网络设备选型（精） .doc

第四章 网络设备选型一个大型的网络系统可能涉及到各种各样的网络设备，根据网络需求分析和扩展性要求，选择合适的网络设备，是构建一个完整的计算机网络系统非常关键的一环。本章的学习目标： 了解交换机、路由器、防火墙、服务器等设备的性能指标和主流产品； 掌握交换机、路由器、防火墙、服务器等设备的选型方法和技巧； 了解宽带路由器、UPS、网络存储设备等的性能指标和主流产品； 掌握宽带路由器、UPS、网络存储设备等的选型方法和技巧； 了解网络操作系统和网络数据库的性能指标和主流产品； 掌握网络操作系统和网络数据库的选型方法和技巧。4.1 交换机及其选型4.1.1 交换机简介交换机（switch）是集线器的换代产品，其作用也是将传输介质的线缆汇聚在一起，以实现计算机的连接。但集线器工作在OSI模型的物理层，而交换机工作在OSI模型的数据链路层。交换机在网络中的作用主要表现在以下几方面：1. 提供网络接口交换机在网络中最重要的应用就是提供网络接口，所有网络设备的互联都必须借助交换机才能实现。主要包括：（1）连接交换机、路由器、防火墙和无线接入点等网络设备。（2）连接计算机、服务器等计算机设备。（3）连接网络打印机、网络摄像头、IP电话等其它网络终端。2. 扩充网络接口尽管有的交换机拥有较多数量的端口（如48口），但是当网络规模较大时，一台交换机所能提供的网络接口数量往往不够。此时，就必须将两台或更多台交换机连接在一起，从而成倍地扩充网络接口。3. 扩展网络范围交换机与计算机或其它网络设备是依靠传输介质连接在一起的，而每种传输介质的传输距离都是有限的，根据网络技术不同，同一种传输介质的传输距离也是不同的。当网络覆盖范围较大时，必须借助交换机进行中继，以成倍地扩展网络传输距离，增大网络覆盖范围。4.1.2 交换机的分类根据不同的标准，可以对交换机进行不同的分类。不同种类的交换机其功能特点和应用范围也有所不同，应当根据具体的网络环境和实际需求进行选择。1. 可网管交换机和傻瓜交换机以交换机是否可管理，可以将交换机划分为可网管交换机和傻瓜交换机两种类型。（1）可网管交换机图4.1 RJ-45控制端口也称智能交换机，它拥有独立的操作系统，且可以进行配置与管理。一台可网管的交换机在正面或背面一般有一个网管配置Console接口，现在的交换机控制台端口一般采用RJ-45端口，如图4.1所示。可管理型交换机便于网络监控、流量分析，但成本也相对较高。大中型网络在汇聚层应该选择可管理型交换机，在接入层视应用需要而定，核心层交换机则全部是可管理型交换机。（2）傻瓜交换机不能进行配置与管理的交换机称为不可网管交换机，也称傻瓜交换机。如果局域网对安全性要求不是很高，接入层交换机可以选用傻瓜交换机。由于傻瓜交换机价格非常便宜，被广泛应用于低端网络（如学生机房、网吧等）的接入层，用于提供大量的网络接口。2. 固定端口交换机和模块化交换机以交换机的结构为标准，交换机可分为固定端口交换机和模块化交换机两种不同的结构。（1）固定端口交换机固定端口交换机只能提供有限数量的端口和固定类型的接口（如100Base-T、1000Base-T或GBIC、SFP插槽）。一般的端口标准是8端口、16端口、24端口、48端口等。固定端口交换机通常作为接入层交换机，为终端用户提供网络接入，或作为汇聚层交换机，实现与接入层交换机之间的连接。如图4.2所示为Cisco Catalyst 3560系列固定端口交换机。如果交换机拥有GBIC、SFP插槽，也可以通过采用不同类型的GBIC、SFP模块（如1000Base-SX、1000Base-LX、1000Base-T等）来适应多种类型的传输介质，从而拥有一定程度的灵活性。（2）模块化交换机图4.2 Cisco Catalyst3560系列交换机 图4.3 Cisco Catalyst4503模块化交换机也称机箱交换机，拥有更大的灵活性和可扩充性。用户可任意选择不同数量、不同速率和不同接口类型的模块，以适应千变万化的网络需求。如图4.3所示为Cisco Catalyst 4503模块化交换机。模块化交换机大都具有很高的性能（如背板带宽、转发速率和传输速率等）、很强的容错能力，支持交换模块的冗余备份，并且往往拥有可插拔的双电源，以保证交换机的电力供应。模块化交换机通常被用于核心交换机或骨干交换机，以适应复杂的网络环境和网络需求。