【文章內(nèi)容簡介】 子網(wǎng)掩碼 ，只要是一串連續(xù)的 1（不少于 8個）和一串連續(xù)的 0就可以了（每段都是 8位）。如，這也是一段合法的 子網(wǎng)掩碼 。 子網(wǎng)掩碼 決定的是一個子網(wǎng)的計算機數(shù)目，計算機公式是 2的 m次方，其中，我們可以把 m看到是后面的多少個 0。如 ，那就是，后面有 8個 0，那 m就是 8， 子網(wǎng)掩碼 可以容納 2的 8次方（臺）電腦，也就是 256臺，但是有兩個 IP 是不能用的，那就是最后一段不能為 0和 255，減去這兩臺，就是 254臺 。 IP 子網(wǎng)劃分 子網(wǎng)的劃分，實際上就是設(shè)計 子網(wǎng)掩碼 的過程。 子網(wǎng)掩碼 主要是用來區(qū)分 IP 地址中的網(wǎng)絡(luò) ID和 主機 ID，它用來屏蔽 IP 地址的一部分，從 IP 地址中分離出網(wǎng)絡(luò) ID和主機南京郵電大學(xué) 20xx 級 畢業(yè)論文 12 4個十進制數(shù)組成的數(shù)值 中間用 .分隔，如 。若將它寫成二進制的形式為 :，其中為 1的位分離出網(wǎng)絡(luò) ID,為 0的位分離出 主機 ID，也就是通過將 IP 地址與子網(wǎng)掩碼進行 與 邏輯操作，得出網(wǎng)絡(luò)號。 例如，假設(shè) IP 地址為 ， 子網(wǎng)掩碼 為 ，則網(wǎng)絡(luò) ID為,主機 ID為 。計算機網(wǎng)絡(luò) ID的不同，則說明他們不在同一個物理子網(wǎng)內(nèi)，需通過 路由器 轉(zhuǎn)發(fā)才能進行數(shù)據(jù)交換。 每類地址具有默認(rèn)的 子網(wǎng)掩碼 :對于 A類為 ，對于 B類為 ，對于C 類為 。除了使用上述的表示方法之外，還有使用子網(wǎng)掩碼中 1的位數(shù)來表示的，在默認(rèn)情況下， A類地址為 8位， B類地址為 16位， C 類地址為 24位。例如， A類的某個地址為 ，這里的最后一個 8說明該地址的 子網(wǎng)掩碼 為 8位，而。 如果希望在一個網(wǎng)絡(luò)中建立子網(wǎng)，就要在這個默認(rèn)的 子網(wǎng)掩碼 中加入一些位，它減少了用于 主機地址 的位數(shù)。加入到掩碼中的位數(shù)決定了可以配置的子網(wǎng)。因 而，在一個劃分了子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中，每個地址包含一個 網(wǎng)絡(luò)地址 、一個子網(wǎng)位數(shù)和一個主機地址。 生成樹協(xié)議（ STP）技術(shù) 生成樹（ spanningtree protocol）可以在有物理環(huán)路的網(wǎng)絡(luò)中阻止 2 層環(huán)路的產(chǎn)生，如圖 41所示。生成樹協(xié)議能夠自動發(fā)現(xiàn)冗余網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械沫h(huán)路，保留一條最佳鏈路做轉(zhuǎn)發(fā)鏈路，阻塞其他冗余鏈路，并且在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化的情況下重新計算，保證所有網(wǎng)段的可達且無環(huán)路。 圖 41 STP 協(xié)議的作用 生成樹協(xié)議 STP 的運作過程 （ 1）根橋的選擇 南京郵電大學(xué) 20xx 級 畢業(yè)論文 13 圖 42 根橋的選擇 根橋的選舉的依據(jù)是網(wǎng)橋優(yōu)先級和網(wǎng)橋 MAC 地址組合成的橋 ID（ Bridge ID），橋ID最小的網(wǎng)橋?qū)⒊蔀榫W(wǎng)絡(luò)中的根橋。各網(wǎng)橋都以默認(rèn)配置啟動，在網(wǎng)橋優(yōu)先級都一樣（默認(rèn)優(yōu)先級是 32768）的情況下， MAC 地址最小的網(wǎng)橋成為根橋，它的所有端口的角色都成為指定端口，進入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)；其他的網(wǎng)橋均為非根橋。如圖 42 所示，兩個 網(wǎng)橋的優(yōu)先級是一樣，此時 Switch X的 MAC 地址較小，則為根橋； Switch Y為非根橋。 