毕业设计（论文）园区交换式网络的组建—接入层与汇聚层.doc

园区交换式网络的组建接入层与汇聚层 XXX摘 要局域网组建普遍采用包括核心层、汇聚层、接入层的三层交换网络模型其中三层交换和愕娜技术被广泛应用于各种网络中主机通过和这种结构的交换式局域网的连接，同外网进行通信和数据的交流。在每一层中都按照虚拟局域网对端口进行相应VLAN划分，以设立网关，方便对交换机不同VLAN的端口信息交流进行控制。核心层的高速转发的性能，为能够把在汇聚层所汇聚的网内大量数据和信息与外网进行安全快速的通信创造了条件。实现该性能， 需要在核心层交换机按照ARRP协议进行分组连接，按优先级的高低选定这层中即将用于和外网进行通信的交换机，以及作为备份的交换机，当然，这于整个通信过程来说是透明的，在整个系统看来它只是根据不同的VLAN选择了不同的ARRP组来对数据进行转发，其中的路由选择由核心层独立完成。关键词：交换机 ,路由器,三层交换，VLAN技术，ARRP分组，转发Park exchange network design and practiceAccess Layer，Distribution LayerAbstractThe local area network sets up generally uses including the core layer, the distribution layer, the access layer three exchanges network model, " Three exchange " Is widely applied with the VLAN technology in each kind of network Main engine through and this kind of structure exchange type local area network connection, Carries on the correspondence and the data exchange with the outside net. All defers to the virtual local area network in each to carry on the corresponding VLAN division to the port, sets up the gateway, and facilitates carries on the control to the switchboard different VLAN port information exchange. The core layer high speed retransmits the performance, for could in the net which gathered in the distribution layer institute the mass dates and the information with the outside net carries on the safe fast correspondence to create the condition. Realizes this performance, needs to carry on the grouping connection in the core layer switchboard according to the ARRP agreement, according to the priority height designated in this soon uses in with the outside net to carry on the correspondence the switchboard, as well as the backup switchboard, certainly, this to the entire course of communications said is transparent, in the overall system looked like it only was chooses