网管员必读——网络组建(第2版)第四章.ppt

第四章网络设备的安装与连接 本章要介绍交换机 路由器和防火墙三种主要网络设备的基本连接方式 机架式设备的各种安装方法 各设备的主要网络接口类型 交换机的级联 堆栈扩展连接技术 以及路由器与广域网设备之间的连接方式 本章重点 常见的网络连接规则和连接电缆长度限制机架式设备的机柜安装路由器的主要接口类型交换机的级联和堆栈技术及连接方法路由器的广域网设备连接方法 4 1网络设备的安装 4 1 1设备的机柜安装机架式设备一般与其他设备一起安装在标准的机柜中 国际标准机柜从宽度上大致可分19英寸 23英寸和24英寸三类 根据安装设备数量的不同 可以选择不同高度的机柜 机柜的高度通常以U作为单位 U其实就是Unit 单元 的意思 1U 1 75英寸 机柜的具体安装步骤参见书中介绍 4 1 2设备的桌面和墙面安装如果要将设备安装在桌面上 可先将安装支架固定在桌面上 这种安装方式要注意有两种不同的安装方向 一种是让集线器水平放置的水平安装方式 另一种是让集线器垂直放置垂直安装方法 具体安装方法参见书中介绍 4 2网络设备的总体连接方法和电缆长度限制 1 主要网络设备的作用交换机在局域网中的作用就是集中连接各种网络设备 这其中包括服务器 工作站计算机 路由器 网络打印机 网络存储设备等 是局域网中应用最多也是最常见的一种网络设备 路由器则是用来连接不同的网络和子网的 防火墙是用来保护网络安全的 主要是通过限制外部网络对内部网络的访问来实现的 2 总体连接方法以上三种主要网络设备在网络中必须相互连接在一起组成一个统一的网络 但它们的连接又有相应的规则 不可以随便乱连 它们总的连接方法是 交换机 防火墙 路由器 如下图所示 当然 下图所示的结构也不是完全不能改变的 在一些网络应用中需要调换路由器与防火墙的位置 如在采用防火墙作为VPN隧道的起始点或者终止点的VPN通信中 则支持VPN的防火墙必须在路由器的后面 否则外部网络发起的VPN通信最终无法通过路由器到达内部网络 3 连接电缆长度限制各种连接电缆长度限制参见书中表4 1 1000Base SX网络的光纤长度限制参见书中表4 2 4 3网络设备的主要接口 4 3 1局域网交换机的主要接口局域网交换机是用来进行局域网连接的 所以它只有局域网接口 没有广域网接口 而且由于现在的局域网主要是双绞线或光纤以太网类型 所以原来的粗同轴电缆AUI接口和细同轴电缆BNC接口在交换机中已基本不见了 取而代之的全是RJ 45双绞线接口或SC光纤接口 另外 对于网管型交换机还有一个用于本地配置的Console 控制台 端口 具体参见书中介绍 4 3 2路由器的主要接口路由器相对交换机和防火墙来说 接口类型多了许多 有用于防火墙或内部局域网交换机的局域网端口 一般也是RJ 45双绞线以太网端口 有用于连接各种广域网的对应类型接口 当然同样有用于本地配置的Console接口 具体也请参见书中介绍 4 3 3防火墙的主要接口防火墙通常只采用RJ 45双绞线以太网接口 至少有两个 通常是3个以上 4 4交换机连接技术 交换机主要涉及到三种连接技术 级联 堆叠和群集 4 4 1交换机级联级联扩展模式是最常见的一种端口和距离扩展方式 目前常见的交换机的级联根据交换机的端口配置情况又有两种不同的连接方式 如果交换机备有Uplink 级联 端口则可直接采用这个端口进行级联 不过要注意 在这种级联方式中 上一层交换机所采用的仍是普通以太网端口 只是下层交换机要采用专门的Uplink端口 这种级联方式性能比较好 因为级联端口的带宽通常是比较高的 但交换机间的连接网线必须是直通线 不能采用交叉线 而且每段网线不能超过100m 另有一种级联方式是互连的两台交换机都通过普通端口进行连接 这种方式的性能稍差 因为下级交换机的有效总带宽实际上就相当于上级交换机的一个端口带宽 不过 在这种级联方式中要求采用交叉双绞线 同样单段长度不能超过100m 两种级联方式如下图所示 