當(dāng)收到其他交換機發(fā)出的 BPDU并且其中包含比自己的橋 ID小的根橋 ID時，交換機將此學(xué)習(xí)到的具有最小橋 ID的交換機作為 STP 的根橋。 當(dāng)所有交換機都發(fā)出 BPDU后，具有最小橋 ID的交換機被選擇作為整個網(wǎng)絡(luò)的根橋。根橋選舉出以后，在正常情況下只有根橋每隔 2 秒鐘從所有指定端口發(fā)出 BPDU。 （ 2） STP 的端口類型的確定 圖 43 STP 的端口類型的確定 STP 的端口類型 包括指定端口、根端口以及阻塞端口三種。 （ 1） 指定端口的選擇規(guī)則： ① 根 橋上的端口均是指定端口； ② 每條鏈路上有且只有一個指定端口 DP； ③ 判斷：路徑開銷＋ BridgeID(優(yōu)先級＋ＭＡＣ地址 )； 其中，路徑開銷 =100M/鏈路帶寬；當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較復(fù)雜時，指定端口的確定要通過路徑開銷的大小來確定。 南京郵電大學(xué) 20xx 級 畢業(yè)論文 14 （ 2） 根端口、阻塞端口的選擇規(guī)則： ① 根端口是針對非根橋而言的； ② 每個非根橋上有且只有一個根端口 RP； ③ 根端口是到根橋最近的端口； 判斷：路徑開銷 ＋ BridgeID(優(yōu)先級＋ＭＡＣ地址 )+PortID 除了指定端口和根端口以外，剩余的端口就是阻塞端口，從而有效阻止了 2層環(huán)路的形成，保證了整個網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性。如圖 43所示。 其 中端口 ID有 1 字節(jié)端口優(yōu)先級與 1字節(jié)端口號組成。根路徑開銷為到達根橋所經(jīng)過的所有端口開銷的總和 。 圖 44 STP 的端口類型的產(chǎn)生 當(dāng)非根橋檢測到了環(huán)路的存在后，必須保留一條鏈路做轉(zhuǎn)發(fā)鏈路，阻塞掉其 他冗余鏈路，選擇轉(zhuǎn)發(fā)鏈路的方式為：首先選擇鏈路開銷最小的鏈路做轉(zhuǎn)發(fā)鏈路， 如果存在多條鏈路開銷相等且具有最小開銷的鏈路則選擇有最小轉(zhuǎn)發(fā)橋 ID的鏈路，如果存在多條橋ID相同的有最小鏈路開銷的鏈路則選擇有最小轉(zhuǎn)發(fā)端口 ID的鏈路。 如圖 44所示。 VLAN 技術(shù) VLAN 的定義 VLAN（ Virtual Local Area Network）即虛擬局域網(wǎng)，是一種通過將局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備邏輯地而不是物理地劃分成一個個網(wǎng)段從而實現(xiàn)虛擬工作組的新興技術(shù)。 VLAN 是為解決以太網(wǎng)的廣播問題和安全性而提出的一種協(xié)議，它在以太網(wǎng)幀的基礎(chǔ)上增加了 VLAN頭，用 VLAN ID 把用戶劃分為 更小的工作組，限制不同工作組間的用戶二層互訪，每個工作組就是一個虛擬局域網(wǎng)。虛擬局域網(wǎng)的好處是可以限制廣播范圍，并能夠形成虛擬工作組，動態(tài)管理網(wǎng)絡(luò)。 南京郵電大學(xué) 20xx 級 畢業(yè)論文 15 VLAN 是一個廣播域，其中的成員仿佛共享同一物理網(wǎng)段一樣。不同 VLAN 成員不能直接訪問。在 VLAN 中，劃分在同一廣播域中的成員并沒有任何物理或地理上的限制，它們可以連接到一個交換網(wǎng)絡(luò)中的不同交換機上。廣播分組、未知分組及成員之間的數(shù)據(jù)分組都被限定在 VLAN 之內(nèi)。 VLAN 的優(yōu)點 （ 1） 區(qū)段化：使用 VLAN 可將單一的交換架構(gòu)，一個廣播域分隔成多個廣播 域，相當(dāng)于分隔出物理上分離的多個單獨的網(wǎng)絡(luò)。即將一個網(wǎng)絡(luò)進行區(qū)段化，減少每個區(qū)段的主機數(shù)量，提高網(wǎng)絡(luò)性能。 （ 2） 靈活性： VLAN 配置、成員的添加、移去和修改都是通過在交換機上進行配置實現(xiàn)的。一般情況下無須更改物理網(wǎng)絡(luò)與增添新設(shè)備及更改布線系統(tǒng)，所以 VLAN 提供了極大的靈活性。 （ 3） 安全性：將一個網(wǎng)絡(luò)劃分 VLAN 后，不同 VLAN 內(nèi)的主機間通訊必須通過 3 層設(shè)備，而在 3 層設(shè)備上可以設(shè)置 ACL 等實現(xiàn)第 3 層的安全性，即 VLAN 間的通訊是在受控的方式下完成的。