3. 接入层交换机、汇聚层交换机和核心层交换机以交换机的应用规模为标准，交换机被划分为接入层交换机、汇聚层交换机和核心层交换机。在构建满足中小型企业需求的LAN时，通常采用分层网络设计，以便于网络管理、网络扩展和网络故障排除。分层网络设计需要将网络分成相互分离的层，每层提供特定的功能，这些功能界定了该层在整个网络中扮演的角色。图4.4 Cisco Catalyst2960系列交换机（1）接入层交换机部署在接入层的交换机就称为接入层交换机，也称工作组交换机，通常为固定端口交换机，用于实现终端计算机的网络接入。接入层交换机可以选择拥有12个1000Base-T端口或GBIC、SFP插槽的交换机，用于实现与汇聚层交换机的连接。如图4.4所示为Cisco Catalyst 2960系列交换机。（2）汇聚层交换机部署在汇聚层的交换机称为汇聚层交换机，也称骨干交换机、部门交换机，是面向楼宇或部门接入的交换机。汇聚层交换机首先汇聚接入层交换机发送的数据，再将其传输给核心层，最终发送到目的地。汇聚层交换机可以是固定端口交换机，也可以是模块化交换机，一般配有光纤接口。与接入层交换机相比，汇聚层交换机通常全部采用1000Mbps端口或插槽，拥有网络管理的功能。如图4.5所示为Cisco 图4.5 Cisco WS-C3750G-24T-S交换机WS-C3750G-24T-S交换机。（3）核心层交换机图4.6 Cisco WS-C6509交换机部署在核心层的交换机称为核心层交换机，也称中心交换机。核心层交换机属于高端交换机，一般全部采用模块化结构的可网管交换机，作为网络骨干构建高速局域网。如图4.6所示为Cisco WS-C6509模块化交换机。4. 二、三、四层交换机根据交换机工作在OSI七层网络模型的协议层不同，交换机又可以分为第二层交换机、第三层交换机、第四层交换机等。（1）第二层交换机第二层交换机依赖于数据链路层的信息（如MAC地址）完成不同端口间数据的线速交换，它对网络协议和用户应用程序完全是透明的。第二层交换机通过内建的一张MAC地址表来完成数据的转发决策。接入层交换机通常全部采用第二层交换机。（2）第三层交换机第三层交换机具有第二层交换机的交换功能和第三层路由器的路由功能，可将IP地址信息用于网络路径选择，并实现不同网段间数据的快速交换。当网络规模较大或通过划分VLAN来减小广播所造成的影响时，只有借助第三层交换机才能实现。在大中型网络中，核心层交换机通常都由第三层交换机来充当。当然，某些网络应用较为复杂的汇聚层交换机也可以选用第三层交换机。（3）第四层交换机第四层交换机工作在传输层，通过包含在每一个IP数据包包头中的服务进程协议（例如HTTP用于传输Web，Telnet用于终端通信，SSL用于安全通信等）来完成报文的交换和传输处理，并具有带宽分配、故障诊断和对TCP/IP应用程序数据流进行访问控制等功能。由此可见，第四层交换机应当是核心层交换机的首选。5. 快速以太网交换机、吉比特以太网交换机和10吉比特以太网交换机依据交换机所提供的传输速率为标准，可以将交换机划分为快速以太网交换机、吉比特以太网交换机和10吉比特以太网交换机等。（1）快速以太网交换机快速以太网交换机是指交换机所提供的端口或插槽全部为100Mbps，几乎全部为固定配置交换机，通常用于接入层。为了保证与汇聚层交换机实现高速连接，通常配置有少量（14个）的1000Mbps端口。快速以太网交换机的接口类型包括：l 100Base-T双绞线端口；l 100Base-FX光纤接口。（2）吉比特以太网交换机吉比特以太网交换机也称千兆位以太网交换机，是指交换机提供的端口或插槽全部为1000Mbps，可以是固定端口交换机，也可以是模块化交换机，通常用于汇聚层或核心层。吉比特以太网交换机的接口类型包括：l 1000Base-T双绞线端口；l 1000Base-SX光纤接口；l 1000Base-LX光纤接口；l 1000Base-ZX光纤接口；l 1000Mbps GBIC插槽；l 1000Mbps SFP插槽。（3）10吉比特以太网交换机10吉比特以太网交换机也称万兆位以太网交换机，是指交换机拥有10Gbps以太网端口或插槽，可以是固定端口交换机，也可以是模块化交换机，通常用于大型网络的核心层。