the different ARRP group according to different VLAN to come the logarithm according to carry on retransmits, routing completed by the core layer independence.Key words: Switch,Router,Three exchanges ,VLAN(Virtual Local Area Network),ARRP Grouping，Retransmits目录1 绪 论12 课题背景22.1 题目来源22.2 园区交换式网络的目的22.2.1 什么是三层交换32.2.2 三层交换原理32.2.3 三层交换机种类42.3 交换式网络现状52.4 交换式网络的优势62.4.1容易配置和安装72.4.2换式局域网性能好72.4.3 提供点对点的通信72.4.4 高局域网网速与容量72.4.5 网络更加健壮92.4.6管理广播风暴102.4.7有效控制网络资源的访问102.4.8 分子网而不受地理位置的限制102.4.9易于管理和网络管理人员的学习103方案论证113.1企业校园网的主要要求113.2解决用户要求的现有方法123.3交换式网络应用的可行性134方案设计154.1 VLAN （Virtual Local Area Network）：164.2 管理交换网络中的冗余链路174.3 生成树协议STP184.4 配置STP、RSTP185方案模拟实现205.1 划分vlan225.2 给vlan 划分端口号255.3 设置spanning-tree275.4 汇聚层配置286结果分析326.1 接入层中相关设置的结果分析326.2 汇聚层中相关设置的结果分析36谢 辞40参考文献411 绪 论步入21世纪，科学技术突飞猛进，知识经济初见端倪，尤其是信息技术和网络技术的迅速发展和广泛应用，对社会的政治、经济、军事、科技和文化领域产生越来越深刻的影响，也正在改变着人们的生活、工作、学习和交流方式。在以计算机技术为代表的信息科技的发展更是日新月异，从各个方面影响和改变着我们的生活，而其中的计算机网络技术的发展更为迅速，已经渗透到了我们生活的各个方面，人们已经离不开计算机网络，并且随着因特网的迅速普及，给我们的学习与生活条件带来更大的方便，我们与外部世界的联系将更加的紧密和快速。 随着人们对于信息资源共享以及信息交流的迫切需求，促使网络技术的产生和快速发展，计算机网络的产生和使用为人类信息文明的发展带来了革命性的变化。园区交换式网络成为为互联网络中的重要组成部分。园区交换式网络中最明显的是校园网和企业网。校园网是为了学校的教学、管理、办公、信息交流和通讯等提供综合的网络环境。校园网的使用，使学校的教育、教学研究和管理工作跨上一个新台阶，同时也给学校的宣传，发展，提供了一个平台。企业网是为了企业管理公司内部部门、员工，方便企业获得市场信息、开展网上电子商务活动，进行信息交流和通讯等提供综合的网络环境。企业网方便了企业内部部门的信息交流，及是保护好企业的商业机密，使得企业内部不同部门之间既有信息的交流又有保护隔离措施。我们可以充分利用现有计算机资源，实现信息交流和软硬件资源的共享，实现学校办公、管理、教学的现代化和企业管理、开展商务活动、信息交流的现代化自1995年中国教育教研网（CERNET）建成后，校园网的建设已经进入到一个蓬勃发展的阶段。校园网的建成和使用，对于提高教学和科研的质量、改善教学和科研条件、加快学校的信息化进程，开展多媒体教学与研究以及使教学多出人才、科研多出成果有着十分重要而深远的意义。其主要包括各种局域网的技术思想、网络设计方案、网络拓扑结构、布线系统、Intranet/Internet的应用、网络安全，网络系统的维护等内容。2 课题背景21 题目来源近年来，随着计算机网络技术在的日益普及，企业、学校等网络化、信息化和智能化需求成为竞相角逐的热点。基础设施，其规模和应用水平已成为衡量企业和学校等综合实力的一个重要标志，校园网和企业网是由计算机、网络技术设备和软件等构成的为其教育教学和管理服务的集成应用系统，并可通过与广域网的互联实现远距离信息交流和资源共享。