【正文】 學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2023年年 5月月橋接循環(huán) —— 透明網(wǎng)橋之大忌 l 使用透明網(wǎng)橋必須注意不可出現(xiàn) “橋接循環(huán) ”，即連接的任何兩個(gè) LAN間不可存在多條網(wǎng)橋路徑。否則要么出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信失敗，要么導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)阻塞（ congesting）。l 解決橋接循環(huán)問(wèn)題采用的方法是 “生成樹(shù)算法 ”（ STA， SpanningTreeAlgorithm）。它將冗余的路徑設(shè)置成阻塞狀態(tài)，提高了網(wǎng)絡(luò)循環(huán)連接的可用性，同時(shí)消除了橋接循環(huán)帶來(lái)的問(wèn)題。莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2023年年 5月月生成樹(shù)算法l 生成樹(shù)算法（ STA）和生成樹(shù)協(xié)議（ STP）是一種確保任何兩臺(tái)交換機(jī)（多口網(wǎng)橋）之間只有一條數(shù)據(jù)路徑的自動(dòng)配置算法。此協(xié)議也可進(jìn)一步增強(qiáng)為每個(gè) VLAN建立一個(gè)生成樹(shù)。它在提供路徑冗余和網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性的同時(shí)，保證網(wǎng)絡(luò)的無(wú)環(huán)路拓?fù)洹?STP允許在兩個(gè)或多個(gè)交換機(jī)中可以存在多條路徑，但同一時(shí)間只有一條路徑可以激活。其余的路徑將被置于阻塞模式。如果主路徑失敗，一條備選路徑將會(huì)從阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)從而重新建立交換機(jī)之間的連接。莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2023年年 5月月生成樹(shù)算法的原理l 生成樹(shù)算法利用了一個(gè)來(lái)自圖論的基本結(jié)論；對(duì)于那些由許多節(jié)點(diǎn)以及連接節(jié)點(diǎn)的邊組成的連通圖，存在一棵 “生成樹(shù) ”，它保證了圖的連通性，同時(shí)又沒(méi)有一個(gè)閉合環(huán)。莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2023年年 5月月【源路由網(wǎng)橋】l 其特點(diǎn)是由發(fā)送幀的源工作站負(fù)責(zé)路由選擇，每個(gè)源工作站都配置一張 “路由選擇表 ”。l 源路由網(wǎng)橋處理幀的技術(shù)原理可以歸納為：p 廣播路由選擇幀 （源站以廣播方式向目的站發(fā)送一個(gè)路由選擇幀，沿所有可能的路徑傳送，在傳送中，每個(gè)路由選擇幀都記下所經(jīng)過(guò)的路徑。）p 接收路由選擇幀 （當(dāng)路由選擇幀到達(dá)目的站后，就沿原路徑返回源站，帶回路由信息）p 生成路由選擇表 （源站從所有可能的路徑中按一定規(guī)則 —— 如最先發(fā)回路由選擇幀的路由或最小的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)等 —— 選擇一條最佳路由，記入本站的路由選擇表中）p 封裝源路由信息 （凡從這個(gè)源站向這個(gè)目的站發(fā)送的幀，其首部都封裝有源站所確定的路由信息）莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2023年年 5月月網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備（路由器）莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2023年年 5月月骨干路由器和接入路由器莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2023年年 5月月應(yīng)用示例莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2023年年 5月月網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備（路由器）l 路由器（ Router）是用于連接多個(gè)邏輯上分開(kāi)的網(wǎng)絡(luò)。邏輯網(wǎng)絡(luò)是指一個(gè)單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)或一個(gè)子網(wǎng)。當(dāng)數(shù)據(jù)從一個(gè)子網(wǎng)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)子網(wǎng)時(shí)，可通過(guò)路由器來(lái)完成。因此，路由器 具有判斷網(wǎng)絡(luò)地址和選擇路徑 的功能，它能在多網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)環(huán)境中建立靈活的連接，可用完全不同的數(shù)據(jù)分組和介質(zhì)訪問(wèn)方法連接各種子網(wǎng)。路由器是屬于網(wǎng)絡(luò)層的一種互聯(lián)設(shè)備，只接收源站或其他路由器的信息，它不關(guān)心各子網(wǎng)使用的硬件設(shè)備，但要求運(yùn)行與網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議相一致的軟件。