10吉比特以太网交换机接口类型包括：l 10GBase-T双绞线端口；l 10Gbps SFP插槽。6. 对称交换机和非对称交换机依据交换机端口速率的一致性为标准，可将交换机分为对称交换机或非对称交换机两类。（1）对称交换机在对称交换机中，所有端口的传输速率均相同，全部为100Mbps（快速以太网交换机）或者全部为1Gbps（吉比特以太网交换机）。其中，100Mbps对称交换机用于小型网络或者充当接入层交换机，1Gbps对称交换机则主要充当大中型网络中的汇聚层或核心层交换机。（2）非对称交换机非对称交换机是指拥有不同速率端口的交换机。提供不同带宽端口（例如100Mbps端口和1000Mbps端口）之间的交换连接。其通常拥有24个高速率端口（1Gbps或10Gbps）以及1248个低速率端口（100Mbps或1Gbps）。高速率端口用于实现与汇聚层交换机、核心层交换机、接入层交换机和服务器的连接，搭建高速骨干网络。低速率端口则用于直接连接客户端或其它低速率设备。4.1.3交换机的性能指标1. 转发速率转发速率是交换机的一个非常重要的参数。转发速率通常以“Mpps”（Million Packet Per Second，每秒百万包数）来表示，即每秒能够处理的数据包的数量。转发速率体现了交换引擎的转发功能，该值越大，交换机的性能越强劲。2. 端口吞吐量端口吞吐量反映交换机端口的分组转发能力，通常可以通过两个相同速率的端口进行测试，吞吐量是指在没有帧丢失的情况下，设备能够接受的最大速率。3. 背板带宽背板带宽是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。背板带宽体现了交换机总的数据交换能力，单位为Gbps，也叫交换带宽。一台交换机的背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强，但同时设计成本也会越高。4. 端口种类交换机按其所提供的端口种类不同主要包括三种类型的产品，它们分别是纯百兆端口交换机、百兆和千兆端口混和交换机、纯千兆端口交换机。每一种产品所应用的网络环境各不相同，核心骨干网络上最好选择千兆产品，上连骨干网络一般选择百兆/千兆混和交换机，边缘接入一般选择纯百兆交换机。5. MAC地址数量每台交换机都维护着一张MAC地址表，记录MAC地址与端口的对应关系，交换机就是根据MAC地址将访问请求直接转发到对应端口上的。存储的MAC地址数量越多，数据转发的速度和效率也就越高，抗MAC地址溢出供给能力也就越强。6. 缓存大小交换机的缓存用于暂时存储等待转发的数据。如果缓存容量较小，当并发访问量较大时，数据将被丢弃，从而导致网络通讯失败。只有缓存容量较大，才可以在组播和广播流量很大的情况下，提供更佳的整体性能，同时保证最大可能的吞吐量。目前，几乎所有的廉价交换机都采用共享内存结构，由所有端口共享交换机内存，均衡网络负载并防止数据包丢失。7. 支持网管类型 网管功能是指网络管理员通过网络管理程序对网络上的资源进行集中化管理的操作，包括配置管理、性能和记账管理、问题管理、操作管理和变化管理等。一台设备所支持的管理程度反映了该设备的可管理性及可操作性，现在交换机的管理通常是通过厂商提供的管理软件或通过满足第三方管理软件的管理来实现的。8. VLAN支持一台交换机是否支持VLAN是衡量其性能好坏的一个重要指标。通过将局域网划分为虚拟网络VLAN网段，可以强化网络管理和网络安全，控制不必要的数据广播，减少广播风暴的产生。由于VLAN是基于逻辑上连接而不是物理上的连接，因此网络中工作组的划分可以突破共享网络中的地理位置限制，而完全根据管理功能来划分。目前，好的产品可提供功能较为细致丰富的虚网划分功能。9. 支持的网络类型一般情况下，固定配置式不带扩展槽的交换机仅支持一种类型的网络，机架式交换机和固定配置式带扩展槽的交换机则可以支持一种以上类型的网络，如支持以太网、快速以太网、千兆以太网、ATM、令牌环及FDDI等。一台交换机所支持的网络类型越多，其可用性、可扩展性越强。10. 冗余支持冗余强调了设备的可靠性，也就是当一个部件失效时，相应的冗余部件能够接替工作，使设备继续运转。冗余组件一般包括管理卡、交换结构、接口模块、电源、机箱风扇等。对于提供关键服务的管理引擎及交换结构模块，不仅要求冗余，还要求这些部件具有“自动切换”的特性，以保证设备冗余的完整性。