这种网络的建设应为学校和企业的教学、管理、日常办公、内外交流等各方面提供全面、切实的支持。应具备行政管理功能、资源信息功能、内外交流功能等。22 园区交换式网络的目的在局域网中，最为典型的两种局域网是校园网和企业网。就网络的体系结构而言，校园网与企业网都属于混合型网络。混合型网络也就是在局域网中，即使用对等网络体系结构又使用客户机-服务器网络体系结构。混合型网络将对等网络中工作组的最佳特性与基于服务器网络的性能、安全性、可靠性结合在一起。混合型网络有着诸多优点，但也有其缺点，其中，最为主要的缺点是：网络访问可能成为用户难以承担的负担。企业网在随着公司的增长，他们的网络也不断的扩大。现在，所有规模的公司都使用网络，以便雇员彼此通信和有效地工作，在有些公司中，日常工作可能需要位于世界上不同办公地点的同事之间的协作，他们就要求网络能支持数千名用户访问整个公司的信息。然而对于一个校园网来说几千甚至上万个结点也是平常规模。这样，企业网和校园网的网络体系结构及其需求使得我们在组建企业网与校园网时必然会考虑带宽问题。同时，由于企业从事的是商业活动，防止商业机密的泄漏是企业管理的重要一部分，因而信息安全对于企业来说尤为重要。校园网与企业网一样，作为一个学校或企业的内部局域网，它是由多个子网组成。企业网与校园网所不同的是：一个企业网可能分布在不同地理位置上，而且企业网内部不同子网可能相距甚远。但是校园网作为一个大的局域网，其内部的子网大多分布在同一个校园内，由于，校园网内部包括教研网络，故也存在信息安全问题，另外，在设计内部子网是，由于不同部门有可能出于不同地理位置上，当时在划分子网时却要划分在同一子网内部，这使得局域网的划分不需要考虑其主机所在的地理位置，也使得虚拟局域网技术的引入。从总体来说，无论是校园网还是企业网，即使各方面的需求都不一样，但都希望是高带宽，高安全性能的局域网。计算机与计算机或工作站与服务器进行连接时，除了使用连接介质外，还需要一些中介设备，如网桥、路由器或交换机等连接而成的。由于对局域网带宽不断增长的要求必须在以太网或令牌环网固定的10mbps或16mbps的带宽限制下，所以在一个典型的局域网设计中不同局域网段的数目正迅速性地增长着。交换式局域网，作为一种能通过增加网段提高局域网容量的技术，已经迅速地确立了它自己的地位。这是因为局域网交换机能够以较低的成本在多个网段提供高质量的报文传输服务。基于以上几点，现在几乎所有的校园网和企业网都采用交换式局域网。其中应用最多的是三层交换技术。简单地说，三层交换技术就是：二层交换技术三层转发技术。它解决了局域网中网段划分之后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。2.2.1 什么是三层交换三层交换（也称多层交换技术，或IP交换技术）是相对于传统交换概念而提出的。众所周知，传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层数据链路层进行操作的，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。简单地说，三层交换技术就是：二层交换技术三层转发技术。 三层交换技术的出现，解决了局域网中网段划分之后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。 2.2.2 三层交换原理 一个具有三层交换功能的设备，是一个带有第三层路由功能的第二层交换机，但它是二者的有机结合，并不是简单地把路由器设备的硬件及软件叠加在局域网交换机上。 其原理是：假设两个使用IP协议的站点A、B通过第三层交换机进行通信，发送站点A在开始发送时，把自己的IP地址与B站的IP地址比较，判断B站是否与自己在同一子网内。若目的站B与发送站A在同一子网内，则进行二层的转发。若两个站点不在同一子网内，如发送站A要与目的站B通信，发送站A要向“缺省网关”发出ARP(地址解析)封包，而“缺省网关”的IP地址其实是三层交换机的三层交换模块。当发送站A对“缺省网关”的IP地址广播出一个ARP请求时，如果三层交换模块在以前的通信过程中已经知道B站的MAC地址，则向发送站A回复B的MAC地址。