当前位置：首页 > news >正文

聊城专业做网站的公司网站建设需要会什么软件

news 2025/10/14 5:46:47

聊城专业做网站的公司,网站建设需要会什么软件,教育网站平面设计,公司制作网站费用计算机网络介绍概述网络概述相关硬件链路层VLAN概念VLAN 特点VLAN 的划分帧格式端口类型原理 STP概念特点原理 Smart Link概念特点组网网络层ARP概念原理 IP概念版本IP 地址 IPv4IP 地址数据报格式 IPv6特点IP 地址数据报格式 ICMP概念分类报文格式 VRRP概念原理报文格式 OS… 计算机网络介绍概述网络概述相关硬件链路层VLAN概念VLAN 特点VLAN 的划分帧格式端口类型原理 STP概念特点原理 Smart Link概念特点组网网络层ARP概念原理 IP概念版本IP 地址 IPv4IP 地址数据报格式 IPv6特点IP 地址数据报格式 ICMP概念分类报文格式 VRRP概念原理报文格式 OSPF概念特点原理报文格式传输层TCP概念特点原理报文格式 UDP概念特点应用报文格式校验和应用层HTTP 相关硬件LAN switch技术参数路由器概念特点分类工作原理路由器与交换机的区别路由器技术参数概述网络概述传输控制协议/因特网互联协议TCP/IPTransmission Control Protocol/Internet Protocol 又名网络通讯协议是Internet最基本的协议。它起源于60年代末美国政府资助的一个分组交换网络研究项目到90年代已发展成为计算机之间最常应用的组网形式。从协议分层模型方面来讲TCP/IP通常被认为由链路层、网络层、传输层、应用层这四个层次组成. 基础理论部分按照这四个层次对网络类涉及的知识点进行分类介绍。若一个知识点涉及到多个层次则优先考虑放在最为主要或常用的层次中介绍。若无法确定重要性或常用性则放在其中最低的层次介绍。其中所涉及的各协议之间大致的层级关系如下图所示。相关硬件网络设备与网络通信介质共同构成网络的硬件基础设施是网络的重要组成部分。相关硬件部分将分别介绍LAN switch、路由器等常用的重要网络设备。链路层 VLAN 概念虚拟局域网VLANVirtual Local Area Network是一种将局域网LAN设备从逻辑上划分成多个网段从而实现虚拟工作组的数据交换技术。VLAN可以应用于交换机和路由器中其中主要用在交换机中。 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即VLAN 每一个VLAN都包含一组有着相同需求的计算机。由于VLAN是逻辑地而不是物理地划分所以同一个VLAN内的各个计算机无须被放置在同一个物理空间里即这些计算机不一定属于同一个物理LAN网段。 VLAN 特点 VLAN具有如下优点控制网络风暴 VLAN内部的广播和单播流量不会被转发到其他VLAN中从而有助于控制网络流量。提高网络安全性可以控制用户访问权限和逻辑网段大小将不同用户群划分在不同VLAN从而提高网络安全性。方便网络管理可以根据部门职能、对象组或应用将不同地理位置的网络用户划分为一个逻辑网段以便网络管理和维护降低维护费用。 VLAN 的划分可以从不同的纬度对VLAN进行划分根据端口划分根据交换机的端口来划分被设定的端口都在同一个广播域中。该方式是最常见的划分方式灵活性较强不受终端物理位置的限制。根据MAC地址划分根据主机的MAC地址来划分。该方式受物理位置的限制。根据网络层划分根据每个主机的网络层地址或协议类型划分。该方式优点是物理位置的改变不影响 VLAN的归属方便管理且不需要附加的帧标签来识别VLAN可减少网络的通信量。根据IP组播划分一个组播组即为一个VLAN。该方式将VLAN扩大到了广域网灵活性较强容易通过路由器进行扩展但由于效率不高所以不适合局域网。根据规则划分根据一定规则划分将相关用户连成一体。在已配置好划分规则的情况下可对站点的加入或移动、改变进行自动配置。该方式比较有效和方便。根据用户定义、非用户授权划分为了适应特别的VLAN网络根据具体网络用户的特别要求来定义和设计VLAN 并可让非VLAN群体用户访问VLAN但需要提供用户密码在得到VLAN管理的认证后才可以加入一个VLAN。该方式安全性比较高。帧格式 VLAN基于IEEE 802.1Q标准在普通帧的原MAC地址和类型字段之间插入了4字节的 802.1Q Tag标记。