网络工程课件

网络系统集成概述1.1网络系统集成的基本概念网络系统集成，是以用户的网络应用需求和投资规模为出发点，综合应用计算机技术和网络通信技术，合理选择各种软硬件产品，通过网络集成商相关技术人员的集成设计、应用开发、安装组建、调试和培训、管理和维护等大量专业性工作和商务工作，使集成后的网络系统具有良好的性能价格比，能够满足用户的实际需要，成为稳定可靠的计算机网络系统。

1.2网络系统集成的基本过程(1)网络系统规划和需求分析；(2)投标和合同的签署；(3)逻辑网络设计；(4)物理网络设计；(5)分包商的管理及布线工程；(6)设备的订购和安装调试；(7)服务器的安装和配置；(8)网络系统测试；(9)网络安全和网络管理；(10)网络系统验收；(11)培训和系统维护。1.2.1网络系统规划和需求分析网络设计者应从以下三个方面进行用户需求分析：网络的应用目标(达到的功能)、网络的应用约束和网络的通信特征。网络的应用目标主要从用户的商业需求、工作环境和组织结构三个方面去分析，必须明确工程应用范围、网络设计目标和各项网络应用；网络的应用约束主要是从商业约束和环境约束两方面去分析；网络的通信特征主要从通信流量方面去分析。1.2.2投标和合同的签署投标和合同的签署是网络系统集成商和客户之间的一种商务活动。与客户交流网络系统集成商组织设计人员进行现场勘察和用户需求分析。设计初步的技术方案，确定网络拓扑形式，给出网络管理方案，进行网络安全设计等，还包括如何具体实施网络系统运作，制定相关进度和人员配备等，形成投标方案，以投标书的形式提交给用户。述标和答辩由评标委员会对投标书和集成商进行评估，选定一家(或数家)为中标单位。中标单位与客户单位进行相关商务事宜的洽谈，签署合同。1.2.3逻辑网络设计逻辑网络设计由网络设计师完成，包括网络总体设计(分析现有的网络体系结构，确定网络逻辑结构，确定网络物理结构)、分层设计(核心层、汇聚层、接入层的设计，以及Internet接入设计和广域网设计)、IP地址规划和设计、选路和路由、选择技术和设备以及其他功能设计(聚合设计，冗余设计，安全设计)等等。1.2.4物理网络设计物理网络设计的主要任务有结构化布线系统设计、网络机房系统设计和供电系统的设计。结构化布线系统是指建筑物或建筑群内所安装的传输线路。这些传输线路将所有的语音设备、数据通信设备、图像处理与安全监视设备、交换设备和其他信息管理系统彼此相连，并按照一定秩序和内部关系组合成为整体。网络机房主要包括设备的安装和机房环境。供电系统主要考虑以下几个方面的因素：计算机网络系统中设备机房的电力负荷等级、供电系统的负荷大小、配电系统的设计、供电的方式、供电系统的安全、机房供电设计以及电源系统接地设计。1.2.5分包商的管理及布线工程总包商在选择分包商时，应该注意分包商的业务专业性；而分包商在选择总包商时应注意总包商的信誉及项目管理能力总包商需要具备的条件有：①资质②技术能力和咨询能力③项目管理能力④资金实力分包商需要做好成本控制，把好工程质量关，需要有很强的专业知识1.2.6设备的订购和安装调试在订购设备时，应注意以下几点。(1)尽量订购同一厂家或同一品牌的设备，这样在设备互连性、技术支持和价格等各方面都有优势。在经费允许的情况下，选择行业内有名的设备厂商，以获得性能价格比更优的设备以及更好的售后服务。(2)在网络的层次结构中，主干设备选择应预留一定的能力，以便于将来扩展，而低端设备则够用即可。因为低端设备更新较快，且易于扩展。(3)选择的设备要满足用户的需要。满足整体网络设计及实际端口数的需要。1.2.7服务器的安装和配置服务器的作用不同，选购和配备各不相同，因此安装和配置也不相同要提高服务器的服务性能，选购时要找准制约服务器性能的瓶颈。针对这些瓶颈，选择最好的技术和配备。除性能以外，作为服务器最重要的指标是稳定、持续可靠地工作。服务器的各运行指标由高到低按如下顺序排列：稳定性→可靠性→吞吐量→响应速度→扩展能力→性价比。因此容错技术、热插拔技术、双机热备份等也是主要考虑的内容。1.2.8网络系统测试网络测试通常包括网络协议测试、布线系统测试、网络设备测试、网络系统测试、网络应用测试和网络安全测试等多个方面。(1)网络协议测试，是指对多种网络接口、不同的网络协议进行测试，测试连通性、数据传输的正确性和网络瓶颈问题。(2)布线系统测试，是指对双绞线电缆的现场测试、光纤测试和布线工程测试。(3)网络设备测试，是指对各种网络交换设备、路由设备、接入设备和安全设备进行测试。(4)网络系统测试，是指对服务器中操作系统的测试，在运行的网络中，测试话音、数据、图像、多媒体、IP接入、业务流量和性能等。(5)网络应用测试，是指对各种网络服务、应用软件进行测试，检测服务是否正常，应用软件运行情况，以及互操作性、可靠性和性能的测试。(6)网络安全测试，是指对防火墙、漏洞扫描系统、入侵监测系统等各种安全措施进行检测，并排除一些可能存在的安全隐患。1.2.9网络安全和网络管理网络安全首先要确定网络上有哪些网络资源，并分析它们可能存在的安全威胁，制订相应的安全性策略，安装、配置、管理各种安全产品。与安全有关的产品和工具有防火墙系统、入侵检测系统、漏洞扫描系统、防病毒系统、数据备份系统、网络管理和监测系统。网络管理主要包括拓扑管理、配置管理、故障管理、安全管理、性能管理、应用管理和计费管理几个方面。简单网管协议SNMP。网络管理工具有：HP公司的OpenView、Cisco公司的CiscoWorks、安奈特公司的AT-SNMPc和SolarWinds网络管理工具等1.2.10网络系统验收验收分为现场验收和文档验收现场验收包括：环境是否符合要求；施工材料是否按方案规定的要求购买；有无防火防盗措施；设备安装是否规范；线缆及线缆终端安装是否符合要求；各子系统、网络服务器、网络存储、网络应用平台、网络性能、网络安全和网络容错等的验收。文档验收指开发文档、管理文档和用户文档是否完备。1.2.11培训和系统维护网络系统成功地安装后，集成商必须为用户提供必要的培训，培训的对象有几类：网管人员、一般IT技术人员、一般用户和单位领导等，对不同的使用者，培训的内容也不相同。当网络系统出现故障，或网络性能下降时，需要网络系统集成商进行系统维护，这是集成商信誉的保证，也是用户签约时必须考虑的条件。1.3网络系统集成体系结构1.3.1网络环境平台1.网络机房环境2.电源与接地1.3.2网络通信平台1.网络信道系统2.网络通信设备3.服务器和网络操作系统4.网络协议5.网络的互连和互通1.3.3网络应用支撑平台1.网络数据库平台2.Internet/Intranet基础服务3.网络管理平台4.网络应用开发工具1.3.4网络应用系统网络应用系统是指在网络应用支撑平台上，网络应用系统开发商或网络系统集成商为网络用户开发或用户自行开发的通用或专用应用系统，如校园网一卡通、财务管理系统、企业资源计划(ERP)系统、办公管理系统、远程教学系统、多媒体网络教学系统、股票交易系统、电子商务系统、CAD/CAM系统和VOD(视频点播)系统等。1.3.5用户界面在网络应用系统中，基础服务程序和网络应用程序一般都设置在服务器端。用户端的操作界面主要有两种：Browser/Server，Client/Server。Client/Server网络应用程序分为客户端程序和服务器端程序，客户端和服务器端可使用不同的操作系统，客户端主要承担系统功能的各种交互式操作，结果显示。所有的操作均采用图形用户界面(GUI)。服务器端则处理客户端请求并返回结果至客户端。Browser/Server网络应用程序在服务器端，客户端只需安装IE浏览器，因而有一个统一的熟知的用户界面，这是网络应用软件发展的趋势。1.3.6网络安全平台网络系统安全是指网络系统中计算机硬件、软件的安全性及信息在处理、存储、传输过程中的保密性、完整性和可控性，确保合法用户的服务和限制非授权用户的服务以及必要的防御攻击的措施。1.4投标过程投标是一个商务过程。系统集成商能否中标，主要取决于公司实力、技术人员配备情况、是否有同类项目及项目完成情况、提供设备的先进性、与设备供应商的关系、投标总金额、提供的服务和培训情况、维护维修的响应速度以及项目进度等。1.4.1投标前的准备工作1.用户交流2.需求分析3.现场勘察4.初步的投标方案设计5.写投标书1.4.2标书的内容1.工程概况2.投标方概况3.网络系统设计方案4.应用系统设计方案5.项目实施进度计划6.培训维修维护计划7.设备清单及报价1.4.3述标与答疑