否则三层交换模块根据路由信息向B站广播一个ARP请求，B站得到此ARP请求后向三层交换模块回复其MAC地址，三层交换模块保存此地址并回复给发送站A,同时将B站的MAC地址发送到二层交换引擎的MAC地址表中。从这以后，当A向B发送的数据包便全部交给二层交换处理，信息得以高速交换。由于仅仅在路由过程中才需要三层处理，绝大部分数据都通过二层交换转发，因此三层交换机的速度很快，接近二层交换机的速度，同时比相同路由器的价格低很多。2.2.3 三层交换机种类三层交换机可以根据其处理数据的不同而分为纯硬件和纯软件两大类。 （1）纯硬件的三层技术相对来说技术复杂，成本高，但是速度快，性能好，带负载能力强。其原理是，采用ASIC芯片，采用硬件的方式进行路由表的查找和刷新。 当数据由端口接口芯片接收进来以后，首先在二层交换芯片中查找相应的目的MAC地址，如果查到，就进行二层转发，否则将数据送至三层引擎。在三层引擎中，ASIC芯片查找相应的路由表信息，与数据的目的IP地址相比对，然后发送ARP数据包到目的主机，得到该主机的MAC地址，将MAC地址发到二层芯片，由二层芯片转发该数据包。 （2）基于软件的三层交换机技术较简单，但速度较慢，不适合作为主干。其原理是，采用CPU用软件的方式查找路由表。 当数据由端口接口芯片接收进来以后，首先在二层交换芯片中查找相应的目的MAC地址，如果查到，就进行二层转发否则将数据送至CPU。CPU查找相应的路由表信息，与数据的目的IP地址相比对，然后发送ARP数据包到目的主机得到该主机的MAC地址，将MAC地址发到二层芯片，由二层芯片转发该数据包。因为低价CPU处理速度较慢，因此这种三层交换机处理速度较慢。 23 交换式网络现状以太网交换机，英文为SW99vCH，也有人翻译为开关，交换器或称交换式集线器。计算机技术与通信技术的结合促进了计算机局域网络的飞速发展，从六十年代莫ALOHA的出现到九十年代中期1000MBPS交换是以太网的登台亮相，短短的三十年间经过从单工到双工，从共享到交换，从低速到高速，从简单到复杂，从昂贵到普及的飞跃。八十年代中后期，由于通信量的急剧增加，促使技术的发展，使局域网的性能越来越，最早的1MBPS的速率以广泛地被今天的100BASET和100CGANYLAN替代，但是，传统的媒体访问方法都局限于使大量的站点共享对一个公共传输媒体的访问，即CSMA/CD。九十年代初，随着计算机性能的提高及通信量的剧增，传统局域网已经愈来愈超出了自身的负荷，交换是以太网技术应运而生，大大提高了局域网的性能。与现在基于网桥和路由器的共享媒体的局域网图谱结构相比，网络交换机能显著的增加带宽。交换技术的加入，就可以建立地理位置相对分散的网络，使局域网交换机的每个端口可平行、安全、同事的互相传输信息，而且是局域网可以高度扩充。从网桥、多端口网桥到交换机，局域网交换技术的发展要追溯到两端口网桥。桥是一种存取转发设备，用来连接相似的局域网。从互联网络的结构来看，桥是属于DCE级的端到端的连接；从协议层次看，桥是在逻辑链路对数据帧进行存取转发；与中继器在第一层、路由器在第三层的功能相似。两端口网桥几乎是和以太网同时发展的。以太网交换技术是在多端口网桥的基础上与九十年代初发展起来的，实现OSI模型的下两层协议，与网桥有着千丝万缕的关系，甚至被业界人士成为许多联系在一起的网桥，因此现在的交换式技术并不是什么新的标准，而是现有技术的新应用而已，是一种改进了的局域网桥，与传统的网桥相比，它能提供更多的端口（488）、更好的性能、更强的管理功能以及更便宜的价格。现在某些局域网交换机也实现了OSI参考模型的第三层协议，实现简单的路由选择功能，目前很热的第三层交换就是指此。交换式局域网能通过增加网段提高局域网容量的技术，是过去互联网中常用到的以hub为基础设施共享式局域网所不能做到的。这是因为局域网交换机能够以较低的成本在多个网段提供高质量的报文传输服务。这正如以前的路由器，作为连接局域网段的互连设备曾大量替代了互连网桥，而现在交换机趋向于替代局域网中的路由器。交换机是工作在OSI第二层（数据链路层）的物理设备，它分割网络，形成多个冲突域段，可以很好的提升网络性能。网络设计涵盖许多方面的内容，大到网络所处的工作环境，小到安排每一段线路的实施。如果一个网络设计得合理，则会成为用户赖以生存和发展的动力源泉，否则会成为迈向成功的绊脚石。 