VLAN的帧格式如下图所示 802.1Q Tag标记各字段含义如下 TYPE表示帧的类型0x8100表示802.1Q Tag帧不支持该类型帧的设备将丢弃该帧。PRI表示优先级取值范围为07值越大优先级越高。CFI值为0代表以太网的帧值为1代表是FDDI、令牌环网的帧。VID表示帧所属的VLAN取值为04095。其中0用于识别帧优先级4095作为预留值所以VLAN配置的最大可能值为4094。端口类型根据端口接入设备的类型VLAN的端口分为几种默认的情况下所有的端口属于 VLAN1 Access端口配置了Access类型的端口只能属于1个VLAN一般用于连接计算机。VID与端口的PVIDPort Default VLAN ID相同。Trunk端口配置了Trunk类型的端口可以属于多个VLAN可以接收和发送多个 VLAN的报文一般用于交换机之间的连接。Hybrid端口配置了Hybrid类型的端口可以属于多个VLAN可以接收和发送多个VLAN的报文可以用于交换机之间的连接也可以用于连接计算机。各类型端口示意图如下图所示。原理 VLAN传输帧的基本原理是使用Tag对帧进行标记并根据Tag的内容进行相应的转发。 VLAN帧在网络中的简化传输过程如下图所示。流程简单说明如下源计算机广播不带特定VLAN标记的以太网帧。源交换机识别到源计算机发出的帧需要转发后会在帧中加入特定的VLAN标记再进行转发广播。目的交换机收到该帧并识别到该帧需要自己转发后会对VLAN标记进行识别并在将其拆除后在特定的VLAN进行广播。目的计算机收到该以太网帧判断其中目的MAC地址为自己的MAC地址对该帧进行进一步处理。其他计算机丢弃该帧。 STP 概念生成树协议STPSpanning Tree Protocol是一种链路层协议在IEEE802.1D文档中定义它利用STASpanning Tree Algorithm在存在交换环路的网络中生成一个没有环路的树形网络避免由于环路的存在而造成广播风暴问题。STP将交换网络冗余的备份链路从逻辑上断开当主要链路出现故障时能够自动的切换到备份链路逻辑上接通保证数据的正常转发。 STP主要有两个功能在以太网络中创建一个以某台LAN switch的某个端口为根的生成树避免环路。在以太网络拓扑发生变化时进行收敛保护使所有交换机能对最佳路径的判断达成一致。几个常见概念网桥一种在链路层实现中继常用于连接两个或更多个局域网的网络互连设备。交换机具有网桥的功能。根桥网桥ID最小的网桥。网桥ID由网桥的优先级2字节和网桥的MAC6字节组成。任意时刻只能有一个根桥。根端口该端口到达根桥的路径是该端口所在网桥到达根桥的最佳路径开销最小路径。全网中只有根桥没有根端口。指定网桥每个网段到根桥最近路径开销最小的网桥。指定端口指定网桥到其所在网段的端口。可选端口非根端口和指定端口的端口。说明路径开销用来衡量到达目标位置的代价其值是两点之间某条路径上所有链路开销的总和。 IEEE给出了不同标准速率链路的路径开销。特点 STP具有以下特点冗余当一个链路或交换机故障时会有另一个链路或交换机替代。无环路可避免产生广播风暴。收敛时间长当主要链路出现故障以后从切换到备份链路需要50秒的时间。原理 STP的基本原理是通过在交换机之间定期传递BPDUBridge Protocol Data Unit报文来对网络的拓扑、花费或优先级的变化做出及时的响应。该报文中包含了足够的信息来保证交换机完成生成树计算。 BPDU分为配置BPDU和拓扑变化通知BPDU两种类型。配置BPDU包含配置信息拓扑变化通知BPDU在交换机检测到网络拓扑结构变化时发送。BPDU报文在直连的两个或多个网桥间交换不能被转发。没有运行STP协议的网桥将把BPDU报文当作普通报文转发。 STP的实现过程主要分为以下几个环节选择根桥。根桥的选择如下图所示。简单说明如下 a. 各交换机最初均认为自己为根桥。 b. 各交换机均向与其直连的交换机可能为多个发送配置BPDU报文告知对端自己的网桥ID。 c. 各交换机收到配置BPDU报文可能为多个后比较配置BPDU报文中网桥 ID和自己网桥ID的大小并记录自己的网桥ID为其中较小的值。网桥ID小者被认为是根桥。上图中A、B、C交换机认为A交换机为根桥D交换机认为自己为根桥。 d. 若仍存在多个网桥被认为是根桥则重复发送配置BPDU报文并进行比较和记录。直至网络中只存在一个根桥。上图中各交换机均认为A交换机为根桥。网桥ID应为唯一的。若两个网桥具有相同的最小ID则MAC地址小的网桥被选作根桥。选择根端口。根据如下方式选择根端口 a. 选择到根桥的路径开销最小的端口。 