為Cisco所私有。5．VTP域的3種模式 交換機(jī)的VTP配置有3種模式：效勞器、客戶和透明模式?！?〕效勞器模式〔ServerMode〕 VTP效勞器控制著它們所在域中VALN的生成和修改．所有的VTP信息都被通告在本域中的其他交換機(jī)，而且，所有這些VTP信息都是被其他交換機(jī)同步接收的．〔2〕客戶機(jī)模式〔ClientMode〕 VTP客戶機(jī)不允許管理員創(chuàng)立、修改或刪除VLAN。它們監(jiān)聽本域中其他交換機(jī)的VTP通告，并相應(yīng)修改它們的VTP配置情況．〔3〕透明模式〔TransparentMode〕VTP透明模式中的交換機(jī)不參與VTP．當(dāng)交換機(jī)處于透明模式時(shí)，它不通告其VLAN配置信息．而且，它的VLAN數(shù)據(jù)庫(kù)更新與收到的通告也不保持同步．但它可以創(chuàng)立和刪除本地的VLAN．不過，這些VLAN的變更不會(huì)傳播到其他任何交換機(jī)上．6．VLAN之間的路由使用單臂路由實(shí)現(xiàn)VLAN間的路由6．VLAN之間的路由使用三層交換機(jī)實(shí)現(xiàn)VLAN間的路由4.4三層交換機(jī)4.4.1三層交換的原理與特點(diǎn)

三層交換技術(shù)就是二層交換技術(shù)＋三層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。傳統(tǒng)的交換技術(shù)是在OSI網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)模型中的第二層——數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行操作的，而三層交換技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò)模型中的第三層實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)包的高速轉(zhuǎn)發(fā)。應(yīng)用第三層交換技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路由的功能，又可以根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)狀況做到最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)性能。4.4三層交換機(jī) 其原理是：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。假設(shè)目的站B與發(fā)送站A在同一子網(wǎng)內(nèi)，那么進(jìn)行二層的轉(zhuǎn)發(fā)。假設(shè)兩個(gè)站點(diǎn)不在同一子網(wǎng)內(nèi)，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)是三層交換機(jī)的三層交換模塊。當(dāng)發(fā)送站A對(duì)“缺省網(wǎng)關(guān)〞的IP地址播送出一個(gè)ARP請(qǐng)求時(shí)，如果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，那么向發(fā)送站A回復(fù)B的MAC地址。4.4三層交換機(jī) 否那么三層交換模塊根據(jù)路由信息向B站播送一個(gè)ARP請(qǐng)求，B站得到此ARP請(qǐng)求后向三層交換模塊回復(fù)其MAC地址，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，絕大局部數(shù)據(jù)都通過二層交換轉(zhuǎn)發(fā)，因此三層交換機(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。4.4三層交換機(jī)4.4.1三層交換的原理與特點(diǎn)除了優(yōu)秀的性能之外，三層交換機(jī)還具有一些傳統(tǒng)的二