4.1.4主流交换机产品目前，在中国交换机市场上流行的交换机品牌种类繁多，不同品牌的交换机又包含多种不同型号的产品。根据互联网消费调研中心所作的2010-2011年中国交换机市场研究年度报告可以看出，2010年中国交换机市场上品牌关注度较高的交换机品牌分别是H3C、思科、TP-LINK和D-Link，其品牌关注度均超过10%，明显领先于其他品牌。而IP-COM、华为和腾达的品牌关注度虽然较为接近10%，但也与排名前四的品牌有一定差距，除以上品牌外，其他竞争者关注度均在2%以下。1. H3C交换机H3C交换机产品覆盖园区交换机和数据中心交换机，从核心骨干到边缘接入，共有10多个系列上百款产品，全部通过信息产业部（现在的工信部）、Tolly Group、MetroEthernet论坛以及IPv6 Ready等权威部门的测试和认证。其主要交换机产品包括H3C E126、H3C S1000、H3C S1200、H3C S1500、H3C S2100、H3C S3100、H3C S3600、H3C S5000、H3C S5100、H3C S5500、H3C S5600、H3C S5800、H3C S7500、H3C S7600、H3C S9500、H3C S12500等几个系列。用户常用的H3C交换机主要有S1016R-CN、S1224R-CN、S1526-CN、LS-2126-EI-ENT-AC、LS-3100-26TP-SI-H3、LS-3600-28TP-SI、S5120-28P-SI、S5500-24P-SI、S5800-32C、LS-7506E、S9508、S12508等。2. 思科交换机Cisco 的交换机产品以“Catalyst”为商标，包含1900、2800、2900、3500、4000、5000、5500、6000、8500等十多个系列。总的来说，这些交换机可以分为两类： 一类是固定配置交换机，包括3500及以下的大部分型号，比如1924是24口10Mbps以太网交换机，带两个100Mbps上行端口，除了有限的软件升级之外，这些交换机不能扩展；另一类是模块化交换机，主要指4000及以上的机型，网络设计者可以根据网络需求，选择不同数目和型号的接口板、电源模块及相应的软件。目前，网络集成项目中常见的Cisco交换机主要有1900系列、2900系列、3500系列、6500系列、8500系列等，它们分别使用在网络的低端、中端和高端。（1）低端产品Cisco典型的低端交换机产品主要是1900系列和2900系列。由于1900系列交换机仅能提供2个100M端口，因此接入层交换机逐渐被2900系列所取代。与1900相比，2900最大的特点是速度增加，其背板速度最高达3.2G，最多24个10/100Mbps自适应端口，所有端口均支持全双工通讯，使桌面接入的速度大大提高。2900系列交换机的产品型号主要包括WS-C 2912-XL、WS-C2918-24TT-C、WS-C2924-XL、WS-C2950G-24-EI-DC 、WS-C2960-24TT-L 等。需要说明的是，Cisco的低端交换机产品在交换机市场上并不占特别的优势，因为IP-COM、D-link等公司的产品具有更好的性能价格比。（2）中端产品Cisco中端交换机产品主要包括C3500系列、C3750系列、C4500系列、C4900系列。在Cisco中端交换机产品中，C3500系列和C3750系列最具代表性，使用也非常广泛。其中，比较常用的产品有C3560-24TS-S、C3560-24TS-E、C3560G-24PS-S、C3560-48TS-S、C3750-24TS-S、C3750G-24TS-E、C3750-24PS-S 、C3750G-24T-S 、C3750-48TS-S等。（3）高端产品Cisco的高端交换机产品主要用来满足园区主干网的高性能要求。目前，最为常用的是C6500系列和C8500系列。它们能够为园区网提供高性能、多层交换的解决方案，专门为需要千兆扩展、可用性高、多层交换的应用环境设计。 Catalyst 6500系列交换机具有3插槽、6插槽、9插槽和13插槽的机箱，Catalyst 8500系列交换机具有5插槽或13插槽的机箱，这两个系列交换机都具有端口密度大、速度快、多层交换、容错性能好等特点。 