b. 当到根桥的路径开销相同时选择最高优先级的端口。 c. 当到根桥的路径开销和端口优先级均相同时选择端口号最小的端口。根端口的选择如下图所示。以B交换机的3个端口为例根端口的选择简单说明如下端口1到A交换机的路径开销为18路径为B-A端口2到A交换机的路径开销为437路径为B-C-A端口3到A交换机的路径开销为664319路径为B-D-B-C-A 因此将选择端口2作为B交换机的根端口。同理可选出C、D交换机各自的根端口。由于A、B交换机间和C、D交换机间的端口均没有被选中因此其对应的两条链路可以看成是冗余链路会从逻辑上被断开。选择指定网桥。根据如下方式选择指定网桥 a. 选择到根桥的路径开销最小的网桥。 b. 当到根桥的路径开销相同时选择最高优先级的网桥。以上图为例对于B交换机和D交换机之间的网段指定网桥的选择简单说明如下 B交换机到A交换机的路径开销为437路径为B-C-AD交换机到A交换机的路径开销为64313路径为D-B-C-A 因此将选择B交换机作为B交换机和D交换机之间网段的指定网桥。选择指定端口。根据如下方式选择指定端口 a. 选择指定网桥到其所在的网段的端口。 b. 当指定网桥到其所在的网段有多个端口时选择端口号最小的端口。仍以上图为例对于B交换机和D交换机之间的网段由于B交换机与该网段之间仅有端口3这一个端口因此端口3为指定端口。在正常稳定状态下根桥定期发送配置BPDU以保证拓扑信息不超时。当某个端口长时间不能接收到配置BPDU报文的时候交换机认为端口的配置超时网络拓扑可能已经改变此时重新计算网络拓扑重新生成一棵树。拓扑改变消息的传播如下图所示。简单说明如下 D交换机检测到其与F交换机间的链路断开则发送拓扑改变通知BPDU给B交换机。B交换机向D交换机回送拓扑改变确认消息配置BPDU其中拓扑变化标志位被置位。B交换机发送拓扑改变通知BPDU给A交换机。A交换机向B交换机回送拓扑改变确认消息。A交换机向B、C交换机重复发送一段时间拓扑改变消息配置BPDU其中拓扑变化标志位被置位。B交换机向D、E交换机发送拓扑改变消息。 Smart Link 概念 Smart Link是一种在双上行组网中用于实现主备链路的冗余备份及故障快速迁移的链路技术。特点 Smart Link具有以下特点专用于双上行组网。主用链路故障后流量切换到备用链路的速度快。配置简单便于用户操作。组网 Smart Link的组网如下图所示。具体说明 C、E交换机分别同时连到B、D交换机构成双上行组网。正常情况下只使用2条主用的链路进行报文转发。当主用链路如B、C交换机间的链路发生故障时会自动使用备用链路如D、 C交换机间的链路来转发报文。当主用链路故障恢复时可以根据实际的策略来选择是使用主用还是仍使用备用链路转发报文。默认情况下为保证网络稳定仍使用备用链路转发报文直至备用链路发生故障。网络层 ARP 概念地址解析协议ARPAddress Resolution Protocol是一个网络层协议用于将目标网络层地址转换成目标物理地址。在使用TCP/IP协议的以太网中ARP负责将IP地址映射到 MAC地址主机使用ARP协议通过目标设备的IP地址查询目标设备的MAC地址以保证通信的顺利进行。原理 ARP缓存在每台安装有TCP/IP协议的电脑里都有一个ARP缓存表记录着已经获取的MAC地址和 IP地址的映射关系。如下图所示。 ARP缓存表采用了老化机制在一段时间一般15到20分钟内如果表中的某一行没有使用就会被删除从而减少ARP缓存表的长度加快查询速度。 ARP工作过程发送方在ARP缓存表中查找是否存在目标方MAC地址。是直接使用此MAC地址发送IP报文。否2 发送方创建一个ARP请求报文该报文包含发送方MAC地址、发送方IP地址和目标方IP地址。目标方MAC地址用0填充。该报文被传递到链路层并在该层中用发送方MAC地址作为源地址用物理广播地址作为目的地址将其封装在一个帧中。同一链路中的每个主机或路由器都接收到该帧并对帧中的IP地址信息进行识别。除了目标方以外的所有机器都丢弃该帧。目标方创建一个ARP响应报文该报文包含目标方MAC地址。目标方向发送方发送ARP响应报文。发送方接收到该ARP响应报文获取到目标方MAC地址并记录到ARP缓存表中供以后使用。发送放使用目标方MAC地址向目标方发送IP报文。 ARP代理 ARP本身无法跨越不同网段。因此当数据要发往外部网络时需要使用ARP代理来进行通信。ARP代理的作用是使网络内的主机误认为目标主机与自己处于同一网段内从而达到透明化子网划分的目的。 