1.4.4商务洽谈与合同签订

网络需求分析2.1需求分析的内容网络分析的技术指标ISP供应商和接入网需求分析实例2.1.1网络分析的技术指标

(1) 影响网络性能的主要因素网络性能参数(Performance)可用性(Availability)可扩缩性(Scalablity)安全性（Security）可管理性(Manageability)适应性(Adaptability)可购买性(Purchasability)用表进行技术目标检查政策约束预算约束时间约束应用目标检查表2.1.2分析网络应用约束2.1.3确定网络的规模

要确定网络的规模，可以首先分析一下所设计的网络是下面几种类型中的哪一种：工作组或小型办公室局域网部门局域网骨干网络企业级网络确定好网络的规模至少有以下几个优点：便于制定适合的方案选购合适的设备提高网络的性能价格比分析网络通信特征的步骤主要包括以下几个部分：（1）绘制网络结构图，确定企业网子网边界，把网络分成几个易管理的域。（2）确定域内设备，包括现有的和未来的。（3）分析网络通信流量特征，确定流量基线。2.1.4分析网络通信特征2.1.5网络拓扑结构分平面拓扑结构层次型网络结构设计网络结构冗余设计园区网拓扑结构设计企业网拓扑结构设计网络拓扑结构安全性考虑2.2ISP供应商和接入网选择好ISP供应商和接入网,不但可以提高企业网的服务质量,还可以降低成本,提高网络的可用性,实现最高的性能价格比.2.1接入技术拨号接入:xDSL接入光纤同轴混合网接入光纤接入无线接入2.2.2选择ISP供应商目前，中国主要有四大互联网络，包括中国公用计算机互联网（CHINANET）中国金桥网（CHINAGBN）中国教育和科研网（CERNET）中国科技网（CSTNET）。CHINANET是中国电信建立的国家公用计算机网络，也是INTERNET的中国骨干网。校园网的典型案例千兆校园网的建设，是一个整体规划、分步实施、充分考虑现有设备与实际资金情况的方案，先建立网络中心和主干网，然后建立学校的信息管理网络、教学网络、图书管理网络和电子阅览室各应用子系统，并进行教学楼、办公楼、图书馆和结构化布线，将网络扩展到整个校园，实现校园网的全部功能，最后可通过路由器与CERNET和Internet接入。该方案充分考虑到学校的应用和资金情况，是一个典型的中等院校千兆校园网解决方案，具有较高的科学性和参考价值。2.3需求分析实例

(1)网络要求硬件设计及网络结构网络管理及系统软件.网络性能特点及综合评价校园网的典型案例某企业网需求分析需求分析由于自身业务特点，气象部门是一个IT依赖度比较高的行业，但同时也是一个十分重视投入产出的行业。有一个中型企业集团，有一个总部和三个分公司，分别处于四个城市。三个分公司要求和公司总部方便通讯，使用的信息管理系统除了基于WEB之外还有CS架构的报单与结算软件，这些要求在公司内部访问方便，信息安全可靠，就相当三个分公司和总公司在一个网络里面一样。某企业网需求分析基于这样的要求与特点，我们进行技术分析和分解如下：WEB、FTP、MAIL等信息服务器应该设置在总公司，这样有利于集中管理，方便优化网络结构和性能；分公司访问总公司的各种服务器，使用各种软件没有地域区别，这就要求使用VPN技术；网络安全性不能保证，在进行远程信息数据传输时会造成数据丢失；各个分公司应该使用代价较低，安全性较高、管理简易的Internet接入方式。网络拓补图系统特点这个网络把网络的服务功能基本上全集中在公司总部，有利于管理，网络管理人员的任务主要是在总部完成，而分部只有VPN的接入服务器，以及一些线路和交换机，维护任务很少，基本不用配置什么网管。由于是VPN网络，虽然跨越了WAN，使访问过滤全由自己公司管理，有利于CS架构软件的畅通使用。由于使用了VPN进行穿越WAN，所以不用担心数据在传输过程中会泄密等。应用效果此宽带网系统采用此VPN解决方案，不仅顺利实现了各分公司网络与总公司之间的快速高效的网间互联，还在此基础上实现了远程会商、IP电话、办公自动化等拓展应用。目前，通过该系统的专用IP电话可以与远程端的值班人员能够进行通话交谈，也可以上机使用Notes系统进行远程访问。系统应用后，其高性价比的特点总体上不仅大大提高了办公效率，还节省了一定的经费，这充分肯定该系统的方案和技术路线的优越性。

网络系统设计3.1.1现有网络分析在进行网络设计时需要对客户现有网络进行分析。主要分析项目包括网络拓扑结构、物理结构以及对网络性能、网络流量的评估等。1、网络拓扑结构分析：主要检查网络拓扑结构、网络设备、布线情况、机房和设备间情况等。步骤如下：1)绘制网络结构图。2)分析网络编制。3)分析布线方案及其特征。2、分析网络性能分析现有网络性能，可以为新网络提供一个参考标准，还要找出将现有网络溶入到新网络中的途径。1)分析网络的可用性主要指标包括平均无故障时间、平均修复时间以及系统故障的原因等。2)分析网络的利用率是指在特定的时间间隔内带宽的实际使用值与带宽的比率。通常需要网络检测工具监测获得数据。3)分析延迟与响应时间对一些重要的网络设备的响应时间进行测量。可以通过协议分析仪查看数据包之间的时间总长。一般简单的方法是发送Ping数据包测量从发出ICMP请求到收到响应的往返时间（RTT）。4)分析网络互联设备的状态3.1.1现有网络分析（续）3、分析网络流量1)分析流量来源可以根据网络应用及协议将用户划分成用户组，记录其名称、数量、位置及应用程序的名称等。分析网络流量可以记录主要的数据存储。2)记录流量可以通过分析软件等准确的记录网络中通信设备间的流量大小。如MRTG软件。3)分析流量类型及其特征根据应用程序的类型等对网络流量的类型及特征进行分析。3.1.1现有网络分析（续）4、分析现有网络与未来网络的关系一般来说对现有的网络有两种处理方式，一种是保持现有网络不变，作为未来网络的子网整体接入到新网络中。另一种是对现有网络进行改造升级已适应未来网络。前一种方式可以最大化的保持网络的现状，保护网络的投资。后一种方式就要更换部分的网络设备，追加部分投资。3.1.1现有网络分析（续）网络逻辑结构本质上是网络功能的逻辑描述。设计人员需要考虑网络的整体拓扑结构、分层、IP编址方案、网络安全及管理等。1、逻辑设计的目标1)优化的网络性能