类型网络速度一般利用率一般通信量最高利用率最高通信量共享式10Mbps局域网10Mbps50%5.0Mbps80%8.0 Mbps交换式10Mbps局域网10Mbps85%8.5 Mbps90%9.0 Mbps交换式全双工10Mbps局域网10Mbps190%19.0 Mbps190%19.0 Mbps共享式100Mbps局域网100Mbps50%50.0 Mbps80%80.0 Mbps交换式100Mbps局域网100Mbps85%85.0 Mbps90%90.0 Mbps表2-1 局域网10Mbps和100Mbps数据利用率的统计24 交换式网络的优势交换式网络建立在传统网络基础之上，能够为每个节点提供单独的可用带宽。网络中的每个节点直接连接到交换机的端口上，获得10Mbps/100Mbps的连接速度。交换式局域网中唯一需要添加的设备便是局域网交换机。交换式局域网有如下优点：2.4.1容易配置和安装交换式局域网保留现有网络的基础设施，只需将共享式集线器（HUB）改为交换机，大大节省了升级网络的费用。交换式局域网是由交换机和主机在一起组成的网络，由于交换机易于安装、配置和管理，所以交换式局域网容易安装并且容易配置。另外，由于交换式局域网使用大多数或全部的现有基础设施，所以当需要时还可追加更多的性能。2.4.2换式局域网性能好交换式局域网可在高速与低速网络间转换，实现不同网络的协同。目前大多数交换式以太网都具有100Mbps的端口，通过与之相对应的100Mbps的网卡接入到服务器上，暂时解决了10Mbps的瓶颈，成为网络局域网升级时首选的方案。另外，传统的共享网络环境中，网络性能会随着通信量和用户数目的增加而急剧降低。但在交换环境中避免了这种不足，这是因为冲突域只存在于发生通信的两个节点间。另外，交换式局域网还可以工作在全双工模式下，实现无冲突域的通信，大大超过传统网络连接速度，达到原来的200%。2.4.3 提供点对点的通信 交换式局域网中可实现用户之间点对点的通信，可以为每个节点提供单独的可用宽带，通信双方独享网络带宽，并且不受其它用户干扰。2.4.4 高局域网网速与容量现在互联网中局域网分为两种：交换式局域网和共享式互联网。1.交换式局域网:：是通过交换机将主机联接在一起。交换式局域网中计算机之间的通信是点对点式的，也就是它们之间任意两台或多台机子之间相互通信不会影响到其他机子通行，相对来说网络的传输速度很快，但是成本很好。2.共享式局域网：仅仅通过集线器将主机联接在一起。共享式网络连接各计算机设备的只是集线器（hub)所有机器共享同一带宽,在机器不多的情况下网络传输速度是很快的,但要是机子多与两百台后,网路的传输速度会变的非常的差,特别是在同时有大量的数据户传的网络中,就更为突出,所以一般建议,在机器不多于20台时用集线器组网,要是多于20台建议用交换机组网 。共享式网络在主机之间通信时处于无序的状态，当数据和用户数量超出一定的限量时，就会造成碰撞冲突，使网络性能衰退。而交换式网络则避免了共享式网络的不足，交换技术的作用便是根据所传递信息包的目的地址，将每一信息包独立地从端口送至目的端口,避免了与其它端口发生碰撞，提高了实际吞吐量。共享式以太网存在的主要问题是所有用户共享带宽，每个用户的实际可用带宽随网络用户数的增加而递减。这是因为当信息繁忙时，多个用户都可能同进“争用”一个信道，而一个通道在某一时刻只充许一个用户占用，所以大量的经常处于监测等待状态，致使信号在传送时产生抖动、停滞或失真，严重影响了网络的性能。集线器实际上是一个中继器，而中继器的主要功能是对接收到的信号进行整形再生放大，使被衰减的信号再生（恢复）到发送时的状态，以扩大网络的传输距离，而不具备信号的定向传送能力。而在交换式以太网中，交换机供给每个用户专用的信息通道，除非两个源端口企图将信息同时发往同一目的端口，否则各个源端口与各自的目的端口之间可同时进行通信而不发生冲突。交换机只是在工作方式上与集线器不同，其它的连接方式、速度选择等则与集线器基本相同。也正是交换机在工作方式上与集线器的不同，使得交换式局域网比共享式局域网容量更大，更适合用于大型局域网的组建。 实际应用中，网络各不相同，每个网络都有其特定的设计思想和应用需求。下面从实际当中抽象出一个网络模型如下图。