ARP代理的工作原理当ARP请求从一个网络的主机发往另一个网络的主机时启用了ARP代理的、连接这两个网络的路由器将回答该请求使请求的发送者误以为此路由器就是目标主机而将所有数据帧发送到此路由器。路由器在收到数据帧后再将其转发到真正的目标主机。 IP 概念互联网协议IPInternet Protocol是为计算机网络相互连接并进行通信而设计的协议规定了计算机在Internet上进行通信时应当遵守的规则。 IP是TCP/IP协议族中最为核心的协议。所有的TCP、UDP、ICMP及IGMP数据都以IP数据报格式传输。IP协议提供不可靠、无连接的数据报传送服务即它对数据进行“尽力传输”只负责将分组发送到目的主机不管传输正确与否不作验证不发确认也不保证IP数据报到达顺序它将纠错重传问题交由传输层来解决。版本 IP版本分为 IPv4IP的第四版是第一个被广泛使用构成现今Internet技术基石的协议。它使用32bit表示IP地址。IPv6IP的第六版是由IETF小组设计的用来替代现行的IPv4协议的一种新的IP协议是未来发展的趋势。它使用128bit表示IP地址。 IP 地址 IP地址是在计算机网络中被用来唯一标识一台设备的一组数字各个节点设备之间使用IP协议进行通信。IP地址的层次是按网络结构进行划分。 IP地址分配 IP地址分配方式主要有以下两种手工分配IP地址。使用DHCP服务分配IP地址。 IP地址借用 IP地址借用是指在本接口没有IP地址的情况下可以使用其他接口的IP地址。其主要目的是节省IP地址资源。有时某个接口只是偶尔使用这种情况也可配置该接口借用其他接口的IP地址而不必让其一直占用一个单独的IP地址。 IP地址解析由DNS服务器将主机名解析为IP地址由ARP将IP地址解析为MAC地址。 IPv4 IP 地址表示形式 IPv4中IP地址由32位二进制数值组成通常采用“点分十进制表示法”表示。采用了这种表示法的IP地址由4个由点分隔的十进制整数来表示每个十进制整数对应一个字节。例如A主机的IP地址使用二进制的表示形式为00001010 00000001 00000001 00000010采用点分十进制表示法表示为10.1.1.2。结构 IPv4地址由如下两部分组成网络号码字段用于区分不同网络。其中前几位称为类别字段用来区分IP地址的类型。主机号码字段用于区分一个网络内的不同主机。为了方便IP地址的管理及组网IP地址分成5类如下图所示。通过网络号码字段的前几个比特就可以判断IP地址属于哪一类这是区分各类地址最简单的方法。目前大量使用中的IP地址属于A、B、C三类IP地址中的一种。D类地址是组播地址E类地址保留。在使用IP地址时要注意一些IP地址是保留作为特殊用途的一般的用户不能使用。各类IP地址的范围如下图所示。特殊IP地址网络地址主机号码为全0的IP地址作为网络本身的标识用于网络路由。直接广播地址主机号码为全1的IP地址用作广播地址该网络上所有的主机进行广播。当前主机地址网络号码为0的IP地址表示当前网络的主机可以让机器引用自己的网络而不必知道其网络号。有限广播地址32位为全1的IP地址255.255.255.255通常由无盘工作站启动时使用希望从网络IP地址服务器处获得一个IP地址。主机本身地址32位全0的IP地址0.0.0.0仅在采用DHCP方式的系统启动时允许本主机利用它进行临时的通信并且永远不是有效目的地址。回送地址所有形如127.X.Y.Z的地址都保留作环回测试发送到这个地址的分组不会输出到线路上它们被内部处理并当作输入分组。私有IP地址为了解决IP地址短缺的问题提出了私有地址的概念。私有地址是指内部网络或主机地址这些地址只能用于某个内部网络不能用于公共网络。私有IP地址范围如下图所示。 ** 子网划分** IP地址的网络部分称为网络地址网络地址用于唯一的标识一个网段。通过将网络地址进一步划分为若干个子网实现在不同子网之间隔离广播报文。现在所有的主机都要求支持子网编址。从地址分配的角度来看子网是网段地址的扩充。为了使IP地址的使用更加灵活主机号码再分成一个子网号码和一个主机号码。例如把一个B类网络地址的16位主机号分成8位子网号和8位主机号允许有254个子网每个子网可以有254台主机。如下图所示。子网掩码32bit用于表示IP地址中有多少bit用于网络号码包括子网号码多少bit 用于主机号码。其中值为1的bit对应网络号码包括子网号码为0的bit对应主机号码。下图是一个B类地址的两种不同的子网掩码。