网络性能可以通过带宽、容量、吞吐量、延时、利用率及响应时间等指标来表述。2)购买与运行成本既可购买性，又称成本效益。指在网络性能符合要求的情况下，尽可能的节省建设或运行成本。3)完善的网络管理根据ISO的定义，网络管理涉及到性能管理、故障管理、配置管理、安全管理及性能管理等方面的内容。3.1.2确定网络逻辑结构4)简便的用户操作指用户访问网络的难易程度。5)可靠的网络安全性安全性是网络设计中最重要的方面之一。首先，需要确定需要保护的软硬件系统。另一方面，要对网络可能存在的威胁进行分析，检查网络安全的漏洞，制定安全审核程序及网络安全策略。6)良好的适应性与扩展性可扩展性指网络设计所能支持的网络增长幅度。为了达到这一目标需要制定详实的网络发展规划。

3.1.2确定网络逻辑结构(续)2、网络拓扑结构设计设计网络拓扑结构是确定网络逻辑结构的第一步。目前，园区网基本上以高性能交换式以太网组成骨干网，设计思路是层次化、模块化等等。1)层次化层次化模型设计方法将一个复杂的网络分解为若干个特定的层，每一层专注于特定的功能，从而简化网络设计的复杂度。3.1.2确定网络逻辑结构(续)①核心层

由高端路由器或三层交换机组成，主要作用为高速转发数据，并考虑冗余设计。②汇聚层又称分布层，用于若干子网设备的汇聚。在汇聚层可以进行路由选择、安全策略部署等多方面操作。③接入层接入层主要负责用户接入。3.1.2确定网络逻辑结构(续)层次化网络设计2)冗余在设计网络拓扑结构时，一些关键的网络节点要考虑冗余。当然冗余提高了网络的稳定性也意味着更多的经济开销。3)模块化通常大的设计项目由不同的区域和模块组成。4)园区网拓扑结构设计园区网的拓扑结构设计通常分层的、模块化的。3.1.2确定网络逻辑结构(续)3.1.2确定网络逻辑结构(续)3、设计IP编址方案 IP编址方案设计通常可以分为以下几步：1)可用地址分析 根据用户使用的地址进行分析，如用户已有哪些地址，是私有地址还是公有地址，用户需要多少地址等等。2)子网划分 从网络管理和网络安全角度考虑子网划分是必须的。3)确定编址方案 通常采用层次化编址方案。目前在编址方案中VLSM和CIDR的使用不仅有效的节约了IP地址，同时提供了路由汇总的功能。部门IP地址子网掩码办公－6392财务4－12792学生管理28－19192其它92－255923.1.2确定网络逻辑结构(续)4、路由协议选择 路由选择协议分为距离向量协议和链路状态协议。5、网络安全设计 网络安全指网络硬件、软件及数据的安全保护免受偶然或者恶意的破坏和泄露时保证系统能够连续、稳定地运行而不被中断。6、网络管理设计 网络管理设计需要考虑可扩展性、流量模式、数据格式及成本性能。包括：1)设计主动式网络管理2)选择网络管理协议3)选择网络管理软件3.1.3确定网络物理结构 物理网络结构是物理网络设计的结果，它是逻辑网络的具体实现。物理结构通常包括建筑物内部布线方案、建筑物间内部连接电缆布线方案、设备间、配线间以及网络中心设计。1、建筑物内部布线方案 建筑物内部布线即综合布线，主要目标是确定在何处以何种方式铺设什么样的电缆，确定电缆应该以什么样的方式与设备连接等。结构化布线通常采用集中式和分布式相结合的布线方案。2、建筑物间布线设计 根据建筑物间布线布线的特点，常用的传输介质采用光纤。光纤阿通常分为单模光纤和多模光纤。3.1.3确定网络物理结构（续）3、网络中心设计 网络中心设计包括中心位置设计、基本环境设计、电力系统设计以及内部结构设计等方面。4、物理网络图

建筑物内部综合布线示意图3.2分层设计1、核心层设计2、汇聚层设计3、接入层设计4、外连设计3.2.1核心层设计 核心层是互连网络的高速主干，它对于网络至关重要。因此在设计核心层时，应特别关注高可靠性，并且适当应用冗余组件。 1、核心层任务与设计原则 核心层任务是在网络中的任意两个节点之间提供最优的传输路径及高速的数据传输。 核心层设计的目标如下： (1)网络的可靠性 (2)冗余度 (3)故障隔离 (4)高转发速率 (5)快速适应升级2、核心层设备选择设备选择指标包括：(1)网络设备背板带宽(2)包转发速率(3)网络设备安全性(4)网络冗余(5)设备的扩展性(6)开放性及协议支持(7)网络管理简单和透明核心层设备由高端路由器或三层交换机组成。目前只有少数厂家提供全系列产品，例如Cisco、华为等。在核心层Cisco公司的Catalyst6500系列是大多数网络设计人员首选的产品。3.2.1核心层设计（续）

Cisco6500系列交换机华为8500系列交换机汇聚层又称分布层它是核心层和接入层的分界点。1、汇聚层任务：(1)定义广播和组播(2)安全策略(3)VLAN间路由(4)工作组级的访问(5)布线间连接的汇聚3.2.2汇聚层设计2、汇聚层的设计方法设计汇聚层通常考虑的主要因素有Qos、静态或者动态路由选择、地址过滤等。3、汇聚层设备选型汇聚层既可以选用3层交换机已可以选用2层的交换机。不过，汇聚层设备非常容易造成网络瓶颈。选型需要慎重，如可以选择Cisco的Catalyst4000或者3500系列，华为的S5000或S3000系列交换机。3.2.2汇聚层设计（续）3.2.3接入层设计接入层为用户提供本地网络访问网络的能力，它是最终用户的网络接入点。1、接入层任务(1)到汇聚层的工作组连接(2)建立单独的冲突域(3)共享式带宽或交换式带宽(4)用户接入及扩展3.2.3接入层设计（续）接入层为用户提供本地网络访问网络的能力，它是最终用户的网络接入点。2、接入层设计和设备选型(1)接入端口多样性(2)提供远程用户接入能力(3)提供高速的上联端口(4)识别上层网络协议(5)提供用户控制和接入功能3.2.4外连设计外连设计主要考虑网络与互联网的连接性问题。1、设计目标与基本原则1)速率