级联扩展模式是以太网扩展端口应用中的主流技术 它通过使用统一的网管平台实现对全网设备的统一管理 如拓扑管理和故障管理等等 级联模式也面临着挑战 当级联层数较多 同时层与层之间存在较大的收敛比时 边缘节点之间由于经历了较多的交换和缓存 将出现一定的时延 解决方法是汇聚上行端口来减小收敛比 提高上端设备性能或者减少级联的层次 在级联模式下 为了保证网络的效率 一般建议层数不要超过四层 如果网络边缘节点存在通过广播式以太网设备如HUB扩展的端口 由于其为直通工作模式 不存在交换 不纳入层次结构中 4 4 2交换机堆栈连接 堆栈扩展模式是目前在以太网交换机上扩展端口使用较多的另一类技术 是一种非标准化技术 各个厂商之间不支持混合堆栈 堆栈模式为各厂商制定 前面介绍的级联模式主要是为了解决连接距离过长和扩展端口这两方面的矛盾 而此处的堆栈扩展模式则主要是解决扩展端口和扩展带宽两方面的问题 因为堆栈通常是几台交换机堆叠在一起 采用专用堆栈电缆进行连接的 如下图所示 当多个交换机堆栈连接在一起时 其作用就像一个模块化交换机 堆叠在一起的交换机可以当做一个单元设备来进行管理 也就是说 堆栈中所有的交换机从拓扑结构上可视为一个交换机 交换机堆栈技术采用了专门的管理模块和堆栈连接电缆 这样做的好处是 一方面增加了用户端口 能够在交换机之间建立一条较宽的宽带链路 这样每个实际使用的用户带宽就有可能更宽 只有在并不是所有端口都在使用的情况下 另一方面多个交换机能够作为一个大的交换机 便于统一管理 交换机堆栈与级联不一样 必须使用专门的端口 而且并不是所有交换机都支持堆栈 因为一台交换机既可能要与上一层交换机连接 又可能要与下一层交换机连接 所以支持堆栈的交换机都有两个用于堆栈的接口 分别标为UP和DOWN 不同的可堆栈交换机也是有堆栈级数限制的 不可以无限制堆栈 低档交换机一般只允许4级以下 而高档交换机则可能允许更多级数 如3COM和Cisco高级交换机可支持8个交换机的堆栈 4 4 3交换机集群技术 Cisco公司推出的交换机集群技术可以看成是堆栈和级联技术的综合 这种技术可以将分布在不同地理范围内的交换机逻辑地组合到一起 可以进行统一的管理 具体的实现方式就是在集群之中选出一个Commander 管理者 而其他的交换机处于从属地位 由Commander统一管理 交换机集群技术最多支持16台交换机 可以提供多达16 48个端口 思科的Catalyst3500XL系列交换机中的Catalyst3512XL Catalyst3524XL和Catalyst3508GXL三个型号均可以成为Commander 而对于被管理者2900和1900系列均可以加入交换机集群 目前3Com公司的一些交换机产品 如SuperStack3Switch4400也具有类似的集群功能 它是采用一种称为 堆栈范围内的链路聚合 技术实现的 具体技术参见书中介绍 4 4 4光纤端口的级联 光纤主要被用于核心交换机和骨干交换机之间连接 或被用于骨干交换机之间的级联 需要注意的是 光纤端口均没有堆叠的能力 只能被用于级联 1 光纤跳线的交叉连接所有交换机的光纤端口都是2的倍数个 分别用于信号的收 发 当然 光纤跳线也必须是2的倍数根 否则端口之间将无法进行通讯 当交换机通过光纤端口级联时 必须将光纤跳线两端的收发对调 当一端接 收 时 另一端接 发 同理 当一端接 发 时 另一端接 收 2 光纤跳线及光纤端口类型光纤跳线分为单模光纤和多模光纤 交换机光纤端口 跳线都必须与综合布线时使用的光纤类型相一致 也即如果综合布线时使用的多模光纤 那么交换机的光纤接口就 必须执行1000Base SX标准 也必须使用多模光纤跳线 如果综合布线时使用的单模光纤 那么交换机的光纤接口就必须执行1000Base LX LH标准 也必须使用单模光纤跳线 另外 相互连接的光纤端口的类型必须完全相同 或者均为多模光纤端口 或者均为单模光纤端口 一端是多模光纤端口 而另一端是单模光纤端口 