给定目的IP地址和子网掩码以后主机就可以确定IP数据报的目的地是本子网上的主机、本网络中其他子网中的主机或者其他网络上的主机。因此若知道了本机的IP地址则就可以知道它为哪类地址也就知道网络号和子网号之间的分界线。而根据子网掩码就可知道子网号与主机号之间的分界线。子网掩码除了可以用“点分十进制”方式表示外还可以在IP地址后用一个斜线/后面写明子网掩码的位数的方法来表示。例如192.168.1.25/24表示IP地址192.168.1.25的掩码为255.255.255.0。数据报格式 IPv4数据报由IPv4首部和数据组成。普通的IPv4首部长度为20个字节若没有可选项字段至60字节。IPv4数据报的格式如下图所示。 IP数据报中各字段的含义如下表所示。字段含义版本4代表IPv4。首部长度将该值乘以4可以得到用字节表示的长度。服务类型由3bit优先域、4bit服务类型域和1bit未用位必须为0组成。优先域目前已被忽略。服务类型域分别代表最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。在一个IP数据报中该4bit只能有一位被置为1。总长度以字节为单位定义IP数据报的总长度首部加上数据。标识唯一地标识主机发送的每一份数据报。若数据报必须被分割成碎片以适应支持小型数据包的网络则每个碎片中都设置相同的ID值。标志由3位组成。第1位保留。第2位为不分片标志表示此数据报不可以被分片。第3位为更多分片标志值为1表示此分片包不是最后分片在其之后还有分片。片偏移若数据报被分片则该域指明了当前分片在原始数据报中相对开始处的位置。该域的值单位为8字节。若数据报没有分片则该值为0。生存时间设置了数据报可以经过的最多路由器数。指定了数据报的生存时间。TTLTime to Live的初始值由源主机设置通常为32或64一旦经过一个处理它的路由器它的值就减去1。当该字段的值为0时数据报就被丢弃并发送ICMP报文通知源主机。协议类型表示使用IP层服务的更高层协议。一个IP数据报能封装来自诸如TCP6、UDP17、ICMP1等较高层协议的数据。首部校验和只对头部内容不包含本字段进行错误检测不包括数据报的其他内容。校验和使用16位反码求和算法。源IP地址定义了源主机的IP地址。目的IP地址定义了源主机的IP地址。源IP地址定义了目的主机的IP地址。在IP数据报从源主机传送到目的主机期间该字段必须保持不变。可选项通常用于网络测试和调试。虽然不是IP头部必需的部分但要求IP软件能处理它们。目前这些任选项定义如下安全和处理限制用于军事领域记录路径让每个路由器都记下它的IP地址时间戳让每个路由器都记下它的IP地址和时间宽松的源站选路为数据报指定一系列必须经过的IP地址严格的源站选路与宽松的源站选路类似但是要求只能经过指定的这些地址不能经过其他的地址数据内容根据实际情况填充。 IPv6 特点 ** IPv6的特点包括** 层次化的地址结构 IPv6的地址空间采用了层次化的地址结构利于路由快速查找同时借助路由聚合可减少IPv6路由表的大小提高路由设备的转发效率。地址自动配置 IPv6支持有状态地址配置和无状态地址配置简化了主机配置。 – 对于有状态地址配置主机通过服务器获取地址信息和配置信息。 – 对于无状态地址配置主机自动配置地址信息地址中带有本地路由设备通告的前缀和主机的接口标识。如果链路上没有路由设备主机只能自动配置链路本地地址实现与本地节点的互通。支持QoS IPv6报头的新字段定义了流量应该被如何标识和处理。通过报文头里的流标记字段完成流量标识允许路由设备对某一流中的报文进行识别并提供特殊处理。由于 IPv6报头可对流量进行识别即使是带有IPSec加密的报文载荷也可对其QoS进行保证。内置安全性 IPv6将IPSec作为它的扩展报头实现提供端到端的安全特性。这一特性为解决网络安全问题提供了标准。灵活的扩展报文头 IPv6取消了IPv4报文头的选项字段并引入了多种扩展报文头在提高处理效率的同时还增强了IPv6的灵活性为IP协议提供了良好的扩展能力。 IP 地址表示形式 IPv6的128位IP地址有以下两种表示形式 X:X:X:X:X:X:X:X 地址被分为8组每组的16位用4个十六进制字符09AF来表示组和组之间用冒号:隔开。其中每个“X”代表一组十六进制数值。例如 2031:0000:130F:0000:0000:09C0:876A:130B。有两种简写形式 – 省略每组中的前导“0”上述地址可写为2031:0:130F:0:0:9C0:876A:130B。 – 可用双冒号“::”代替地址中包含的连续两个或多个均为0的组上述地址可写为2031:0:130F::9C0:876A:130B。在一个IPv6地址中只能使用一次双冒号“::”否则当计算机将压缩后的地址恢复成128位时无法确定每段中0的个数。X:X:X:X:X:X:d.d.d.d “X”代表高阶的六组数字用十六进制数来表示每组的16比特。“d”代表低阶的四组数字用十进制数表示每组的8比特。后边的部分d.d.d.d其实就是一个标准的IPv4地址。具体又分为如下两种类型 – IPv4的兼容IPv6地址。地址格式为0:0:0:0:0:0:IPv4-address其高阶96bits均为0其低阶32bits是一个 IPv4地址。该IPv4地址必须是IPv4网络中可达的IPv4地址且不能是组播地址、广播地址、环回地址或未指定的地址0.0.0.0。 – IPv4的映射IPv6地址。地址格式为0:0:0:0:0:FFFF:IPv4-address。该地址用于将IPv4节点的地址表示为 IPv6地址。 ** 结构** IPv6地址由如下两部分组成 l 网络前缀n比特相当于IPv4地址中的网络号码。 l 接口标识128-n比特相当于IPv4地址中的主机号码。地址2001:A304:6101:1:0000:E0:F726:4E58/64其中/64表示网络前缀为64位的构成如下图所示。 ** 分类 ** IPv6主要有三种地址单播地址Unicast 唯一标识一个接口类似于IPv4的单播地址。发送到单播地址的数据包将被传输到此地址所标识的唯一接口。单播地址还可以分为四种如下图所示。任播地址Anycast 用来标识一组接口通常这组接口属于不同的节点。发送到任播地址的数据包被传输给此地址所标识的一组接口中距离源节点最近的一个接口最“近”的一个是指根据路由协议的距离度量。任播地址提供了很多潜在的重要服务。例如一个任播地址可以用来允许节点访问提供某种已知服务的服务器集合中的一个服务器而不需要在每个节点手工配置服务器列表。任播地址没有独立的地址空间它们可使用任何单播地址的格式。因此需要一种语法来区别任播地址和单播地址。组播地址Multicast 用来标识属于不同节点的一组接口类似IPv4的组播地址。发送到组播地址的数据包被传输给此地址所标识的所有接口。IPv6不包括广播地址广播地址的功能均由组播地址来提供。数据报格式扩展包头不是必选部分。仅当需要路由器或目的节点做某些特殊处理时才由发送方添加一个或多个IPv6扩展包头。IPv6数据报的格式如下图所示。 IP数据报中各字段的含义如下图所示。 ICMP 概念 Internet控制报文协议ICMPInternet Control Message Protocol是一种面向无连接的协议在RFC792文档中定义是TCP/IP协议族的一个子协议使用IP做为底层支持。用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据但是对于用户数据的传递起着重要的作用。因此ICMP是一个非常重要的协议对于网络安全具有极其重要的意义。 ICMP的功能主要有主机选择路由维护路由选择流量控制分类 ICMP报文一般可分为 ICMP差错报文用于报告处理数据报过程中的错误如目的不可达、超时等。 ICMP差错报文会返回给发送源数据的设备。发送源数据的设备随后可根据ICMP差错报文确定发生错误的类型并确定如何才能更好地重发失败的数据包。 ICMP的功能仅是报告问题由发送方完成纠正错误的任务。ICMP查询报文用于查询网络中的基本信息如回显、时间戳、地址掩码等。源设备向目的设备发送ICMP查询报文。目的设备将ICMP差错报文或携带查询结果的ICMP查询报文返回给源设备。源设备可根据返回的报文获知网络信息并进行可能的、相应的处理。每类ICMP报文又可细分为多种类型不同类型由报文中的类型字段和代码字段来共同决定。详细分类请参见RFC792。报文格式 IP首部中的协议类型字段为1时表明其IP数据是ICMP报文。 ICMP报文的格式如下图所示。所有报文的前4个字节都是一样的剩下的其他字节则互不相同。 ICMP报文中各字段的含义如下表所示。 VRRP 概念虚拟路由器冗余协议VRRPVirtual Router Redundancy Protocol是一种选择协议在 RFC2338文档中定义可以通过使用VRRP把虚拟路由器的任务分配给LAN上的VRRP 路由器中的一台。控制虚拟路由器IP地址的VRRP路由器称为主路由器它负责转发数据包到这些虚拟IP地址。