高速率是任何一个网络设计者追求的目标，在成本允许的前提下尽量设计较高的速率。目前，高速率的接入方式主要有以太网接入和基于光纤的WDM、SDH等方式。2)成本设计人员要在性能和成本之间寻求折衷。一般来说，通过以太网接入互联网成本要低一些。3)可靠性

2、服务提供商的选择因特网服务提供商又称ISP。我国的网络发展非常迅速。目前，ISP可以分为以下两类。1)传统的电信运营商

主要有中国电信、中国网通、中国移动和中国联通等电信运营商。2)专业网络专业网络通常被认为是行业网络。包括金税网、金盾网、中国教育与科研计算机网络CERNET、中国科技网等。3.2.4外连设计（续）3、连接方式的选择从技术角度看可以分为窄带和宽带技术。从目前市场实际情况看，包括以太网、DDN接入以及其它广域网技术。1)以太网接入以太网接入是最近几年发展起来的。目前，以太网接入已经成为园区网接入Internet的标准选择。连接速率有10Mbps、100Mbps。2)DDN接入由于DDN接入的速率较低，目前一般将其作为备份线路使用。类似的还有帧中继（FrameRelay）、X.25等方式。3)基于光技术的接入在通过广域网接入时基于光技术的接入已经成为主流。目前包括IPOverSONET/SDH、IPOverWDM等方式。3.2.4外连设计（续）4、外连设计中的安全考虑接入网络时安全问题至关重要。通常在外部网络与内部网络的分界点放置防火墙。3.2.4外连设计（续）

布线工程4.1布线组件

综合布线的概念

综合布线系统是建筑物与建筑群综合布线系统的简称。综合布线的必要性

综合布线系统的优点

4.1.1综合布线系统的组成

主要包括：线缆（传输介质）、线路管理硬件、连接器、插座、插头、适配器、传输电子线路、电器保护设施等，并由这些部件来构造各种子系统。4.1.2线缆一、双绞线

按照结构的不同，双绞线可分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）；按照性能的不同，双绞线可分为3类、4类、5类、超5类等。图4.1双绞线结构示意图4.1.2线缆二、同轴电缆

根据应用需要一般可分为细同轴电缆和粗同轴电缆，简称细缆和粗缆。粗缆（10Base5）粗缆是以太网初期最流行的网络传输介质，它的直径大约为12.7mm，铜芯比细缆的粗。细缆（10Base2）细缆是20世纪80年代以太网采用的最流行的网络传输介质，它的直径为6.4mm，价格相对粗缆便宜图4.2同轴电缆结构示意图

三、光纤

光纤通常由石英玻璃制成，其横截面积是很小的双层同心圆柱体，也称为纤芯，它质地脆，易断裂，因此需要外加保护层。光纤中心是光传播的玻璃芯，芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃包层，最外面是塑料敷涂层。单模光纤单模光纤的纤芯较细，传输频带宽、容量大，传输距离长，但是需要激光光源，成本较高。

多模光纤多模光纤的纤芯较粗，传输速率低、距离短，整体的传输性能差，但是成本低，因此在网络布线中被广泛采用。4.1.2线缆图4.3光纤结构示意图

4.1.3布线路径

选择布线路径时，布线设计者需要考虑以下问题：了解建筑物的结构

检查牵引线是否存在

确定现有线缆的位置

提供线缆支撑

拉线速度的考虑

最大拉力

4.1.4连接器

双绞线连接器－RJ-45头

图4.4RJ-45头

RJ-45头与双绞线的连接方式RJ-45头与双绞线的连接遵循568A或568B标准，工程中使用较多的是568B，二者没有本质的不同，只是线序颜色不同。双绞线与RJ-45头的连接有两种方式：直连方式交叉线方式4.1.4连接器

细同轴电缆连接器－BNC接头

图4.6BNC－T型连接器以及终结器

4.1.4连接器

光纤连接器

光纤连接器按传输媒介的不同可分为常见的单模、多模连接器。按连接头的不同还可分为：FC、SC、ST、LC、MT-RJ等等各种形式。

4.2综合布线工程设计技术与安装技术

4.2.1综合布线系统总体方案设计

综合布线系统由工作区子系统，水平布线子系统，干线子系统，设备间子系统，管理子系统，建筑群子系统这六个子系统组成。4.2.2工作区子系统设计工作区子系统的设计要点如下：从RJ－45插座到设备间的连线使用双绞线，一般不超过5m。

RJ－45信息插座须安装在墙壁上或不易碰到的地方，插座距地面30cm以上。

图4.10工作区子系统4.2.3水平子系统设计水平子系统是在楼层范围内的信息传输介质（4对UTP或光缆及其相关部件）。它是实现信息插座和管理子系统间连接的桥梁。水平布线子系统设计范围较分散，遍及整个楼宇的每一层，且与建筑和管槽系统有密切关系，在设计中应注意相互之间的配合。下图为典型的水平布线和工作区的连接方法。图4.11水平子系统水平子系统的设计要点如下：l

水平干线子系统用线一般为双绞线。l

长度不超过90cm。l

用线必须走线槽或在天花板吊顶布内布线。l

更具建筑结构、布局和用途，确定水平布线方案和线缆走向。l

确定距服务接线间距离最近的I/O位置。l

确定距服务接线间距离最远的I/O位置。l

确定信息插座的数量和类型，通常可按9m2来估算信息插座的数量。l

计算水平区所需线缆长度。

图4.12典型的水平布线和工作区的连接下图为典型的水平布线和工作区的连接方法。4.2.4管理间子系统设计管理间为连接其它子系统提供手段，它是连接垂直干线子系统和水平干线子系统的设备。4.2.4管理间子系统设计管理间子系统设计要点如下：配线架的配线对数可由管理的信息点数决定。利用配线架的跳线功能，可使布线系统实现灵活、具有多功能的能力。配线架一般由光配线盒和铜配线架组成。管理子系统应有足够的空间放置配线架盒网络设备。有HUB、交换机的地方要配有专用的稳压电源。保持一定的温度湿度，保养好设备。

4.2.5设备间子系统设计设备间子系统由电缆、连接器和相关支撑硬件组成。它把各种公共系统设备的多种不同设备互连起来，设备间是综合布线系统的关键部分，因为它是外界引入和楼宇内部布线的交汇点。4.2.5设备间子系统设计设备间子系统设计要点如下：设备间要有足够的空间保障设备的存放。设备间要有良好的工作环境。设备间的建设标准应按机房建设标准设计。设备间应配备足够的安全防火设计。4.2.6建筑群子系统设计建筑群主干线布线子系统是智能化建筑群体内的主干传输线路，也是综合布线的骨干部分。建筑群子系统设计要点如下：熟悉铺设现场的特点。确定电缆系统的一般参数。确定建筑物的电缆入口。确定明显障碍物的位置。确定主用电缆路径和备用电缆路径。选择所需电缆类型和规格。确定每种选择方案得劳务和材料成本。

