交换机路由器的配置与管理2.ppt

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,交换机/路由器的配置与管理（第2版）作者：

冯昊黄治虎清华大学出版社,第2章规划设计交换式局域网,2.1局域网技术简介,2.1.1带宽共享式以太网络,带宽共享式以太网采用了载波侦听多路访问/冲突检测协议（CSMA/CD）来进行传输控制。

典型代表是总线型网络和以集线器为核心的星型网络。

在使用集线器的以太网中，集线器将很多以太网设备集中到一台中心设备上。

从本质上讲，以集线器为核心的以太网和总线型以太网无根本区别。

2.1局域网技术简介,2.1.1带宽共享式以太网络,1总线型结构的共享以太网使用同轴电缆，其中一个节点是网络服务器，其余节点是工作站。

缺点：

可靠性差。

2.1局域网技术简介,2.1.1带宽共享式以太网络,2星型结构的共享式以太网使用集线器以星型结构组网。

集线器：

工作在物理层。

将一个端口接收到的信号重复分发给其他端口来扩展物理介质。

2.1局域网技术简介,2.1.1带宽共享式以太网络,3冲突域与广播域的概念全部使用集线器所组成的网络，属于同一个冲突域和广播域。

全部使用二层交换机所组成的网络，如果没有划分VLAN，则属于同一个广播域，每一个交换机端口属于一个冲突域。

集线器和它所连接的设备组成了一个单一的冲突域。

2.1局域网技术简介,2.1.2网桥,使用集线器所组成的网络，属于同一个冲突域。

为隔离冲突域，出现了桥接技术。

网桥：

局域网与另一个局域网之间建立连接的桥梁。

利用网桥可隔离冲突域。

位于网桥两边的网络属于不同的冲突域。

2.1局域网技术简介,2.1.2网桥,网桥工作于数据链路层。

目前没有网桥实体设备，它是交换机的前身，交换机的任意两个端口，就相当于一个网桥。

利用网桥来连接局域网可缩小冲突域的范围，减少碰撞冲突的几率，提高网络通信的速度和效率。

网桥分类：

透明网桥、源路由选择网桥,2.1局域网技术简介,2.1.3交换式以太网络,分段：

将一个大型的以太网分割成两个或多个小型的以太网，段与段之间通过交换设备，可以将一段接收到的信息转发给另一段。

通过分段，使以太网的结点减少使冲突和碰撞几率更小，网络效率更高，且各段可按需要选择自己的网络速率，组成性价比更高的网络。

交换式以太网络：

以数据链路层的帧为交换单位，采用交换机设备，以星型组建的以太网络。

2.1局域网技术简介,2.1.3交换式以太网络,1交换机简介交换机相当于是一个多端口的网桥。

交换机的每一个端口，属于不同的冲突域，但属于同一个广播域。

交换机通过判断数据帧的目的MAC地址，从而将帧从合适的端口发送出去。

各端口独享带宽，并可实现全双工通信。

2.1局域网技术简介,2.1.3交换式以太网络,1交换机简介交换机为每个端口设立了独立的通道和带宽，每个端口的带宽是独享的。

对于100Mb/s的交换机，每个端口的通信速率可达100Mb/s。

集线器的端口带宽是共享的，对于100Mb/s的集线器，所有端口共享100Mb/s的带宽。

交换式以太网是目前最流行、最佳的组网方式。

2.1局域网技术简介,2.1.3交换式以太网络,2交换机工作原理交换机的工作原理是存储转发。

它将某个端口发送来的数据帧先存储下来，通过解析数据帧获得目的MAC地址，然后在交换机的端口与MAC地址对应表中查找目的主机所连接的交换机端口，找到后，直接将数据转发到该目的端口。

2.1局域网技术简介,2.1.3交换式以太网络,如果目的主机未在交换机的地址表中，则以广播方式将数据帧广播到所有的端口，接收到端口的回应后，会将该MAC地址和所对应的端口记忆学习下来，并将学习结果添加到MAC地址表中。