3. D-Link交换机友讯集团（D-Link）是国际著名网络设备和解决方案提供商，主要致力于局域网、宽带网、无线网、语音网、网络安全、网络存储、网络监控及相关网络设备的研发、生产和行销，其交换机产品主要包括DES-1000、DES-1100、DES-1200、DES-1500、DES-3000、DES-3200、DES-3400、DES-3500、DES-3600、DES-3800、DES-6500、DES-8500等几个系列。用户常用的D-Link交换机型号主要包括DES-1008D、DES-1016D、DES-1024D、DES-1226G、DIS-2024TG、DES-3326 SR、DES-3550、DES-3624I、DES-3828DC、DIS-5024T、DES-3528、DES-3828、DES-6500、DES-8510等。4. TP-LINK交换机TP-LINK全称是深圳市普联技术有限公司，是专门从事网络与通信终端设备研发、制造和行销的业内主流厂商，其产品线覆盖网卡、交换机、路由器、XDSL、无线以及防火墙等全系列网络产品，TP-LINK交换机产品主要包括TL-SF1000、TL-SG1000、TL-SG2200、TL-SL1200、TL-SL2200、TL-SL2400、TL-SL3400、TL-SL5400等几个系列。用户常用的TP-LINK交换机型号主要包括TL-SF1008+、TL-SF1016D、TL-SF1024S、TL-SG1024DT、TL-SL2226P、TL-SL3452等。5.IP-COM交换机IP-COM 是全球领先的终端网络通信设备供应商和网络解决方案提供商，主要从事局域网、无线网络、SOHO网络以及路由路、交换机、企业上网行为管理等商用级网络设备的研发、生产与销售，IP-COM 的交换机产品主要包括IP-COM F1000、IP-COM F1100、IP-COM F1200、IP-COM G1000、IP-COM G1200、IP-COM G2100、IP-COM G2200、IP-COM G3000、IP-COM G3100等几个系列。用户常用的IP-COM交换机型号主要包括IP-COM F1008+、IP-COM F1016、IP-COM F1024、IP-COM F1116、IP-COM G2124T、IP-COM G2224、IP-COM G3024、IP-COM G3124F等。6. 华为交换机华为是全球领先的电信解决方案供应商，华为产品和解决方案涵盖移动、核心网、局域网、电信增值业务和终端（UMTS/CDMA）等领域。华为交换机主要包括Quidway S2300、Quidway S2700、Quidway S3000、Quidway S3300、Quidway S3700、Quidway S5300、Quidway S5700、Quidway S9300等系列。用户常用的华为交换机型号主要包括S2326TP-EI、S2403H-HI、S2700-52P-EI-AC、S3328TP-EI（AC）、S3700-28TP-SI-AC、S5328C-EI-24S、S5700-24TP-SI-AC、S5700-28C-SI、S7802、S9306等。7. 锐捷交换机锐捷网络是业界领先的网络设备及解决方案的专业化网络厂商，其网络产品线覆盖交换、路由、软件、安全、无线、存储等多个应用领域。锐捷网络的交换机产品主要包括RG-S1800、RG-S1900、RG-S2000、RG-S2100、RG-S2300、RG-S2600、RG-S2900、RG-S3200、RG-S3500、RG-S3700、RG-S5700、RG-S6500、RG-S6800、RG-S7600、RG-S7800、RG-S8600、RG-S9600、RG-S18000等几个系列。其中，S1S2为接入交换机、S3S5为汇聚交换机、S6及以后为核心路由交换机。用户常用的锐捷交换机型号主要包括RG-S1850G、RG-S1926S+、RG-S1926S、RG-S2026F、RG-S2352G、RG-S2724G、RG-S3760-12SFP/GT、 RG-S5750-24GT/12SFP、RG-S6506、RG-S6810E、RG-S8610、RG-S9620等。8. 