相對于沒有劃分 VLAN 的網(wǎng)絡(luò)，所有主機可直接通訊而言， VLAN 提供了較高的安全性。另外用戶想加入某一 VLAN 必須通過網(wǎng)絡(luò)管理員在交換機上進行配置才能加入特定 VLAN，相應(yīng)的提高了安全性。 VLAN 的應(yīng)用 每個 VLAN 相當(dāng)于一個物理上獨立的網(wǎng)橋，不同 VLAN 成員不能直接訪問。 VLAN 可以跨越交換機，不同交換機上相同 VLAN 的成員處于一個廣播域，可以直接相互訪問。由于VLAN 的劃分是基于交換機的物理端口，交換機從連接主機的某個端口上接收到一個數(shù)據(jù)幀，交換機知道這個數(shù)據(jù)幀是屬于哪個 VLAN 的。 但是對于連接 2臺交換機的鏈路而言，此鏈路需要承載不同 VLAN 的 數(shù)據(jù)，連接此鏈路的交換機的端口不屬于某個特定 VLAN。如果不對數(shù)據(jù)幀做標(biāo)記，交換機對從這樣的鏈路上接收到的數(shù)據(jù)幀將無法確定所屬的 VLAN。所以交換機將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到這樣的鏈路前必須對數(shù)據(jù)幀做標(biāo)記，即每一個數(shù)據(jù)幀都被加上了一個標(biāo)記，用來確定該分組所屬的VLAN。 VLAN 的標(biāo)記使交換機能夠?qū)碜圆煌?VLAN 上的業(yè)務(wù)流復(fù)用到一條 物理線路上。 如圖 45。 南京郵電大學(xué) 20xx 級 畢業(yè)論文 16 圖 45兩個交換機的 VLAN 連接 VLAN 間通信的路由選擇 （ 1）普通路由 按照傳統(tǒng)的建網(wǎng)原則，我們應(yīng) 該從每一個需要進行互通的 VLAN 單獨建立一個物理連接到路由器，每一個 VLAN 都要獨占一個交換機端口和一個路由器端口。，路由器上的路由接口和物理接口是一對一的對應(yīng)關(guān)系，路由器在進行 VLAN 間路由的時候就要把報文從一個路由接口轉(zhuǎn)發(fā)到另一個路由接口上，同時也是從一個物理接口上轉(zhuǎn)發(fā)到其他的物理接口上去。 （ 2） 單臂路由 如果路由器以太網(wǎng)接口支持 封裝可實現(xiàn)單臂路由的方式。單臂路由的概念在 VLAN 一章已經(jīng)介紹過，使用這種技術(shù)，可以使多個 VLAN 的業(yè)務(wù)流量共享相同的物理連接，通過在單臂路由的物理連接上傳遞打標(biāo)記 的幀將各個 VLAN 的流量區(qū)分開來。 在做 VLAN 間互通的時候，對于網(wǎng)絡(luò)中多個 VLAN，只需要共享一條物理鏈路。在交換機上配置連接到路由器的端口設(shè)置為 trunk 端口，在路由器上支持 封裝的以太接口設(shè)置多個子接口，將路由器的以太口子接口設(shè)置封裝類型為 dot1Q。指定此子接口與哪個 VLAN 關(guān)聯(lián)，既此子接口處于哪個 VLAN 的廣播域之中，然后將子接口的 IP 地址設(shè)置為此 VLAN 成員的缺省網(wǎng)關(guān)地址。 （ 3） 三層 /多層交換機方式 （路由交換機） 三層交換機使用硬件技術(shù)，采用巧妙的處理方法把二層交換機和路由器在網(wǎng)絡(luò)中的 功能集成到一個盒子里。所有三層交換機上可見的物理接口都是具有 2 層功能的端口（ port），其 3 層接口（ interface）可以通過配置創(chuàng)建。創(chuàng)建的 3層接口是基于 VLAN 的，既此 VLAN 的所有成員可直接訪問到的一個邏輯接口，其 IP 地址被配置為這個 VLAN 中其他所有主機的缺省網(wǎng)關(guān)地址。而對于三層交換機而言，在本交換機上基于 VLAN 創(chuàng)建的這些 3層接口被視為直連路由。這樣就提高了網(wǎng)絡(luò)的集成度，增強了轉(zhuǎn)發(fā)性能。 路由技術(shù) 路由的概念 南京郵電大學(xué) 20xx 級 畢業(yè)論文 17 路由器提供了將異構(gòu)網(wǎng)互聯(lián)的機制，實現(xiàn)將一個數(shù)據(jù)包從一個網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到另 一個網(wǎng)絡(luò)。路由 就是指導(dǎo) IP 數(shù) 據(jù)包發(fā)送的路徑信息。 