4.2.7主干线光纤布线技术

干线子系统也称为垂直干线子系统，如图所示。

干线子系统设计要点如下：确定每层楼的干线光缆的类型和数量。确定整幢楼的干线光缆的类型和数量。确定各楼层配线间到设备间的干线路径，应该选择干线最短、施工最简单和最安全可靠的路径。确定干线光缆的长度。确定干线光缆的布线方法。4.2.7主干线光纤布线技术干线子系统设计时应该注意：干线子系统线缆的拐弯处不能用直角以防光缆受损。满足整幢楼宇干线要求防雷击的设施，保证安全。

4.2.7主干线光纤布线技术4.3布线系统的测试

4.3.1线缆测试工具

（1）电缆测试仪电缆测试仪用于检测电缆质量及电缆安全。4.3.1线缆测试工具（2）网络测试仪网络测试仪用于计算机网络安装调试、网络监测、维护和故障诊断。4.3.2测试标准和技术指标（1）双绞线的测试对网络布线认证测试需要遵循的主要标准是：TIA/EIA-568A(B)（2）光纤的测试影响光纤传输性能的主要参数是光功率损耗。

4.4.1机房建设标准

4.4.2环境和施工要求4.4网络机房建设

4.5.1综合布线的需求分析4.5.2综合布线系统设计（1）布线系统设计依据及遵循的标准（2）综合布线系统的基本配置4.5经典案例分析

（1）工作区子系统设计

（2）水平子系统设计

（3）管理子系统设计

（4）垂直干线子系统

（5）设备间子系统设计

（6）设备选择

4.5.3布线系统的各子系统设计

注意：目前能够提供综合布线系列产品的厂家众多，它们均有自己符合ANITIA/EIA568A标准的布线系统。目前市场上较大的产品供应商有：安普（AMP）、朗讯（LUCENT）、等。安普（AMP）的NETCONNECT开放式布线系统和朗讯（LUCENT）的SYSTIMAX综合布线系统（亚美亚）是比较成熟的布线系统，用户可以考虑采用。

交换机的选择和安装配置

5.1交换机的选择

交换机的分类交换机的技术指标交换机的选择故障分析和排除的综合方法5.1.1交换机的分类

交换机包括电话交换机（PBX）、数据交换机（Switch），以下我们所提到的交换机都是指数据交换机。交换机的分类方法有多种，从广义上来讲，交换机可以分为两种：广域网交换机和局域网交换机。广域网交换机主要应用于电信领域，提供通信用的基础平台。而局域网交换机则应用于局域网络，用于连接终端设备，如PC工作站及服务器等。以下将要讨论的内容都是基于局域网交换机而言的。1．按照ISO/OSI七层参考模型的分层结构来划分

二层交换机三层交换机四层交换机七层交换机2．按照网络设计的三层结构来划分核心层交换机汇聚层交换机接入层交换机3．按照外观和架构特点来划分机箱式交换机机架式交换机桌面型交换机七层交换机4．按照传输速率不同来划分按照交换机支持的最大传输速率的不同，局域网交换机可以分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、万兆以太网交换机、FDDI交换机和令牌环交换机等多种

5．按照是否支持网络管理功能来划分网管型交换机非网管型交换机6．按照交换机是否可以进行堆叠来划分可堆叠交换机不可堆叠层交换机7．按照应用规模来划分

企业级交换机部门级交换机工作组交换机5.1.2交换机的技术指标分析

不同档次的交换机，其技术指标不相同，下面列举出一些最常用的技术指标参数，以帮助我们加深对交换机产品的认识。背板吞吐量缓冲区大小最大MAC地址表大小支持端口镜像支持的协议和标准最大VLAN数量支持的网管类型管理界面支持的包过滤方法

背板吞吐量QoS支持基于策略的第2层交换每端口最大优先级队列数支持基于策略的第3层交换支持基于策略的应用级QoS动态带宽分配支持端口链路聚和协议负载均衡

5.1.3交换机的选择

选择交换机之前，用户首先应详细了解网络基本状况，如网络的主要应用、网络节点数、网络节点分布情况等；然后决定需要的交换机种类、交换机数量、交换机的价格；其次，了解产品的品牌、质量认证、厂商研发能力与核心技术实力及售后服务情况，尽可能选择知名供应商的主流产品。第三，从交换机体系结构、背板带宽、交换能力、包转发能力、端口速率、端口数量等各个方面深入分析和综合比较，目前建议选择具备千兆端口或能够升级到更高速率的产品，以适应未来网络升级的需要。在交换机的端口数量上建议多选择24或48端口的交换机。第四，选择高可扩展性、高伸缩性的交换机产品，为网络提供日后的升级扩容能力。交换机的选择注意事项较多，下面从交换机的几个主要性能指标上来进一步讨论交换机的选择。交换结构吞吐量(Mpps)交换容量/背板带宽转发方式时延MAC地址数端口速率端口密度端口密度堆叠能力VLAN支持QoS支持能力管理功能

5.2以太网交换机端口技术

以太网交换机的配置方式以太网交换机端口基本配置常用命令以太网交换机端口镜像配置以太网交换机端口聚合配置

5.2.1以太网交换机的配置方式

DNS网管型交换机可以通过两种方法进行配置：一种是带外管理配置方式，另一种是带内管理配置方式。具体而言有串行口带外管理配置方式、Web带内管理配置方式、Telnet带内管理配置方式和网管软件带内管理方式，下面分别讲述:1.串行口带外管理配置方式

2.Web带内管理配置方式3.Telnet带内管理配置方式4．通过网管软件的带内管理方式。5.2.2以太网交换机端口

基本配置常用命令

在以下讨论的是基于IOS操作系统的Cisco交换机的常用端口基本配置命令。如无特别说明，以下的配置语句中黑体字部分为配置命令，其它部分为提示或说明。switch>是交换机处于一般用户配置模式下的提示符switch#是交换机处于特权用户配置模式下的提示符switch(config)#是交换机处于全局配置模式下的提示符switch(config-if)#是交换机处于端口配置模式下的提示符switch(config-if-range)#是交换机处于组端口配置模式下的提示符1.进入以太网端口配置模式2.打开与关闭以太网端口3.以太网交换机的端口描述4.以太网交换机端口的双工状态配置5.以太网交换机的端口速率配置6.端口流量控制7.设置以太网端口风暴抑制比8.以太网交换机端口工作模式配置

5.2.3以太网交换机

端口镜像配置

端口镜像是把交换机一个或多个端口（包括VLAN）的数据镜像到一个或多个端口的技术。端口镜像通常用于监听网络流量，通过配置交换机来把一个或多个端口（VLAN）的数据转发到某一个端口来实现对网络的监听。配置命令格式有两种：一种是monitorsession命令。另外一种是在端口下的portmonitor命令。5.2.4以太网交换机

端口聚合配置

通常端口聚合(porttrunking)又称链路聚合，其实质是通过交换机软件配置方式，将两台交换机设备之间的几条物理链路组合在一起成为一条逻辑的数据链路，这条链路称为一条聚合链路。端口聚合后，数据流量可以同时由聚合逻辑链路中被绑定的所有物理链路共同承担，因此具有链路冗余的作用，当其中一条或多条链路断开时，剩下的链路将继续传输数据。链路聚合通过将设备的多个低带宽端口捆绑，使交换机与交换机之间、交换机与服务器之间形成一条点到点的高带宽链路。链路聚合技术可以实现不同端口的负载均衡，同时也能够互为备份，保证链路的冗余性。链路聚合技术的正式标准为IEEE802.3ad。