神码交换机神州数码网络（DCN）是国内领先的数据通讯设备制造商和服务提供商，为客户提供业界领先的以太网交换机、路由器、网络安全、应用交付、无线网络、IP融合通信、网络管理等产品。DCN的交换机产品主要包括DCS-1000、DCS-3600、DCS-4500、DCRS-5950、DCRS-6800等几个系列。用户常用的神码交换机型号主要包括DCS-1008D+、DCS-1024+（R2）、DCS-1024G+（R2）、DCS-3600-26C、DCS-4500-26T、DCRS-5950-28T-L（R3）、DCRS-6804、DCRS-6808等。4.1.5交换机的选购近年来，各网络产品公司纷纷推出了各种类型、功能齐全的交换机产品。在众多的品牌及各种档次的交换机市场中，到底选择什么样的交换机设备以满足用户的不同需求呢？功能需求和性价比是第一重要的。通常，在进行交换机产品选择时，应重点考虑如下几个方面的问题。1交换机的转发方式 数据包的转发方式主要分为“直通式转发”和“存储式转发”两种。由于不同的转发方式适应于不同的网络环境，因此，应当根据自己的需要作出相应的选择。直通转发方式由于只检查数据包的包头，不需要存储，所以切入方式具有延迟小，交换速度快的优点。但直通式转发存在可能转发出错的数据包、不能将速率不同的端口直接接通、容易出现丢包现象等三个缺点。存储转发方式在数据处理时延时大，但它可以对进入交换机的数据包进行错误检测，并且能支持不同速度输入输出端口间的切换，保持高速端口和低速端口间的协同工作，有效地改善网络性能。 低端交换机通常只提供一种转发模式，只有中高端产品才兼具两种转发模式，并具有智能转换功能，可根据通信状况自动切换转发模式。通常情况下，如果网络对数据的传输速率要求不是太高，可选择存储转发式交换机。反之，可选择直通转发式交换机。 2延时交换机的延时（Latency）也称延迟时间，是指从交换机接收到数据包到开始向目的端口发送数据包之间的时间间隔。这主要受所采用的转发技术等因素的影响，延时越小，数据的传输速率越快，网络的效率也就越高。特别是对于多媒体网络而言，较大的数据延迟，往往导致多媒体的短暂中断，所以交换机的延迟时间越小越好，当然延时越小的交换机价格也就越贵。3管理功能交换机的管理功能（Management）是指交换机如何控制用户访问交换机，以及系统管理人员通过软件对交换机的可管理程度如何。如果需要以上配置和管理，则须选择网管型交换机，否则只需选择非网管型的。目前几乎所有中、高档交换机都是可网管的，一般来说所有的厂商都会随机提供一份本公司开发的交换机管理软件，另外所有的交换机都能被第三方管理软件所管理。低档的交换机通常不具有网管功能，属“傻瓜”型的，只需接上电源、插好网线即可正常工作，但网管型价格要贵许多。4MAC地址数不同档次的交换机每个端口所能够支持的MAC地址数量不同。在交换机的每个端口，都需要足够的缓存来记忆这些MAC地址，所以缓存容量的大小就决定了相应交换机所能记忆的MAC地址数的多少。通常交换机只要能够记忆1024个MAC地址基本上就可以了，而一般的交换机通常都能做到这一点。所以，如果在网络规模不是很大的情况下，该参数无需太多考虑。当然越是高档的交换机能记住的MAC地址数也就越多，这在选择时要视所连接网络的规模而定。 5背板带宽交换机背板带宽越宽越好，高背板带宽的交换机在高负荷下能够提供更高速度的数据交换。由于所有端口间的通讯都需要通过背板来完成，所以背板所能够提供的带宽就成为端口间并发通讯时的总带宽。带宽越大，能够给各通讯端口提供的可用带宽越大，数据交换速度越快。因此，在端口带宽、延迟时间相同的情况下，背板带宽越大，交换机的传输速率则越快。 6端口带宽交换机的端口带宽目前主要包括10M、100M和1000M三种，但就这三种带宽又有不同的组合形式，以满足不同类型网络的需要。最常见的组合形式包括n×100Mm×10M、n×10100M、n×1000Mm×100M和n×1000M四种。其中“nm”是交换机的端口总和。当然这里的“n”与“m”可以是相同的，也可以是不同的，一般来说这“n”数要远比“m”数小。这种组合的交换机既可以作为小型廉价网络的中心节点，也可以用于大、中型网络中的工作组交换机。7光纤解决方案如果布线中必须选用光纤，则在交换机选择方案中可以有以下三种方案：其一是选择具有光纤接口的交换机；其二是在模块结构的交换机中加装光纤模块；最后一种就是加装光纤与双绞线的转发器。