将无法连接在一起 3 传输速率与双工模式与双绞线标准1000Base T不同 1000Base SX 1000Base LX LH和1000Base ZX光纤标准均不能支持自适应 不同速率和双工工作模式的端口将无法连接并通讯 因此 要求相互连接的光纤端口必须拥有完全相同的传输速率和双工工作模式 既不可将1000Mbps的光纤端口与100Mbps的光纤端口连接在一起 也不可将全双工模式的光纤端口与半双工模式的光纤端口连接在一起 否则 将导致连通性故障 以上具体内容参见书中介绍 4 4 5堆叠和级联的区别 级联是通过交换机的某个端口与其它交换机相连的 如使用一个交换机Uplink口到另一个的普通端口 而堆叠是通过交换机的背板连接起来的 是一种建立在芯片级上的连接 优点是不会产生瓶颈的问题 堆叠 Stack 和级联 Uplink 是多台交换机连接在一起的两种方式 它们的主要目的是增加端口密度 但它们的实现方法是不同的 简单地说 级联可通过一根双绞线在任何网络设备厂家的交换机之间 集线器之间 或交换机与集线器之间完成 而堆叠只有在自己厂家的设备之间 且此设备必须具有堆叠功能才可实现 级联只需单做一根双绞线 或其他媒介 堆叠需要专用的堆叠模块和堆叠线缆交换机的级联在理论上是没有级联个数限制的 而堆叠各个厂家的设备会标明最大堆叠个数 级联相对容易 但堆叠技术具有级联所不具有的优势 首先 多台交换机堆叠在一起 从逻辑上来说 它们属于同一个设备 这样如果你想对这几台交换机进行设置 只 4 5路由器的硬件连接 路由器的硬件连接方式取决于所提供的端口类型 主要分为与局域网设备 广域网设备和配置之间的连接3类 1 路由器与局域网接入设备之间的连接局域网设备主要是指集线器与交换机 交换机端口通常只有RJ 45和SC 集线器端口通常为AUI BNC和RJ 45 2 路由器与Internet接入设备的连接路由器与互联网接入设备的连接情况主要有以下几种 通过异步串口连接 通过同步串口连接 通过ISDNBRI端口连接 3 配置端口的连路由器的配置端口有本地配置的Console端口和远程配置的AUX端口两种 以上各类端口的具体连接方法参见书中介绍 4 6几种网络连接规则 1 不对称交换网络的连接规则不对称交换机网络是指网络中各交换机端口速率不完全一样 有10Mb s 100Mb s 10 100Mb s 1000Mb s等 在这种环境中 交换机的连接通常用高速率端口连接下级其他网络连接设备 这样一种连接方式同时解决了主要网络设备之间及服务器与设备之间的连接瓶颈 并充分考虑了一些特殊应用 通过增加服务器和特殊应用工作站连接带宽 可有效地防止端口拥塞的问题 提高了应用性能 2 对称交换网络的连接规则所谓对称交换网络 是指网络中各交换机的所有端口都有相同的传输速率 对称网络的连接策略非常简单 就是选择其中一台交换机作为中心交换机 然后 将其他所有被频繁访问的设备 由于所有端口只需一次交换即可实现与频繁访问的设备的连接 因此 大幅度地提高了网络传输效率 3 不同性能交换机的连接规则性能最好的企业级或部门级交换机作为核心交换机位于网络的中心位置 用于实现整个网络中不同子网之间的数据交换 性能稍逊的部门级交换机作为骨干层交换机 用于实现某一网络子网内数据之间的交换 性能最差的交换机作为工作组交换机 用于直接连接桌面计算机 为用户直接提供网络接入 4 交换机级联时电缆使用规则交换机级联时上一级交换机采用普通端口 下一级交换机可以采用普通端口 也可以采用专用的级联端口 当相互级联的两个端口分别为普通端口 即MDI X端口 和MDI 端口 即Uplink端口 时 应当使用直通线 而当相互级联的两个端口均为普通端口 即MDI X 时 则应当使用交叉线 有些交换机的每个端口都为自适应端口 可以自行判断对端端口的属性 因此 任意两个端口之间的连接都可以使用直通线 而有些交换机使用一个普通端口兼做Uplink端口 并利用一个MDI MDIX转换开关在两种类型间进行切换