1、第第3章章 局域網技術及方案設計局域網技術及方案設計3.1 網卡. 集線器和交換機3.1.1 網絡接口卡網卡網絡接口卡（NIC -Network Interface Card）又稱網絡適配器 （NIA-Network Interface Adapter），簡稱網卡。網卡將計算機和網絡介質連接起來，把計算機接入到網絡中。網卡可以將計算機的并行數據轉換成串行數據傳送到纜線上，或將纜線上的串行數據轉換成并行數據傳送給計算機。 2. 網卡分類按帶寬劃分：10Mbps、100Mbps、10/100Mbps自適應、1000Mbps、10000Mbps等網卡。按接口類型劃分：粗纜接口（AUI）、細纜接口（B

2、NC）、雙絞線接口（RJ-45）等網卡。按總線類型劃分：ISA、EISA、PCI等網卡。3.1.2 中繼器和集線器中繼器中繼器（repeater，RP）是連接網絡線路的一種裝置，常用于兩個網絡節點之間物理信號的雙向轉發工作。 2. 集線器集線器（Hub）是中繼器的一種形式，區別在于集線器能夠提供多端口服務，也稱為多口中繼器。 （1）單中繼器網段集線器（2）多網段集線器（3）端口交換式集線器（4）網絡互聯集線器（5）交換式集線器3.1.3 以太網交換機和交換式以太網1. 交換機的主要特點交換機的主要特點是：所有端口平時都不連通。當工作站需要通信時，交換機能同時連通許多對的端口，使每一對相互通信的

3、工作站都能像獨占通信媒體那樣，進行無沖突地傳輸數據。通信完成后就斷開連接。圖3.1給出了共享介質局域網與交換式局域網的比較。2. 以太網交換機以太網交換機（LAN Switches）通常指用于以太局域網的第2層交換機。以太網交換機的工作原理是：當交換機從以太端口接收到一個數據幀后，檢測數據幀的源和目標MAC地址，然后與交換機的交換表進行比較 。以太網交換機與以太網集線器的區別是：（1）數據轉發給哪個端口，交換機基于MAC地址作出決定，集線器根本不做決定，而是將數據轉發給所有端口。數據在交換機內部可以采用獨立路徑，在集線器中所有的數據都可以在所有的路徑上流動。（2）集線器所有端口共享一個帶寬，交

4、換機每個端口有自己獨立的帶寬，互不影響。（3）集線器所有端口均是同一個沖突域，而交換機每個端口下是一個獨立的沖突域。3. 交換轉發方式（1）直通轉發（2）存儲轉發（3）碎片隔離式3.1.4 鏈路聚合和生成樹協議1. 鏈路聚合鏈路聚合是將兩臺交換機之間連接的兩條以上的物理鏈路綁定為一條邏輯鏈路，每條物理鏈路互相可以均衡負載，使兩臺交換機之間的帶寬成若干倍增長。 2. 生成樹圖3.2 擴展局域網如圖3.2所示的這類網絡拓撲結構，可能會產生幀無限制轉發的循環路徑。圖3.3 擴展局域網的生成樹3.1.4 交換機產品及其主要技術指標思科公司的交換機產品Cisco的交換機可以分為兩類：一類是固定配置交換機

5、，包括3500及以下的大部分型號，除了有限的軟件升級之外，這些交換機不能擴展；另一類是模塊化交換機，主要指4000及以上的機型，網絡設計者可以根據網絡需求，選擇不同數目和型號的接口板、電源模塊及相應的軟件。2. 交換機的技術指標（1）機架插槽數（2）擴展槽數（3）最大可堆疊數（4）10/100/1000兆/秒以太網端口數、ATM端口數、FDDI端口數（5）支持的網絡類型（6）背板帶寬（7）緩沖區大小（8）最大MAC地址表的值（9）最大電源數（15）三層交換能力（11）轉發機制（12）延時（13）管理功能（14）全雙工（10）支持的協議和標準3.1.5 交換機安裝與調試初步網管型交換機通常可以通

6、過兩種方法進行配置：一種是本地配置；另一種是遠程網絡配置兩種方式。 1物理連接物理連接圖3.4 交換機安裝示意圖2、軟件配置、軟件配置模式 訪問方法 提示符 退出方法 用途 User Exec 一般用戶模式開始一個進程 switch 鍵入“ logout”或“quit” 改變終端設置執行基本測試 顯示系統信息 Privileged Exec特權模式在一般用戶模式中鍵入“enable”命令 switch# 鍵入“ disable”退出 校驗鍵入的命令。該模式由密碼保護 VLAN DatabaseVLAN配置模式 在特權模式中鍵入“vlan database”命令 switch(vlan)# 鍵入

7、“ exit”，返回到特權模式配置 VLAN參數 Global Configuration全局配置模式在特權模式中鍵入“configure”命令 switch(config)# 鍵入“ exit”或“end”或按下“Ctrl-Z”組合鍵，返回至特權模式狀態 將配置的參數應用于整個交換機 Interface Configura-tion 端口配置模式在全局配置模式中，鍵入命令“interface ” switch(config-if)# 鍵入 exit返回至全局配置模式，按下“Ctrl-Z ”組合鍵或鍵入“end”，返回至特權模式為“ Ethernet interfaces”配置參數 Line

8、Configura-tion 線路配置模式在全局配置模式，中，為“line console”命令指定一行 switch(config-line)# 鍵入“ exit”返回全局配置模式，按下“Ctrl-Z ”或鍵入“end”，返回至特權模式為“ terminal line”配置參數 3.2 虛擬局域網VLAN的系統方案設計3.2.1 VLAN的概念虛擬局域網指的是在一個平面物理網絡上，根據用途、工作組、應用等邏輯劃分的局域網絡，與用戶的物理位置沒有關系。一個邏輯網絡稱為一個VLAN，一個VLAN是一個廣播域。圖3.5 VLAN劃分示意圖VLAN不僅可以按端口劃分，也可以按MAC地址劃分、按IP地