当主路由器不可用时VRRP提供了动态的故障转移机制允许将任意一个虚拟路由器的IP地址作为终端主机的默认第一跳路由器地址。在无需要求每台终端主机都配置动态路由或路由发现协议的情况下使用VRRP可以获得高可用性的默认路由。原理 VRRP协议的实现有VRRPv2和VRRPv3两个版本。其中VRRPv2基于IPv4VRRPv3基于IPv6。VRRPv2和VRRPv3在功能实现上并没有区别只是应用的网络环境不同。 VRRP将LAN的一组路由器包括一个主路由器和若干个备份路由器组织成一个虚拟路由器称之为一个备份组。在备份组中只有主路由器负责为网络内的主机提供路由服务。如果备份组内的主路由器坏掉备份路由器将会通过选举策略选出一个新的主路由器继续向网络内的主机提供路由服务。从而实现网络内的主机不间断地与外部网络进行通信。虚拟路由器拥有自己的IP地址可以和备份组内的某个路由器的接口地址相同备份组内的路由器也有各自的IP地址。LAN内的主机仅知道虚拟路由器的IP地址它们将自己的缺省路由下一跳地址设置为该虚拟路由器的IP地址。于是LAN内的主机就通过虚拟路由器与其他网络进行通信。用VRRP实现虚拟路由器的示意图如下图所示。说明如下路由器1、2、3组成了虚拟路由器其中路由器1为主路由器路由器2、3为备份路由器。虚拟路由器的IP地址为10.1.1.23路由器1的IP地址为10.1.1.42路由器2的IP地址为 10.1.1.29路由器3的IP地址为10.1.1.6。LAN内的主机将自己的缺省路由下一跳地址设置为10.1.1.23。LAN内的主机通过虚拟路由器实际使用的是路由器1但主机并不清楚与其他网络进行通信。路由器1出现故障后根据选举策略路由器2成为主路由器继续为LAN内的主机提供路由服务。由于在备份组中只有主路由器为网络中的主机提供路由服务而备份路由器和对应的链路均处于闲置状态。这样造成了负载不均衡当网络负载较大时此问题更加突出。因此通常使用双或多备份组来避免或减少此问题。例如上图中设置两个备份组A和 B。A和B均包含路由器13。在备份组A中路由器1为主路由器在备份组B中路由器2 为主路由器。主机1、2的缺省路由下一跳为路由器1主机3、4的缺省路由下一跳为路由器2。这样既分担了设备负载和网络流量又提高了网络可靠性。报文格式 VRRPv2的报文格式如下图所示。 VRRPv3的报文格式如下图所示。报文中各字段的含义如下图所示。 OSPF 概念开放最短路由优先OSPFOpen Shortest Path First是一种基于链路状态的AS Autonomous System内部路由协议。在IP网络上它通过收集和传递AS的链路状态来动态地发现并传播路由。OSPF属于IGPInterior Gateway Protocol。目前IPv4协议使用的OSPF版本2在RFC2328中定义。 AS是为了便于网络的管理人为地将Internet划分成的若干区域。每一个AS由一组在统一的机构管理下的路由器组成AS对外呈现统一的路由机制并被看成独立的网络组成单元。特点在OSPF出现前网络上广泛使用RIPRouting Information Protocol作为内部网关协议。由于RIP是基于距离矢量算法的路由协议存在着收敛慢、路由环路、可扩展性差等问题所以逐渐被OSPF取代。 OSPF具有如下特点适应范围广支持各种规模的网络最多可支持几百台路由器。收敛快速当网络的拓扑结构发生变化时立即发送更新报文使这一变化在AS中同步。无自环通过收集到的链路状态用最小生成树算法计算路由从算法本身保证了不会生成自环路由。支持区域划分允许AS的网络被划分成区域来管理区域间传送的路由信息被进一步抽象从而减少了占用网络的带宽。支持等值路由支持到同一目的地址的最多三条等值路由。支持验证支持基于接口的报文验证以保证路由计算的安全性。支持以组播地址发送协议报文 OSPF报文封装在IP报文内可以采用单播或组播的形式发送。提供路由分级管理使用4类不同的路由按从高到低的优先顺序排列如下区域内路由描述AS内区域内的网络结构。区域间路由描述AS内区域间的网络结构。第一类外部路由对应于OSPF从其他IGP所引入的路由信息这些路由的开销和OSPF自身路由的开销具有可比性。第二类外部路由对应于OSPF从EGPExterior Gateway Protocol所引入的路由信息这些路由的开销远大于OSPF自身路由的开销因而在计算时只考虑外部开销。原理路由计算过程采用OSPF协议时每个路由器主动测试与其邻站相连链路的状态并将这些信息发送给它的其他邻站而邻站将这些信息在AS中传播出去。