交换机的MAC地址表具有衰老期，以便定时更新MAC地址表。

2.1.4虚拟局域网,1虚拟局域网的诞生利用交换机组网，解决了冲突域的问题。

但利用二层交换机所构建的局域网络，整体属于同一个广播域。

一台主机发出的广播帧，将被所有主机收到。

当局域网中的主机数量较多时，易引起广播风暴。

广播帧会占用大量的网络带宽，必须想办法隔离和缩小广播域。

2.1.4虚拟局域网,要隔离广播域，可使用路由器来实现。

但路由器造价昂贵且受速度限制，于是诞生了虚拟局域网技术。

2虚拟局域网技术简介虚拟局域网是将局域网从逻辑上，根据需要划分为若干个子网的交换技术。

每一个子网即为一个VLAN。

2.1.4虚拟局域网,虚拟局域网是在二层交换机上实现广播域的划分和分隔。

所划分形成的一个VLAN，即属于一个广播域，不同的VLAN，分属于不同的广播域。

利用VLAN技术，就可将局域网分割为不同的网段。

2.2网络互联设备,网络互联设备主要是交换机和路由器。

它们属于网络的核心设备。

2.2.1交换机1交换机的分类2交换机的性能指标

（1）MppsMpps代表每秒可转发多少个百万数据包，其值越大，交换机的交换处理能力越强。

2.2网络互联设备,2交换机的性能指标

（2）背板带宽背板带宽是交换机的重要性能指标。

是指交换机各端口同时以最高速度工作时，所需的总带宽。

3交换机的功能指标4交换机的产品介绍交换机的主流厂商主要有Cisco、华为（Quidway）、华三（H3C）。

2.2网络互联设备,4交换机的产品介绍

（1）接入层交换机主要用于将用户主机接入网络，接入层交换机一般采用二层交换机。

Cisco接入层交换机早期型号有1900系列、2900系列、3500XL系列、2950系列。

目前主流系列为2960系列。

华为与华三的接入交换机型号较多。

4交换机产品介绍,

（2）汇聚层交换机汇聚层交换机一般采用三层交换机，位于楼宇配线间，用于汇聚和连接各接入层交换机，各接入层交换机的VLAN接口地址通常配置在汇聚层交换机中。

Cisco低端三层交换机目前主流产品为3560系列和3750系列。

Cisco中端三层交换机有4500系列和4900系列。

4交换机产品介绍,（3）核心层交换机高性能交换机，万兆核心交换机，模块化。

Cisco的核心层交换机主要是6500系列。

该系列提供有3插槽、6插槽、9插槽和13插槽的机箱供选择，其具体型号分别为6503、6506、6509、6513。

产品外观如下图所示：

4交换机产品介绍,Cisco6500系列核心交换机：

4交换机产品介绍,H3CS9500系列核心交换机：

4交换机产品介绍,华为的核心交换机主要有S6500系列、S7800系列和S8500系列。

S8500系列又细分为S8505、S8508和S8512三款产品。

2.2.2路由器,1路由器简介路由器主要用于网络的互联，可用于不同类型的网络的互联。

在局域网的边界，通常要使用路由器来实现与因特网的互联。

此时的路由器主要实现路由和网络地址转换（NAT）的功能，以实现代理局域网用户访问因特网。

2.2.2路由器,2路由器的接口类型由于路由器要连接不同类型的网络，因此，路由器提供了丰富的接口类型，以实现连接不同类型的网络。

在局域网中，常用的接口主要是以太网接口和高速同步串口（Serial）。

2.2.2路由器,3路由器产品介绍

（1）低端路由器Cisco早期的低端产品有2600系列，目前已被2800系列取代。

属于中小型企业路由器。

（2）中端路由器Cisco中端路由器主要有3系列和7系列的产品。

（3）高端路由器Cisco高端路由器有10000系列、12000系列、12400系列和XR12000系列等。

2.3网络安全设备,2.3.1防火墙防火墙通常布署在网络的边界，以保护网络不受到来自外网的攻击。

目前常用的防火墙属于IP包过滤式防火墙。

除具有IP包过滤功能外，还具有路由和网络地址转换功能。

防火墙通常有三个接口，即WAN、LAN和DMZ，分别用于连接因特网、本地局域网和服务器群。

有的防火墙还有IDS接口，用于连接入侵检测系统。