l 路由器分本地路由器和遠(yuǎn)程路由器，本地路由器是用來(lái)連接網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的，如光纖、同軸電纜和雙絞線(xiàn)；遠(yuǎn)程路由器是用來(lái)與遠(yuǎn)程傳輸介質(zhì)連接并要求相應(yīng)的設(shè)備，如電話(huà)線(xiàn)要配調(diào)制解調(diào)器，無(wú)線(xiàn)要通過(guò)無(wú)線(xiàn)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)。莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2023年年 5月月路由器常識(shí)① 識(shí)別 IP地址② 特點(diǎn)：互連網(wǎng)絡(luò)之間 IP數(shù)據(jù)報(bào)的接收、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)路由器 =CPU+內(nèi)存 +路由協(xié)議 +（安全防火墻）③ 應(yīng)用不同網(wǎng)絡(luò)間信息的傳送（只送往已知網(wǎng)絡(luò)，不知就丟棄）內(nèi)外網(wǎng)隔離④ 分類(lèi)專(zhuān)用路由器普通計(jì)算機(jī)作路由器（配備 Windows2023等） Cisco公司是世界上最著名的路由器制造商。莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2023年年 5月月Router:GatewayinInterl 路由器在因特網(wǎng)界也被稱(chēng)為 “網(wǎng)關(guān) ”（ gateway）。其任務(wù)是管理子網(wǎng)之間或子網(wǎng)到因特網(wǎng)之間所進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)通信。客戶(hù)機(jī)上一般須設(shè)置一個(gè)默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的 IP地址，這樣當(dāng)一臺(tái)主機(jī)準(zhǔn)備向另一臺(tái)主機(jī)發(fā)送消息時(shí)，源主機(jī)在 IP數(shù)據(jù)包中加入了其自身的地址以及目標(biāo)主機(jī)的地址。當(dāng)主機(jī)準(zhǔn)備向不在本地網(wǎng)上的另一臺(tái)主機(jī)（根據(jù)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)和子網(wǎng)地址確定）發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)時(shí) —— 主機(jī)將檢查目標(biāo)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò) ID，并把它與本地路由表相比較 —— 主機(jī)就把數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)給它的默認(rèn)路由器（默認(rèn)網(wǎng)關(guān)），然后由該路由器負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到不同的網(wǎng)絡(luò)或另一臺(tái)路由器，直到該數(shù)據(jù)報(bào)到達(dá)最終目的地。如果沒(méi)指明默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，通信將被限制在該臺(tái)主機(jī)所在的本地網(wǎng)絡(luò)上。 l 具有路由功能的三層交換機(jī)也可以承擔(dān) “網(wǎng)關(guān) ”職能。莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2023年年 5月月路由器 和 網(wǎng)橋 的區(qū)別 l 如果網(wǎng)橋不知道下一個(gè)合適的目標(biāo)地址，它們就將幀送到除接收端口之外的所有活動(dòng)端口（這個(gè)過(guò)程叫做所謂 “flooding”——泛濫），而如果路由器不知道通往某個(gè)目標(biāo)地址的路由，它們就丟棄數(shù)據(jù)包并向源站點(diǎn)發(fā)回一個(gè)出錯(cuò)信息。由于功能擴(kuò)展，路由器要求更復(fù)雜的軟件（決定和控制數(shù)據(jù)包路由的協(xié)議）以及比討論網(wǎng)橋時(shí)所考慮的更廣泛的過(guò)濾數(shù)據(jù)庫(kù)。莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2023年年 5月月硬件路由器和軟件路由器l 路由器是網(wǎng)絡(luò)中的核心設(shè)備。硬件路由器是大家所熟悉的，最典型的就是 Cisco公司的系列路由器。軟件路由器是個(gè)新興的產(chǎn)品，比如 TinySoftware推出的 WinRoutePro軟件路由器， Visoft公司推出的 InterGateway軟件路由器等等。硬件路由器包括電源、內(nèi)部總線(xiàn)、主存、閃存、處理器和操作系統(tǒng)等。同時(shí)，它的內(nèi)部組件還包括專(zhuān)用網(wǎng)卡，用來(lái)處理各種各樣可能的連接。它的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（ IOS）中包含路由軟件，而軟路由器產(chǎn)品則是運(yùn)行在Windows系列的操作系統(tǒng)上。l 在安全性方面，如果將軟路由器安裝在一個(gè)非常 “干凈 ”的系統(tǒng)上，也就是說(shuō)，系統(tǒng)安裝有最新的維護(hù)程序和安全補(bǔ)丁，沒(méi)有安裝其他軟件，而且執(zhí)行 NAT，那么，軟路由器就能像所有其它 Cisco提供的硬路由器一樣安全可靠。