第一种性能最好，但不够灵活，而且价格较贵；第二种方案具有较强的灵活配置能力，性能也较好，但价格最贵；最后一种方案价格最便宜，但性能受影响较大。8. 交换机的外型尺寸如果网络规模较大，或已完成综合布线，工程要求网络设备集中管理，就应该选择19英寸宽的机架式交换器，否则可以选择桌面型的交换机，因为桌面型交换机具有更高的性能价格比。4.2 路由器及其选型4.2.1路由器简介路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，使不同的网络或网段能够相互“读”懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。路由器有两大主要功能，即数据通道功能和控制功能。数据通道功能包括转发决定、背板转发以及输出链路调度等，一般由特定的硬件来完成；控制功能一般用软件来实现，包括与相邻路由器之间的信息交换、系统配置、系统管理等。路由器是OSI七层网络模型中的第三层设备，当路由器收到任何一个来自网络中的数据包（包括广播包在内）后，首先要将该数据包第二层（数据链路层）的信息去掉（称为“拆包”），并查看第三层信息。然后，根据路由表确定数据包的路由，再检查安全访问控制列表；若被通过，则再进行第二层信息的封装（称为“打包”），最后将该数据包转发。如果在路由表中查不到对应MAC地址的网络，则路由器将向源地址的站点返回一个信息，并把这个数据包丢掉。具体工作过程如图4.7所示。A、B、C、D四个网络通过路由器连接在一起，现假设网络A中一个用户A1要向C网络中的C3用户发送一个请求信号，该信号传递的步骤如下：图4.7 路由器工作过程A1 A2 A3 A4B1 B2 B3 B4C1 C2 C3 C4D1 D2 D3 D4B5D5C5A5第1步：用户A1将目的用户C3的地址连同数据信息封装成数据帧，并通过集线器或交换机以广播的形式发送给同一网络中的所有节点，当路由器的A5端口侦听到这个数据帧后，分析得知所发送的目的节点不是本网段，需要经过路由器进行转发，就把数据帧接收下来。第2步：路由器A5端口接收到用户A1的数据帧后，先从报头中取出目的用户C3的IP地址，并根据路由表计算出发往用户C3的最佳路径。因为从分析得知到C3的网络ID号与路由器的C5端口所在网络的网络ID号相同，所以由路由器的A5端口直接发向路由器的C5端口应是信号传递的最佳途经。第3步：路由器的C5端口再次取出目的用户C3的IP地址，找出C3的IP地址中的主机ID号，如果在网络中有交换机则可先发给交换机，由交换机根据MAC地址表找出具体的网络节点位置；如果没有交换机设备则根据其IP地址中的主机ID直接把数据帧发送给用户C3。到此为止，一个完整的数据通信转发过程全部完成。从上面可以看出，不管网络有多么复杂，路由器其实所作的工作就是这么几步，所以整个路由器的工作原理基本都差不多。当然在实际的网络中还远比上图所示的要复杂许多，实际的步骤也不会像上述过程那么简单，但总的过程是相似的。4.2.2路由器的分类路由器发展到今天，为了满足各种应用需求，相继出现了各式各样的路由器，其分类方法也各不相同。1. 按性能档次划分按性能档次不同可以将路由器可分高、中和低档路由器，不过不同厂家的划分方法并不完全一致。通常将背板交换能力大于40Gbps的路由器称为高档路由器，背板交换能力在25Gbps40Gbps之间的路由器称为中档路由器，低于25Gbps的当然就是低档路由器了。当然这只是一种宏观上的划分标准，实际上路由器档次的划分不应只按背板带宽进行，而应根据各种指标综合进行考虑。以市场占有率最大的Cisco公司为例，12000系列为高端路由器，7500以下系列路由器为中低端路由器。图4.8 Cisco高、中、低档路由器产品如图4.8所示的左、中、右图分别为Cisco的高、中、低三种档次的路由器产品。2. 按结构划分图4.9 非模块化结构和模块化结构路由器产品从结构上划分，路由器可分为模块化和非模块化两种结构。模块化结构可以灵活地配置路由器，以适应企业不断增加的业务需求，非模块化的就只能提供固定的端口。通常中高端路由器为模块化结构，低端路由器为非模块化结构。如图4.9所示的左、右图分别为非模块化结构和模块化结构路由器产品。