Cisco交换机采用以太通道端口组(EtherchannelGroup)技术把交换机多个以太端口聚合后当作一个逻辑交换端口来对待。除了DTP、CDP和PagP等协议只能在物理接口上运行外，大多数协议能够在单独或是聚合的接口上运行。每个以太通道具有一个port-channel端口号。当绑定一个以太通道时，会产生一个逻辑port-channel端口，逻辑端口下的配置可影响与之绑定的物理端口，但物理端口下的配置不会影响逻辑端口的配置。三层以太通道端口聚合的基本配置的实例二层以太通道端口聚合的基本配置的实例

5.3虚拟局域网技术

VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）即虚拟局域网，是一种将物理局域网逻辑划分成多个不同的网段从而实现虚拟工作组的技术。虚拟局域网是建立在交换式局域网基础之上的。VLAN可以有效地解决以太网的广播风暴和安全性问题。VLAN将一个物理的局域网逻辑地划分成多个不同的广播域，每个广播域属于一个VLAN，由于是逻辑地划分，所以同一个VLAN内的各个工作站可以属于同一个物理网段，也可以属于不同的物理网段。一个VLAN内部的广播和单播流量在数据链路层是无法转发到其他VLAN中的，即使是两台计算机处于同一物理网段，但如果它们的VLAN号不同，则它们各自的广播流也不会相互转发,所以，一个VLAN中的广播只有同一VLAN中的成员才能收到，其它VLAN中的成员是收不到的，这样可以有效地限制广播范围，避免不必要的广播风暴产生。

VLAN技术在数据链路层隔离了各个不同VLAN之间的通信，如果要实现不同VLAN之间的相互通信，必须借助网络层的路由功能来完成。

所以，网络管理员通过对VLAN之间路由参数或访问控制列表的配置，就可以控制不同VLAN之间站点的相互通信，全面管理企业内部不同部门之间的信息互访，这样可以大大增强企业网络中不同部门之间数据通信的安全性。

VLAN具有以下几个优点：(1)控制广播风暴

一个VLAN就是一个逻辑广播域，VLAN能够将广播风暴控制在一个VLAN内部，由于缩小了广播域，网络中广播包消耗带宽所占的比例大大降低，网络的性能得到显著的提高。

(2)提高网络整体安全性

通过路由访问控制列表和MAC地址分配等VLAN划分原则，可以控制用户访问的权限和逻辑网段的大小，将不同用户群划分在不同VLAN，限制VLAN中用户的数量，禁止未经许可而访问VLAN中的应用，从而提高交换式网络的整体性能和安全性。(3)简化网络管理

对于交换式以太网，如果对某些用户重新进行网段分配，需要网络管理员对网络系统的物理结构重新进行调整，网络管理工作量将增加。采用VLAN技术后，可以根据部门职能、用户对象或者网络应用将处于不同地理位置的网络用户划分为一个逻辑网段。在不改动网络物理连接的情况下可以任意地将工作站在工作组或子网之间移动。采用VLAN技术，可以大大减轻网络管理和维护的工作量，降低网络维护费用。

VLAN的划分VLAN帧格式VLAN之间的路由VLAN的配置

5.3.1VLAN的划分

VLAN的划分方式很重要，在设计与实现VLAN应用时，首先要决定如何划分VLAN，即依据什么标准来组织VLAN成员。下面介绍几种常用的划分方式，不同的划分方式代表了不同的VLAN实现类型。1.基于交换机端口来划分VLAN2.基于MAC地址划分VLAN3.基于网络层划分VLAN4.基于IP组播划分VLAN5.基于策略划分VLAN6.基于用户定义、非用户授权划分VLAN7.SuperVLAN的划分5.3.2

VLAN帧格式在IEEE802.1q协议标准定义了在同一条物理链路上承载多个子网的数据流的方法，它是一个有关Trunk封装方式的标准。为了保证不同厂家生产的设备能够顺利互通，IEEE802.1q标准严格规定了统一的VLAN帧格式以及其它重要参数。IEEE802.1q标签帧格式是在原有标准以太网帧格式基础上修订而成的，它在以太网数据帧的源MAC地址后面增加了4字节的Tag域，该域前2个字节是标签协议标识（TPID），后2个字节为标签控制信息（TCI）。1.①前导码字段Pre(preamble)：占7字节，每个字节的比特模式为“10101010”，用于实现收发双方的时钟同步。其作用是使接收端能根据“1”、“0”交变的比特模式迅速实现物理层比特同步。②帧起始定界符字段SFD(Start-of-FrameDelimiter)：占1个字节，其比特模式为“10101011”，用于指示一帧的开始。当接收方检测到连续两位“1”时，即检测到SFD最末两位时，便将后续的数据递交给MAC子层。③目的地址字段DA(DestinationAddress)：占2个或6个字节，用于标识接收站点的地址，它分为：单播地址、组播地址和广播地址。表示单播地址时，DA字段最高位为“0”；表示组播地址时，DA字段最高位为“1”，其余位不全为“1”，该地址指定网络上给定的多个站点；表示广播地址时，DA字段全“1”，该地址指定网络上所有的站点；④源地址字段SA(SourceAddress)：占2个或6个字节，其长度与目的地址字段的长度相同，它用于标识发送站点的地址。在6字节地址字段中，可以利用其48位中的次高位来区分是局部地址还是全局地址。局部地址是由网络管理员分配，只在本网中有效；全局地址由IEEE统一分配，采用全局地址的网卡出厂时被赋予惟一的IEEE地址，使用这种网卡的站点也就具有了全球独一无二的物理地址。⑤标记协议标识TPID（TagProtocolIdentifier）：占2字节，该字段固定的值为16进制0x8100，表示这是一个添加了802.1q标签的帧。⑥标签控制信息TCI（TagControlInformation）：占2字节，它包括3比特的用户优先级UP（UserPriority）、1比特的规范格式指示器CFI（CanonicalFormatIndicator）和12比特的VLANID。IEEE802.1q协议标准中没有定义和使用优先级字段，而IEEE802.1P中则定义了该字段。⑦长度字段LEN（Length/Type）：占2个字节，其值表示数据字段的字节数长度。如果是采用可选格式组成帧结构时，该字段既表示包含在帧数据字段中的数据长度，也表示帧类型ID。⑧数据字段（Data）：其内容即为LLC子层递交的LLC帧序列，其长度为0～1500个字节。⑨填充字段PAD：占0-46个字节。它的存在是为了维持一个最短帧长度64字节，以检测出冲突的无效帧。对于MAC层使用CSMA/CD协议的10Mbps基带以太网，MAC帧长为64～1518字节。当数据字段长度为0时，填充字段长是46个字节。⑩帧校验序列字段FCS（FrameCheckSequence）：占4字节，该序列包含32位的循环冗余校验码（CRC）值，其校验范围不包括前导码字段P及帧起始定界符字段SFD。由发送方生成，接收方根据此值重新计算可判断并校验被破坏的帧⑦长度字段LEN（Length/Type）：占2个字节，其值表示数据字段的字节数长度。如果是采用可选格式组成帧结构时，该字段既表示包含在帧数据字段中的数据长度，也表示帧类型ID。⑧数据字段（Data）：其内容即为LLC子层递交的LLC帧序列，其长度为0～1500个字节。⑨填充字段PAD：占0-46个字节。它的存在是为了维持一个最短帧长度64字节，以检测出冲突的无效帧。对于MAC层使用CSMA/CD协议的10Mbps基带以太网，MAC帧长为64～1518字节。当数据字段长度为0时，填充字段长是46个字节。⑩帧校验序列字段FCS（FrameCheckSequence）：占4字节，该序列包含32位的循环冗余校验码（CRC）值，其校验范围不包括前导码字段P及帧起始定界符字段SFD。由发送方生成，接收方根据此值重新计算可判断并校验被破坏的帧5.3.3