NAT：網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2023年年 5月月交換機(jī)（ switch） 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2023年年 5月月CISCO6500交換機(jī)莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2023年年 5月月交換機(jī)（ switch） ① 數(shù)據(jù)鏈路層（二層）或網(wǎng)絡(luò)層（三層）設(shè)備② 特點(diǎn)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)中大量使用交換機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備。交換機(jī)提供：高速的數(shù)據(jù)交換能力增加網(wǎng)絡(luò)帶寬低的延遲時(shí)間和快速幀的傳送在 LAN中支持以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、 ATM、令牌環(huán)網(wǎng)等多種網(wǎng)型③ 應(yīng)用Intra內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)傳送控制莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2023年年 5月月交換機(jī)常識(shí)l 交換機(jī)更可以在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)上提供固定的帶寬給用戶(hù)以確保用戶(hù)傳送數(shù)據(jù)的質(zhì)量；其端口可以提供不同的傳輸速度；在傳送方式上可提供全雙工傳輸，提高了數(shù)據(jù)的傳送能力。l 交換機(jī)還提供了 VLAN功能，用于控制廣播風(fēng)暴和網(wǎng)絡(luò)管理。l 跟網(wǎng)橋相比，網(wǎng)橋所擁有的功能交換機(jī)都具備了，但交換機(jī)增加了 VLAN和三層交換功能，擁有更多的端口（網(wǎng)橋通常只有 2至 4個(gè)）和更高帶寬，而且可工作在網(wǎng)絡(luò)層（第三層）。l 交換機(jī)最重要的性能指標(biāo)是 “背板帶寬 ”（ Switching Fabric），即一臺(tái)交換機(jī)在背板處的最大帶寬。背板（backplane）則指交換機(jī)或集線(xiàn)器底板（ chassis）內(nèi)的總線(xiàn)或交換矩陣，所有通過(guò)該設(shè)備的流量至少要經(jīng)過(guò)背板一次。莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2023年年 5月月三種數(shù)據(jù)包傳送方式 l Cutthrough只檢查目的地址，一確認(rèn)即開(kāi)始傳送 (延遲最小，無(wú)檢錯(cuò)功能）l FragmentFree（ ModifiedCutthrough）傳送時(shí)會(huì)檢查是否有沖突發(fā)生，并可過(guò)濾大部分錯(cuò)誤（中等延遲）。l StoreandForward接收端口將傳送來(lái)的整個(gè)數(shù)據(jù)包完整接收下來(lái)后存儲(chǔ)在緩沖區(qū)中，然后進(jìn)行檢錯(cuò)，只有完好的數(shù)據(jù)包才能得以向目的地址轉(zhuǎn)發(fā)。 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2023年年 5月月交換機(jī)類(lèi)型l 第二層交換機(jī) —— 多端口網(wǎng)橋解決方法：使用 VLAN技術(shù)（基于物理端口或 MAC地址，管理不便）l 第三層交換機(jī)基于硬件實(shí)現(xiàn)路由功能（路由轉(zhuǎn)發(fā)速度和帶寬于比路由器可高出數(shù)十倍甚至更多）；支持 IP（ VLAN管理方便）。莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2023年年 5月月L2andL3Switchesl 所謂 “二層交換機(jī) ”，簡(jiǎn)言之，就是它能識(shí)別MAC層的信息（能夠剝離并處理包含 MAC地址的幀信息）；所謂 “三層交換機(jī) ”，簡(jiǎn)言之，就是它不僅能識(shí)別 MAC層的信息（能夠剝離并處理包含 MAC地址的幀信息），而且能識(shí)別 IP層的信息（能將剝離并處理包含 IP地址的數(shù)據(jù)報(bào)信息）。還有所謂 “四層交換機(jī) ”，其含義由此類(lèi)推。莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2023年年 5月月Switch:routerl 我校校園網(wǎng)使用的核心交換機(jī)是具有交換機(jī)和路由器雙重功能的三層千兆位以太網(wǎng)交換機(jī)。它們象傳統(tǒng)的交換機(jī)一樣在第 2層工作，只根據(jù) MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)或丟棄數(shù)據(jù)包。它們也象傳統(tǒng)的路由器一樣工作在第 3層，使用網(wǎng)絡(luò)層的信息將數(shù)據(jù)包路由到其他路由器、交換式網(wǎng)絡(luò)或最終站點(diǎn)上。l 不過(guò)，與傳統(tǒng)的路由器不同的是，常規(guī)的路由器將路由表保存在軟件中，使用 CPU查找和保持這些地址。而三層交換機(jī)往往通過(guò)使用 ASIC技術(shù)，將路由表保存在硬件中，從而獲得 “線(xiàn)速 ”路由（所謂 “線(xiàn)速 ”，指電信號(hào)能達(dá)到的最大傳輸速度），其速率幾乎 10倍于常規(guī)的路由器。莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心莆田學(xué)院