3. 从功能上划分 从功能上划分，可将路由器分为核心层（骨干级）路由器，分发层（企业级）路由器和访问层（接入级）路由器。 （1）骨干级路由器骨干级路由器是实现企业级网络互连的关键设备，其数据吞吐量较大，在企业网络系统中起着非常重要的作用。对骨干级路由器的基本性能要求是高速度和高可靠性。为了获得高可靠性，网络系统普遍采用诸如热备份、双电源、双数据通路等传统冗余技术，从而使得骨干路由器的可靠性一般不成问题。骨干级路由器的主要瓶颈在于如何快速地通过路由表查找某条路由信息，通常是将一些访问频率较高的目的端口放到Cache中，从而达到提高路由查找效率的目的。 （2）企业级路由器企业或校园级路由器连接许多终端系统，连接对象较多，但系统相对简单，且数据流量较小，对这类路由器的要求是以尽量方便的方法实现尽可能多的端点互连，同时还要求能够支持不同的服务质量。使用路由器连接的网络系统因能够将机器分成多个广播域，所以可以方便的控制一个网络的大小。此外，路由器还可以支持一定的服务等级（服务的优先级别）。由于路由器的每端口造价相对较贵，在使用之前还要求用户进行大量的配置工作，因此，企业级路由器的成败就在于是否可提供一定数量的低价端口、是否容易配置、是否支持QoS、是否支持广播和组播等多项功能。 （3）接入级路由器接入级路由器主要应用于连接家庭或ISP内的小型企业客户群体。 接入路由器要求能够支持多种异构的高速端口，并能在各个端口上运行多种协议。 4. 按所处网络位置划分 如果按路由器所处的网络位置划分，可以将路由器划分为“边界路由器”和“中间节点路由器”两类。边界路由器处于网络边界的边缘或末端，用于不同网络之间路由器的连接，这也是目前大多数路由器的类型，如互连网接入路由器和VPN路由器都属于边界路由器。边界路由器所支持的网络协议和路由协议比较广，背板带宽非常高，具有较高的吞吐能力，以满足各种不同类型网络（包括局域网和广域网）的互联。而中间节点路由器则处于局域网的内部，通常用于连接不同的局域网，起到一个数据转发的桥梁作用。中间节点路由器更注重MAC地址的记忆能力，需要较大的缓存。因为所连接的网络基本上是局域网，所以所支持的网络协议比较单一，背板带宽也较小，这些都是为了获得较高的性价比，适应一般企业的基本需求。5. 从性能上划分 从性能上分，路由器可分为线速路由器以及非线速路由器。所谓线速路由器就是完全可以按传输介质带宽进行通畅传输，基本上没有间断和延时。通常线速路由器是高端路由器，具有非常高的端口带宽和数据转发能力，能以媒体速率转发数据包；中低端路由器一般均为非线速路由器，但是一些新的宽带接入路由器也具备线速转发能力。4.2.3路由器的性能指标1. 吞吐量吞吐量是核心路由器的数据包转发能力。吞吐量与路由器的端口数量、端口速率、数据包长度、数据包类型、路由计算模式（分布或集中）以及测试方法有关，一般泛指处理器处理数据包的能力，高速路由器的数据包转发能力至少能够达到20Mpps以上。吞吐量包括整机吞吐量和端口吞吐量两个方面，整机吞吐量通常小于核心路由器所有端口吞吐量之和。 2. 路由表能力 路由器通常依靠所建立及维护的路由表来决定包的转发。路由表能力是指路由表内所容纳路由表项数量的极限。由于在Internet上执行BGP协议的核心路由器通常拥有数十万条路由表项，所以该项目也是路由器能力的重要体现。一般而言，高速核心路由器应该能够支持至少25万条路由，平均每个目的地址至少提供2条路径，系统必须支持至少25个BGP对等以及至少50个IGP邻居。 3. 背板能力 背板指的是输入与输出端口间的物理通路，背板能力通常是指路由器背板容量或者总线带宽能力，这个性能对于保证整个网络之间的连接速度是非常重要的。如果所连接的两个网络速率都较快，而由于路由器的带宽限制，这将直接影响整个网络之间的通信速度。所以一般来说如果是连接两个较大的网络，且网络流量较大，此时，就应格外注意一下路由器的背板容量，但如果是在小型企业网之间，一般来说这个参数就不太重要了，因为一般来说路由器在这方面都能满足小型企业网之间的通信带宽要求。背板能力主要体现在路由器的吞吐量上，传统路由器通常采用共享背板，但是作为高性能路由器不可避免会遇到拥塞问题，其次也很难设计出高速的共享总线，所以现有高速核心路由器一般都采用可交换式背板的设计。 4. 丢包率 丢包率是指