对于左边的10Mbps共享式局域网，一般情况下，带宽利用率只有50%左右，即5Mbps。假如一个集线器实际连接用户数为10，则每个用户可获得的速度只有0.5Mbps。可以看出用户实际可利用的带宽与期望值相差较远。要想优化这种网络，提升它的性能，延长现有设备的利用年限，可以添加一台交换机更换掉原有的集线器，网络的性能便会被得到极大提升。如右图，当交换机工作在全双工模式下时，交换机与服务器之间的连接速度一般可达到19Mbps，而且不论它连接了多少个用户，每个用户可独享此带宽；当工作在交换方式时，服务器和交换机之间也可以达到8.5Mbps，每个用户也可以享用8.5Mbps的连接速度，满足自身工作需求。由此看来，在提升网络性能时适当更换设备可以获得一种质的飞跃。从中我们也可以看到交换式局域网比共享式局域网网速更高，性能更好。2.4.5 网络更加健壮随着交换技术在网络中的普遍应用，保证各种网络终端包括服务器在内的设备间正常通信成为一项重要任务，绝大多数情况下，我们在交换网络中采用交换设备之间多条链路连接，形成冗余连路来保证线路上的单点故障不会影响正常通信，现在在许多交换机或交换机设备组成的网络环境中，通常都是用一些备份连接，以提高网络的健全性、稳定性。备份连接也叫备份链路、冗余链路等。在主链路出故障时，备份链路自动启用，从而提高网络的整体可靠性。但是由于有冗余链路的存在，网络间就会出现广播风暴。一个数据帧或包被传输到本地网段 (由广播域定义)上的每个节点就是广播；由于网络拓扑的设计和连接问题，或其他原因导致广播在网段内大量复制，传播数据帧，导致网络性能下降，甚至网络瘫痪。这就是广播风暴。其实广播风暴多是出现在以hub连接的容易产生环形连接的局域网中，如果用路由器和交换机的话，由于路由器和交换机是树形连接设计的，并且通过设置VLAN（虚拟局域网），可以有效的防止广播风暴的产生。在校园网或企业网内部，路由器的主要作用是分隔子网。随着网络规模的不断扩大，局域网演变成以高速主干和交换机连接的多个子网所组成的校园网或企业网。在其中各个子网在逻辑上独立，而三层交换机就是唯一能够分隔它们的设备，它负责子网间的报文转发和广播隔离，在边界上的路由器则负责与上层网络的连接。2.4.6管理广播风暴传统的共享介质的以太网和交换式的以太网中，所有的用户在同一个广播域内，使得网络性能的下降，浪费可贵的带宽；而且对广播风暴的控制和网络安全感只能在第三层的路由器上实现。为了解决以太网的广播问题和安全性而提出VLAN协议它在以太网帧的基础上加了VLAN头，用VLAN ID把用户划分为更小的工作组，每个工作组就是一个虚拟局域网。虚拟局域网的好处是可以限制广播风暴范围，并能够形成虚拟工作组，动态管理网络。基于交换机的虚拟局域网能够为局域网解决冲突域、广播域、带宽问题，提高网络性能。2.4.7有效控制网络资源的访问在企业网或校园网中，由于地理位置和部门的不同，而对网络中相应资源就有着不同的权限要求，例如财务部和人事部的数据就不容许其他部门的人员看到或者侦听截取到，以提高数据的安全性。在普通二层设备上无法实现广播帧的隔离，只要人员在同一个基于二层的网络内，数据、资源就可能不安全。为了解决这个问题，我们利用VLAN技术限制不同工作组之间的用户二层之间互访。这样，就可以有效的控制网络资源的访问。2.4.8 分子网而不受地理位置的限制交换式局域网中VLAN技术允许网络管理者将一个物理的LAN逻辑地划分成不同的广播域（或称虚拟LAN，即VLAN），每一个VLAN都包含一组有着相同需求的计算机工作站，与物理上形成的LAN有着相同的属性。当由于它是逻辑地而不是物理地划分，所以同一个VLAN内的各个工作站无需被放置在同一个物理空间里，只有按照不同部门划分虚拟网，这样就可以满足在大众性企业网和校园网中，避免地理位置的限制来实现组织结构的合理划分部。2.4.9易于管理和网络管理人员的学习交换以太网是基于以太网的，只需了解以太网这种常规技术和一些少量的交换技术就可以很方便的被工程技术人员掌握和使用。3方案论证通过对交换机的配置，按照实际要需求来设置不同的VLAN，这需要VLAN间的通信，同时解决交换网络中的冗余链路，解决网络中的冗余链路问题我们需要生成树协议STP和快速生成树协议RSTP31企业校园网的主要要求校园网在学校的教学、科研和管理中发挥着越来越重要的作用。