VLAN之间的路由以太网内的两台主机通信时，发送方在进行数据封装之前，要在数据帧头中指定目的主机的MAC地址。为获取目的主机的MAC地址，TCP/IP协议下使用ARP协议。ARP解析MAC地址的方法，则是通过广播。也就是说，如果广播报文无法到达目的主机，那么就无法解析到目的主机的MAC地址，亦即无法直接通信。如果主机分属不同的VLAN，也就意味着分属不同的广播域，自然收不到彼此的广播报文。因此，属于不同VLAN的计算机之间无法在数据链路层直接通信。如果要实现不同VLAN之间的相互通信，必须借助网络层的路由功能来完成。路由功能，一般由路由器提供。现在常用带有路由功能的三层交换机来实现。。1.使用路由器实现VLAN之间的路由路由器与交换机端口之间的连接方式，大致有以下两种：(1)将路由器与交换机上的每个VLAN分别连接将交换机上用于和路由器互联的每个端口设为访问链接，然后分别用网线与路由器上的独立以太网端口互联。交换机上有n个VLAN，那么就需要在交换机上保留n个端口用于与路由器互联，路由器上同样也需要有n个端口，两者之间用n条网线分别连接。(2)路由器与交换机之间只用一条链路连接使用这种方式进行VLAN间路由时，需要用到汇聚链接。汇聚链接是指链路上能够转发多个不同VLAN的数据。汇聚链路上传输的数据帧中，都被附加了用于识别VLAN的特殊信息。

汇聚链接具体实现过程为：首先将用于连接路由器的交换机端口设为汇聚链接，而路由器上的端口也必须支持汇聚链接。双方用于汇聚链路的协议必须相同。在路由器上定义对应各个VLAN的“子接口”。尽管实际与交换机连接的物理端口只有一个，但在理论上我们可以把它分割成多个虚拟子端口。

VLAN将交换机从逻辑上分割成了多台，因而用于VLAN间路由的路由器也必须拥有分别对应各个VLAN的虚拟接口。以后在交换机上新建VLAN时，网络管理员只需在路由器上新增设一个对应新VLAN的子接口即可。2.使用三层交换机实现VLAN之间的路由传统路由器要将收到的每一个数据包中的目的地址与路由表项对照来决定数据包的转发路径，与局域网速度相比，其处理速度要慢的多，当使用传统路由器进行VLAN之间路由时，随着VLAN之间数据流量的不断增加，路由器很可能成为整个网络的瓶颈。三层交换机本质上是“带有路由功能的（二层）交换机”，既有三层路由的功能，又具有二层交换的速度。三层交换机利用网络层协议中的IP数据包的包头信息来对后续数据流进行标记，具有同一标记数据业务流的后续报文将在数据链路层直接交换，从而在源IP地址和目的IP地址之间形成了的一条数据链路层的通路。通过这条通路，三层交换机无须每次对接收到的数据包进行拆包来判断路由，而是将后续数据包直接进行二层转发。除了需要对收发方每次正式通信之前进行一次路由寻径外，大部分数据转发由二层交换来处理完成，这样将大大地提高数据包的转发效率

三层交换机通过使用硬件交换机构实现IP的路由功能，在一台三层交换机内，分别设置了交换机模块和路由器模块。与交换模块一样，内置路由模块也使用ASIC硬件处理路由，因此，与传统路由器相比，其路由速度大大提高。此外，路由与交换模块是汇聚链接的，由于是内部连接，其数据转发带宽相当宽。其优化的路由软件使得路由效率大为提高，解决了传统路由器软件路由的速度问题。因此，三层交换机具有“路由器的功能、交换机的性能”。三层交换机内部数据的转发基本上与使用汇聚链路连接路由器与交换机时的情形相同。当使用路由器连接各VLAN时，一般需要在路由器的LAN接口上设置对应各VLAN的子接口,而三层交换机则是在内部生成用于各VLAN之间转发数据的VLAN接口（VLANInterface）。

5.3.4VLAN的配置通常端口聚合(porttrunking)又称链路聚合，其实质是通过交换机软件配置方式，将两台交换机设备之间的几条物理链路组合在一起成为一条逻辑的数据链路，这条链路称为一条聚合链路。端口聚合后，数据流量可以同时由聚合逻辑链路中被绑定的所有物理链路共同承担，因此具有链路冗余的作用，当其中一条或多条链路断开时，剩下的链路将继续传输数据。链路聚合通过将设备的多个低带宽端口捆绑，使交换机与交换机之间、交换机与服务器之间形成一条点到点的高带宽链路。链路聚合技术可以实现不同端口的负载均衡，同时也能够互为备份，保证链路的冗余性。链路聚合技术的正式标准为IEEE802.3ad。

下面以案例方式来说明如何通过交换机的基本配置在一个千兆以太局域网中实现VLAN。

如图5-4所示，该局域网交换设备由1台起核心交换作用的三层交换机cisco4006与6台起接入作用的二层交换机cisco2950采用星型拓扑结构互连所组成。我们假设三层核心交换机的名称为：CENTER；二层接入交换机的名称分别为：SWITCH1、SWITCH2、SWITCH3、SWITCH4、SWITCH5、SWITCH6；这6台二层交换机的Giga0/1端口分别通过光纤与核心交换机的Giga3/1端口、Giga3/2端口、Giga3/3端口、Giga3/4端口、Giga3/5端口和Giga3/6端口相连；同时我们假设创建三个VLAN，各自的VLAN号分别为：2、3和4，每个VLAN的名称分别为TEACHER、STUDENT和MANAGING。4006295029502950295029502950根据上述需求，

我们要做的几项基本工作是：设置VTPDOMAIN（核心、接入交换机上都设置）

设置中继Trunk（核心、接入交换机上都设置）创建VLAN（在server上设置）

将交换机端口划入VLAN配置三层交换设置VTPDOMAINVTPDOMAIN称为管理域，

交换VTP更新信息的所有交换机必须配置为相同的管理域。如果所有的接入交换机与核心交换机都以中继线相连，那么只要在核心交换机上设置一个管理域，网络上所有的交换机都能加入该管理域，这样管理域内所有交换机都能获得彼此的VLAN信息。

配置中继配置中继是为了保证管理域能够将VLAN信息传递给所有的分支交换机。Cisco交换机能够支持任何介质作为中继线，为了实现中继Cisco使用其独有的ISL标签。ISL（Inter-SwitchLink）是一个在Cisco交换机之间、Cisco交换机与Cisco路由器之间传递多个VLAN信息及VLAN数据流的协议，通过在交换机相应端口配置ISL封装协议，即可实现跨越交换机进行整个网络的VLAN分配和配置。