在互聯(lián)網(wǎng)中進行路由選擇要使用路由器，路由器只是根據(jù)所收到的數(shù)據(jù)包頭的目的地址選擇一個合適的路徑（通過某一個網(wǎng)絡(luò)），將數(shù)據(jù)包傳送到下一個路由器，路徑上最后的路由器負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包送交目的主機。 路由協(xié)議原理 根據(jù)路由信息產(chǎn)生的方式和特點，也就是路由是如何生成的，路由可以被分為直連路由、靜態(tài)路由、缺省路由和動態(tài)路由等。 直連路由：路由器接口上配置的網(wǎng)段地址會自動出現(xiàn)在路由表中并與接口關(guān)聯(lián) ,這樣的路由叫做直連路由。直連路由是由鏈路層發(fā)現(xiàn)的。其優(yōu)點是自動發(fā)現(xiàn) 、開銷小；缺點是只能發(fā)現(xiàn)本接口所屬網(wǎng)段。 靜態(tài)路由：系統(tǒng)管理員手工設(shè)置的路由稱 之為靜態(tài)（ static） 路由，一般是在系統(tǒng)安裝時就根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的配置情況預(yù)先設(shè)定的，它不會隨未來網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改變自動改變。 缺省路由 ： 用來指明一些在下一跳沒有明確地列于路由表中的數(shù)據(jù)單元應(yīng)如何轉(zhuǎn)發(fā)。對于在路由表中找不到明確路由條目的所有的數(shù)據(jù)包都將按照缺省路由指定的接口和下一跳地址進行轉(zhuǎn)發(fā)。 動態(tài)路由協(xié)議 ： 動態(tài)路由可以自動學(xué)習(xí)和記憶網(wǎng)絡(luò)運行情況，在需要時自動計算數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴崖窂?。它適應(yīng)大規(guī)模和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的應(yīng)用。配置了動態(tài)路由 選擇協(xié)議后，動態(tài)路由協(xié)議通過交換路由信息，生成并維護轉(zhuǎn)發(fā)引擎所需的路由表。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變時動態(tài)路由協(xié)議可以自動更新路由表，并負(fù)責(zé)決定數(shù)據(jù)傳輸最佳路徑。 RIP 協(xié)議 RIP 協(xié)議是基于 BellmanFord 的距離矢量算法 (Distance Vector Algorithms)的， RIP 協(xié)議允許一條路徑最多包含 15個路由器 (經(jīng)過 15 個 )；在 RFC 1058 中有詳細(xì)描述；在網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生環(huán)路的情況下，可能要經(jīng)歷 710 分鐘才能達到收斂！ RIP 協(xié)議的工作過程：開始時， RIP 從每個啟用 RIP 協(xié)議的接口廣播 出帶有請求消息的數(shù)據(jù)包；接著， RIP 程序進入一個循環(huán)狀態(tài)，不斷地偵聽來自其他路由器的 RIP 請求或響應(yīng)消息，而接收請求的鄰居路由器則回送包含它們的路由表的響應(yīng)消息。 RIP 協(xié)議 的特點 ： 南京郵電大學(xué) 20xx 級 畢業(yè)論文 18 (1) 僅和相鄰的路由器交換信息。如果兩個路由器之間的通信不經(jīng)過另外一個路由器，那么這兩個路由器是相鄰的。 RIP 協(xié)議規(guī)定，不相鄰的路由器之間不交換信息。 (2) 路由器交換的信息是當(dāng) 前本路由器所知道的全部信息。即自己的路由表。 (3) RIP 支持水平分割、毒性逆轉(zhuǎn)和觸發(fā)更新等工作機制防止路由環(huán)路。 (4) 按固 定時間交換路由信息 。 南京郵電大學(xué) 20xx 級 畢業(yè)論文 19 第五章 小區(qū)網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 小區(qū)總體的拓?fù)鋱D如下： 圖 51 小區(qū)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D 小區(qū)