而企业网在企业的管理、开展商务活动、信息交流中发挥着越来越重要的作用。目前，网络应用遍及教学管理、信息服务、电子邮件等各个方面，成为学校日常办公、教学、科研以及对外交流必不可少的信息平台。也成为企业日常办公、管理、以及对外进行商务活动必不可少的信息平台在校园和企业中不同的部门之间需要有资源共享，有些部门之间不需要资源共享，这就需要我们设置不同的VLAN来划分网络，满足他们对资源共享的需求。今天,随着网络规模的不断扩大和应用需求的不断提高,特别是多媒体技术和产品的普及应用,使得网络传输图形、图象、声音以及活动视频信息的需求日益增长。用户不仅需要高带宽的交换网络，而且还要求：·可以灵活地对网络进行增加、移动和改变；·网络设备应具有即插即用的灵活性；·对网络广播流量的控制；·对多协议的支持；·网络运行要有安全保障；·操作不依赖局域网技术和拓扑结构；·提供向新技术过渡的方法；·完全兼容现有的网关、集线器、桥接器、路由器以及交换机(LAN交换机和ATM交换机)。 归纳起来可以用一句话表示:交换网络能帮助用户提高网络性能并简化网络的操作和管理。32解决用户要求的现有方法现在互联网中局域网分为两种：交换式局域网和共享式互联网。1交换式局域网是通过交换机将主机联接在一起。交换式局域网中计算机之间的通信是点对点式的，也就是它们之间任意两台或多台机子之间相互通信不会影响到其他机子通行，相对来说网络的传输速度很快，但是成本很好。2共享式局域网仅仅通过集线器将主机联接在一起。共享式网络连接各计算机设备的只是集线器（hub)所有机器共享同一带宽,在机器不多的情况下网络传输速度是很快的,但要是机子多与两百台后,网路的传输速度会变的非常的差,特别是在同时有大量的数据户传的网络中,就更为突出,所以一般建议,在机器不多于20台时用集线器组网,要是多于20台建议用交换机组网 。共享式网络在主机之间通信时处于无序的状态，当数据和用户数量超出一定的限量时，就会造成碰撞冲突，使网络性能衰退。而交换式网络则避免了共享式网络的不足，交换技术的作用便是根据所传递信息包的目的地址，将每一信息包独立地从端口送至目的端口,避免了与其它端口发生碰撞，提高了实际吞吐量。共享式以太网存在的主要问题是所有用户共享带宽，每个用户的实际可用带宽随网络用户数的增加而递减。这是因为当信息繁忙时，多个用户都可能同进“争用”一个信道，而一个通道在某一时刻只充许一个用户占用，所以大量的经常处于监测等待状态，致使信号在传送时产生抖动、停滞或失真，严重影响了网络的性能。集线器实际上是一个中继器，而中继器的主要功能是对接收到的信号进行整形再生放大，使被衰减的信号再生（恢复）到发送时的状态，以扩大网络的传输距离，而不具备信号的定向传送能力。而在交换式以太网中，交换机供给每个用户专用的信息通道，除非两个源端口企图将信息同时发往同一目的端口，否则各个源端口与各自的目的端口之间可同时进行通信而不发生冲突。交换机只是在工作方式上与集线器不同，其它的连接方式、速度选择等则与集线器基本相同。也正是交换机在工作方式上与集线器的不同，使得交换式局域网比共享式局域网容量更大，更适合用于大型局域网的组建。 如果网络中的计算机是通过集线器连接的，是共享式网络。如果将集线器换成交换机，便是交换式网络。33交换式网络应用的可行性随着网络交换机和路由器的推广，使得交换式网络的应用成为现实，以后的发展趋势需要更高的性能，五年来，网络的传输速度每年翻一番，几年前的主干网速度是155Mb/s，现在已经到了10Gb/s，两到三年内又会提高到40Gb/s。交换式局域网有如下特点：A网络实现需要使用局域网交换机。B保留现有的局域网基础设施，并且在保持网络结构基本不改变的情况下提升网络性能。C交换式局域网中可实现用户之间点对点的通信，通信双方独享网络带宽，并且不受其它用户干扰。D提供广泛的媒体支持，可以使用3类以上的双绞线或光纤。传统的共享网络环境中，网络性能会随着通信量和用户数目的增加而急剧降低。但在交换环境中避免了这种不足，这是因为冲突域只存在于发生通信的两个节点间。另外，交换式局域网还可以工作在全双工模式下，实现无冲突域的通信，大大超过传统网络连接速度，达到原来的200%。层次化结构设计也有一些缺点：出于对冗余能力的考虑和要采用特殊的交换设备，层次化网络的初次投资要明显高于平面型网络建设的费用。