9、址劃分、按協議劃分等。（1）按MAC地址劃分VLAN的劃分基于設備的MAC地址，按需要將某些設備的MAC地址劃分在同一個VLAN中，交換機跟蹤屬于自己VLAN的MAC地址。（2）按IP地址劃分每個VLAN都和一段獨立的IP網段相對應，將IP網段的廣播域和VLAN一對一地結合起來。用戶可以在該IP網段內移動工作站而不會改變VLAN所屬關系，便于網絡管理。（3）按數據包網絡協議劃分VLAN按網絡層協議來劃分，將某種協議的應用劃分為一個VLAN，這種劃分會使一個廣播域跨越多個VLAN交換機。 圖3.7 一條Trunk鏈路可以通過多個不同ID號的VLAN3.3 三層交換機3.3.1 第三層交換采用虛擬

10、網有如下優勢：（1）控制網絡上的廣播風暴； （2）增加網絡的安全性； （3）集中化的管理控制； 路由器所起的作用是：（1）網段微化（2）網絡擁塞的控制（3）網絡的安全控制（4）子網(虛擬網)間互連采用路由器作為網絡的核心所產生的問題是：（1）路由器增加了3層路由選擇的時間，數據的傳輸效率低（2）增加、移動和改變節點的復雜性有增無減（3）路由器價格昂貴、結構復雜（4）增加子網/虛擬網的互連意味著要增加路由器端口，投資也增大。3.3.1 三層交換機的原理與特點1. 第三層交換機的工作原理（1）對于數據封包的轉發：如IP/IPX封包的轉發，這些有規律的過程通過硬件得以高速實現。（2）對于第三層路由：

11、如路由信息的更新、路由表維護、路由計算、路由的確定等功能，用優化、高效的軟件實現。2. 第3層交換機的特點從三層交換機的工作原理來看，三層交換機有以下特點：（1）2層和3層硬件的結合，實現了數據的高速轉發。（2）高效優化的路由軟件使路由過程簡單化。（3）僅有少部分數據經過路由選擇處理，大部分數據都是直接通過二層模塊高速轉發。3. 第三層交換機主要技術（3）快速IP（Fast IP）（2）標簽交換技術（Tag Switching）（1）IP交換（IP Switching）3.3.2 三層交換機安裝與調試初步1. 三層交換機產品舉例（1）Catalyst 3550系列（4）Catalyst 850

12、0 系列（3）Catalyst 6500系列（2）Catalyst 3750系列2. 安裝調試舉例 Cisco的VLAN實現通常是以端口為中心的。與節點相連的端口將確定它所駐留的VLAN。將端口分配給VLAN有兩種方式，即靜態分配和動態分配方式。 形成靜態VLAN的過程是將端口強制性地分配給VLAN的過程。 所謂動態VLAN，就是由端口決定自己屬于哪個VLAN。即先建立一個VLAN管理策略服務器（VLAN Membership Policy Server，VMPS），VMPS中包含一個文本文件，文件中存有與VLAN映射的MAC地址表。 形成靜態VLAN的過程是將端口強制性地分配給VLAN的過程

13、。即先在VTP （VLAN Trunking Protocol）Server上建立VLAN，然后將每個端口分配給相應的VLAN的過程。這是創建VLAN最常用的方法。 （2）配置中繼 （1）設置VTP DOMAIN（3）創建VLAN （4）將交換機端口劃入VLAN （5）配置三層交換 3.4 無線局域網技術1. 無線通信技術（1）擴頻技術（3）窄帶技術（2）紅外技術 所謂直接序列擴頻，是使用具有高碼率的擴頻碼序列，在發射端擴展信號的頻譜，而在接收端用相同的擴頻碼序列進行解擴，把信號進行還原。 跳頻技術是間斷跳躍使用多個頻點，當跳躍至某個頻點時，判斷該頻點是否有噪聲干擾，若無則傳輸信號，若有依據算

14、法跳至下一頻點繼續判斷。（2）安裝簡單、建設周期短2. 無線通信技術的應用特點無線通信技術的應用特點是：（1）移動性（5）容易將移動業務擴展到無線局域網平臺上。（6）無線局域網傳輸的信號可以跨越很寬的頻段，而且數據不容易被竊取。（4）能集成到已有的寬帶網絡（3）易擴展、易管理3. 無線通信技術的缺點無線局域網還存在一些不足之處，例如： （1）雖然無線局域網IEEE802.11a標準工作在5GHzU-NII頻帶時，物理層速率可達54 Mbps（IEEE802.11a芯片組在強化模式下，速率可達72Mbps），傳輸層可達25Mbps。采用正交頻分復用（OFDM）的獨特擴頻技術,可提供25Mbps的

15、無線ATM接口和10Mbps的以太網無線幀結構接口，但目前無線局域網還無法達到有線局域網的高帶寬。 （2）無線信號在空氣中傳輸會受到其他電信號的干擾，使無線局域網的穩定性不夠理想。3.4.2 WLAN工作原理及標準 1、無線局域網（WLAN）工作原理通常采用無線傳輸媒體的局域網稱為無線局域網。無線局域網的基礎仍然是傳統的有線局域網，只是在有線局域網的基礎上，通過無線集線器、無線接入點（ACCESS POINT，AP）、無線網橋、無線路由器、無線網卡等設備使無線通信得以實現。無線主機設備上網是通過無線網卡實現的。 2、無線局域網標準第一個被全球認可的無線局域網協議標準，是IEEE802.11協議標準。802.11協