2.3网络安全设备,2.3.2入侵检测系统防火墙属于被动防御，IDS（入侵检测系统）属于主动防御系统，通常与防火墙联合使用。

IDS可对网络的传输进行实时监控、实时收集和分析网络事件，从中发现网络中是否有违反安全策略的行为或被攻击的迹象，从而发出警报或者采取主动反应措施。

2.4规划设计交换式园区网络,2.4.1网络的规划设计步骤

（1）用户需求分析

（2）考察园区楼宇分布与间距（3）规划设计网络拓扑结构图和综合布线系统（4）组织综合布线施工与验收（5）安装和调试网络设备（6）网络试运行，试运行结束后进行网络工程验收（7）对客户进行网络管理与维护培训，进入售后服务期,2.4规划设计交换式园区网络,2.4.2交换式局域网的规划设计方法目前，交换式局域网络采用交换机和路由器来构建，并采用三层交换式结构来组网。

1接入层接入层位于整个网络结构的最低层，接入层交换机用于连接最终用户，提供网络接入服务。

接入层交换机数量众多，一般采用二层交换机，位于楼宇配线间中。

2.4.2交换式局域网的规划设计方法,2汇聚层汇聚层交换机用于汇聚和交换接入层交换机的流量，提供VLAN间的互访，并上连至核心交换机。

汇聚层交换机与接入层交机都位于楼宇配线间中。

汇聚层交换机采用三层交换机。

VLAN的划分和VLAN间的相互通信，就是由汇聚层交换机来完成。

根据接入层交换机的数量，一幢楼一般使用一台或多台汇聚层交换机，这由接入层交换机的数量来决定。

2.4.2交换式局域网的规划设计方法,3核心层核心层交换机是整个网络的中心交换机，用于连接汇聚和交换来自各幢楼汇聚层交换机的流量。

核心交换机一般采用中、高端三层交换机，位于整个园区网络的中心机房。

核心交换机与各幢楼的汇聚层交换机的互联，通常采用多模光纤或单模光纤。

核心交换机向上再与路由器互联，路由器再与因特网互联，利用路由器的路由和网络地址转换功能，实现整个局域网络的代理上网。

2.4.3规划设计某高校大型局域网络,对于大、中型局域网络的规划设计，其设计方法和思路是相同的，对于大型局域网络，不外乎核心交换机和核心路由器的档次更高，主干线路的带宽要求要高一些，所使用的汇聚层和接入层交换机的数量要多一些。

2.4.3规划设计某高校大型局域网络,1网络建设任务

（1）网络基本情况某高校有A、B、C三个校区，A和C校区规模较大，B区规模较小。

A与B校区租用裸光纤实现互联，A与C校区因相距较远，采用MPLSVPN实现互联。

A和C校区均设置中心机房和因特网出口。

A区使用的公网地址段为：

61.186.202.32/27，网关地址为61.186.202.33/30。

2.4.3规划设计某高校大型局域网络,

（1）网络基本情况A区使用的教育网地址：

219.221.55.0/24，网关地址为：

219.221.55.1/30。

C区使用的公网地址段为：

222.177.150.128/27，网关地址为222.177.150.129/30。

（2）网络建设任务与性能要求三个校区实现互联互通，并能访问因特网。

校园网采用万兆核心，千兆主干，百兆交换到桌面。

2.4.3规划设计某高校大型局域网络,A区有电信公网和教育网两条因特网出口，出口带宽分别为100Mb/s和10Mb/s。

C区有一条因特网出口，带宽为100Mb/s。

C区访问教育网，通过A区的教育网出口进行访问。

2.4.3规划设计某高校大型局域网络,2选择核心网络设备

（1）设计方案说明

（2）选择核心交换机由于校园网络规模较大，选择使用华为的S8505交换机，配置双引擎、双冗余电源、48个千兆电口、24个千兆多模光口。

设备外观如下图所示：

2.4.3规划设计某高校大型局域网络,QuidwayS8505核心交换机：

2.4.3规划设计某高校大型局域网络,（3）选择核心路由器路由器使用华为的NE40-4高端路由器，并配置一块NAT转换板，以实现基于硬件的高速NAT转换。

QuidwayNE40外观如下图所示：

2.4.3规划设计某高校大型局域网络,QuidwayNE40外观如下图所示：

2.4.3规划设计某高校大型局域网络,3设计三层交换式网络拓扑结构网络拓扑结构图参见教材第58页。

4三层设备互联接口地址与接口规划

（1）三层设备如