正是由分层设计的高额投资，认真选择路由协议、网络组件和处理步骤就显得极为重要。下面以第三层交换为例来评估其市场可行性：1) 该技术解决了人们希望解决的问题了吗？第三层交换技术所针对的问题是显著地改善路由特性的同时显著地降低路由的成本。这是随着网络需求的增长和变化，网络专业人员必设计第三层交换。2) 该技术是此问题的第一个解决方法吗？很明显，L 3 交换不是提供路由功能的第一种方法。早在十多年前路由器就已经得到应用，然而L 3 交换是在使路由性能显著增强的同时而使路由成本明显降低的第一种技术。3) 如果该技术不是第一个解决方法，它比其他解决方法明显优越吗？由于L 3 技术已经是第一了，所以这一标准在这儿不适用。4) 技术复杂程度对于所解决的问题来说是合适的吗？正如本书将要讨论的，L 3 交换的不同实现方法的技术复杂程度大不一样，网络专业人员的一个任务就是要确保他们所选择的实现方法具有适当的技术复杂程度。5) 该技术代表一种长远的解决方案吗？获得更丰富的路由功能的同时还要控制成本这一要求永远不会过时；另外，L 3 交换技术的一个基本特点，即在硬件中提供更多的功能是一长远的设计趋势。因此，我们相信第三层交换是一种长远的解决方案。6) 所有的技术细节适当吗？从总体上来说，这个问题的答案是否定的。一些厂家还没有产品发货出去；另外一些厂家发出的产品有严重的不足，如端口密集度低或者性能不足。另外，实现附加值功能（例如服务质量）的标准尚在拟订之中。但是我们相信目前一些可行的产品正在发送之中，而且市场也将很快成熟。7) 实施该技术需要付出很大的努力吗？对于这个问题的一个总的回答也是否定的，因为所需的努力程度与你所选择的L 3 交换的实现方法有关。例如，某些设备几乎无需什么努力就可以在网络中进行部署，因为设备能够自动获得其他网络部分的情况，而另外某些设备需要与路由器相似地安装和配置。8) 有没有明显的非技术风险？这里所指的风险往往与机构有关。由于第三层交换通常由部署路由器的同一机构来部署，所以我们看不到明显的非技术风险。4方案设计层次化网络设计在互联网组件的通信中引入了三个关键层的概念，这三个层次分别是：核心层（Core Layer）、汇聚层（Distribution Layer）和接入层（Access Layer）。接入层为用户提供对网络的访问接口，是整个网络的可见部分，也是用户与该网的连接场所。接入层特点：Ø 对汇聚层的访问控制和策略进行支持Ø 建立独立的冲突域Ø 建立工作组与汇聚层的连接汇聚层用于把大量接入层的路径进行汇聚和集中，并连接至核心层，同时在接入层和核心层之间提供协议转换和带宽管理。汇聚层特点：Ø 安全Ø 部门或工作组级访问Ø 广播/多播域的定义Ø 虚拟LAN（VLAN）之间的路由选择Ø 介质翻译在交换机组成的校园网络里所有主机都在同一个广播域内。通过VLAN技术可以对网络进行一个安全的隔离、分割广播域。VLAN20VLAN20VLAN10VLAN10VLAN30VLAN30 VLAN40VLAN4041 VLAN （Virtual Local Area Network）：VLAN是在一个物理网络上划分出来的逻辑网络。这个网络对应于OSI 模型的第二层网络。VLAN的划分不受网络端口的实际物理位置的限制。VLAN 有着和普通物理网络同样的属性。第二层的单播、广播和多播帧在一个VLAN内转发、扩散，而不会直接进入其他的VLAN之中。在一般的二层交换机组成的网络中，VLAN实现了网络流量的分割，不同的VLAN之间是不能直接通信的。如果要实现VLAN之间的通信必须借助路由来实现。一种是利用路由器： 另一种是借助具有三层功能的交换机：42 管理交换网络中的冗余链路随着交换技术在网络中的普遍应用，网络中的单点故障可导致网络的无法访问，在网络中提供冗余链路解决单点故障问题，冗余链路会造成网络环路,当交换网络中出现环路会产生广播风暴、多帧复制和MAC地址表不稳定等现象。严重影响网络正常运行。43 生成树协议STP生成树协议的作用是为了提供冗余链路，解决网络环路问题，实现了在交换网络中通过SPA（生成树算法）生成一个没有环路的网络，当主要链路出现故障时，能够自动切换到备份链路，保证网络的正常通信。选举根交换机（Root Bridge）1. 所有非根