创建VLAN在建立了管理域的基础上，下一步我们开始创建VLAN。由于我们在核心交换机设置了VTPServer模式，所以VLAN的建立是在核心交换机上进行的，只要是在管理域中的任何一台VTP属性为Server的交换机上建立VLAN，它就会通过VTP协议通知本管理域中的所有其它交换机。但如果要将具体的交换机端口划入某个VLAN，还必须在该端口所属的交换机上进行设置。将交换机端口划入VLAN假设要将SWITCH1、SWITCH2、SWITCH3、SWITCH4、SWITCH5、SWITCH6各交换机的fa0/1-fa0/20端口划入TEACHERVLAN，fa0/21-fa0/40端口划入STUDENTVLAN，fa0/41-fa0/48端口划入MANAGINGVLAN。

根据要求，我们采用的是基于端口划分VLAN的方法

配置三层交换由于不同VLAN工作站之间要相互通信，需要通过三层路由交换来实现，所以需要给各VLAN分配IP地址。给VLAN分配IP地址有两种方法，一种方法是给VLAN所有的节点分配静态IP地址；另一种方法是给VLAN所有的节点分配动态IP地址。5.3.5PVLAN技术随着网络的迅速发展，用户对于网络数据通信的安全性提出了更高的要求，特别是对于目前日益增多的宽带接入业务，要求每户家用主机之间互相隔离，传统的解决方法是给每个客户分配一个VLAN和相关的IP子网，通过使用VLAN，在数据链路层可将各台主机相互隔离，可以防止恶意的网络攻击行为和以太网的数据探听。然而，这种给每个客户分配一个VLAN和对应的一个IP子网的做法将受到扩展性方面的局限。

（1）

VLAN数的限制：（2）

复杂的STP（3）

IP地址的缺乏（4）

路由的限制：每个子网都需要设置相应的默认网关。为有效地解决上述问题，目前出现了一种新的VLAN机制，所有主机在同一个VLAN，即均在同一子网，但各主机之间不能相互通信，只能与自己的默认网关通信。这一新的VLAN就是私有虚拟局域网（PrivateVirtualLocalAreaNetwork，简称PVLAN），PVLAN实现了同一个广播域内2层的端口隔离，即同一VLAN中的用户相互之间不会受到影响。

PVLAN有三种类型：IsolatedPVLAN、CommunityPVLAN和PrimaryVLAN。对于PVLAN，交换机的端口也有三种类型：Isolatedport、Communityport和

Promiscuousport，它们分别对应不同的VLAN类型。Isolatedport属于IsolatedPVLAN，Communityport属于CommunityPVLAN，Promiscuousport属于PrimaryVLAN。IsolatedPVLAN和CommunityPVLAN需要和PrimaryVLAN绑定在一起才能工作，因为PrimaryVLAN代表了一个整体的PVLAN。在IsolatedPVLAN中，Isolatedport实现了2层端口的完全隔离，彼此不能交换数据，只能和Promiscuousport通信，所有从Isolatedport发来的数据流量均被转发到Promiscuousport。在CommunityPVLAN中，Communityport不仅可以和Promiscuousport通信，而且彼此也可以交换数据。Promiscuousport与路由器或第3层交换机接口相连，它可以将收到的数据发往一个PVLAN内的Isolatedport和Communityport

5.4交换机生成树协议技术

生成树协议STP快速生成树协议RSTP

STP配置

5.4.1生成树协议STP

在交换机等设备之间存在多条链路时，如果不采取适当的措施,网络中将产生环路,交换机将周而复始地转发数据帧，将会出现广播风暴、MAC地址表不稳定等问题。为解决此问题,IEEE802.1d定义了生成树协议（SpanningTreeProtocol，STP）。STP协议中定义了根桥（RootBridge）、根端口（RootPort）、指定端口（DesignatedPort）、路径开销（PathCost）等概念，目的在于通过构造一棵自然树的方法达到裁剪冗余环路的目的，同时实现链路备份和路径的最优化。

为实现这些功能，交换机之间采用了被称作是桥协议数据单元BPDU（BridgeProtocolDataUnit）的信息交流单元来进行彼此之间的信息交流。STP的BPDU属于二层报文，目的MAC地址是多播地址01-80-C2-00-00-00，所有支持STP协议的交换机都会接收并处理收到的BPDU报文。该报文的数据区里携带了用于计算生成树的所有有用信息。首先，STP协议根据BPDU中的信息来选择根桥。根桥是所有交换机用来判断网络中是否存在环路的参考点。根桥会从其所有端口向外发送BPDU报文，如果一个非根桥交换机在多个端口上都能接收到由根桥发出的BPDU报文就说明它同根桥之间存在环路。这时非根桥交换机就会计算这些端口到根桥的路径开销，从中选择一个路径开销最小的端口并将其置于转发状态，然后阻断其他冗余端口。路径开销的计算主要根据端口带宽，带宽越大开销越小。一旦与处于转发状态的端口连接的链路失效或者上级交换机出现故障，在其转发端口上交换机就会失去根桥的BPDU信号，丢失BPDU信号20秒后，交换机就会将处于阻断状态且路径开销最小的端口打开并将其置于转发状态。交换机强迫端口从阻断状态转变到转发状态之前要经历两种状态，第一个状态是倾听状态（15秒）,交换机用这段时间来判断根桥是否还有其他路径，并确定打开某个端口后不会在网络中造成环路；第二个状态是学习状态（15秒）,交换机在学习状态过程中了解各端口MAC地址信息，然后将其记录到交换机的MAC地址表中。端口状态从阻断状态转变到转发状态的时间叫做收敛时间，在这段时间内用户数据将无法正常传递。生成树经过一段时间（默认值是30秒左右）稳定之后，所有端口不是进入转发状态，就是进入阻塞状态。STPBPDU仍然会定时从各个网桥的指定端口发出，以维护链路的状态。如果网络拓扑发生变化，生成树就会重新计算，端口状态也会随之改变。5.4.2快速生成树协议RSTP

IEEE802.1w定义的RSTP合并了Cisco公司为IEEE802.1d增加的许多生成树扩展协议，如Portfast、Uplinkfast和Backbonefast等。RSTP协议采用了一种有效的网桥到网桥握手机制。RSTP的拓扑结构利用生成树“呼唤”作为保持本地连接的方式，这就使IEEE802.1d的Forward_Delay和Max_Age定时器主要用于备份，以维持协议的正常运行。RSTP的目标是尽快地将根端口和指定端口转变为转发状态，而将替代端口和备份端口转变为阻塞状态。为防止生成转发环路，RSTP利用网桥之间的握手来确保通过网络分配的端口任务能够保持一致。由于这种握手不依赖于定时器，因此可以迅速地传送到网络边缘，并且随着拓扑结构的改变而迅速恢复连接。RSTP协议仅适用于点到点的连接中，如果是共享媒体，802.1w模式将还原到802.1d模式。RSTP协议为根端口和指定端口设置了快速切换用的替换端口和备份端口。替代端口的作用是为当前根端口所提供的根桥提供替代路径。备份端口的作用是指定端口向生成树树叶提供路径备份。当根端口/指定端口失效的情况下，RSTP自动判断端口状态处于转发状态或阻塞状态，替换端口/备份端口会无时延地进入转发状态。端口状态可控制转发和学习过程的运作。RSTP定义了三