每个路由器接收这些链路状态信息并建立起完整的路由表。每个路由器再根据SPFShortest Path First计算出到网络中各个节点的路由表。通过OSPF协议计算路由的过程如下图所示。通过OSPF协议计算路由的过程如下路由器A、B、C、D组成网络。连线旁边的数字表示路径开销。假定两台路由器相互之间发送报文所需花费是相同的。每台路由器都得到相同的LSDBLink State DataBase。LSDB是对整个网络的拓扑结构的描述。 a. 每台路由器都根据自己周围的网络拓扑结构生成一条LSALink State Advertisement。 b. 每台路由器都将LSA发送给网络中其他所有的路由器。 c. 每台路由器都收到了其他路由器的LSA所有的LSA放在一起称作LSDB。各路由器都将LSDB转换成一张带权有向图这张图是对整个网络拓扑结构的真实反映。各路由器得到的是一张完全相同的图。每台路由器在图中以自己为根节点使用SPF算法计算出一棵最小生成树由这棵树得到了到网络中各个节点的路由表。区域划分 OSPF允许AS的网络被划分成区域来管理区域间传送的路由信息被进一步抽象从而减少了占用网络的带宽。区域划分如下图所示。 AS 1内运行OSPF协议。AS 1被划分为三个不同的区域Area 0、Area 1、Area 2。其中Area 0称作“骨干区域”。说明如果AS被划分成一个以上的区域则必须有一个区域是骨干区域并且保证其他区域与骨干区域直接相连或逻辑上相连且骨干区域自身也必须是连通的。报文格式 OSPF的报文格式如下图所示。报文中各字段的含义如下图所示。传输层 TCP 概念传输控制协议TCPTransmission Control Protocol是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议在RFC793中定义。特点 TCP具有以下特点面向连接的传输。端到端的通信。高可靠性确保传输数据的正确性不出现丢失或乱序。全双工方式传输。采用字节流方式即以字节为单位传输字节序列。紧急数据传送功能。使用缓冲区。提供重传机制。原理可靠性保障 TCP通过下列方式来保障数据传输的可靠性数据被分割成TCP最适合发送的数据块也就是最大报文段长度。当一个连接建立时连接的双方都要通告各自的最大报文段长度。当TCP发出一个报文段后它启动一个定时器等待目的端确认收到这个报文段。如果不能及时收到一个确认将重发这个报文段。当TCP收到发自TCP连接另一端的数据它将发送一个确认。这个确认通常将推迟几分之一秒发送以便将ACK与需要沿该方向发送的数据一起发送。绝大多数实现采用的时延为200ms。TCP通过端到端的首部和数据的检验和检测数据在传输过程中的任何变化。如果收到段的检验和有差错TCP将丢弃这个报文段并不确认收到此报文段希望发送端超时并重发。如果TCP报文段的到达顺序错误TCP会对收到的数据进行重新排序将数据以正确顺序交给应用层。TCP接收端会丢弃重复的数据。TCP可提供流量控制。TCP连接的每一方都有固定大小的缓冲空间。TCP的接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据从而防止缓冲区溢出。建立TCP连接 TCP通过三次握手完成连接的建立如下图所示。 TCP连接建立的过程客户端执行主动打开客户端发送SYN包给服务器其中包含序列号X。服务器收到SYN(SEQX)包后向客户端回SYN(SEQY)ACK(SEQX1)包作为应答以及对客户端SYN(SEQX)包的确认。客户端向服务器发送ACK(SEQY1)包对服务器SYN(SEQY)包进行确认。同时打开在很偶然的情况下TCP连接的两方会同时彼此执行主动打开。这种情况下每一方必须发送一个SYN且这些SYN必须传递给对方。每一方均使用一个对方熟知的端口作为本地端口。例如主机A中的一个应用程序使用本地端口7000并与主机 B的端口8000执行主动打开。主机B的一个应用程序则使用本地端口8000并与主机A的端口7000执行主动打开。它们仅建立一条连接而不两条连接且每一端既是客户机又是服务器。终止TCP连接由于TCP连接是全双工的因此每个方向都必须单独进行关闭。TCP通过四次握手完成连接的终止如下图所示。 TCP连接终止的过程客户端执行主动关闭客户端发送FIN包给服务器其中包含序列号X。服务器收到FIN(SEQX)包后向客户端回ACK(SEQX1)包作为对客户端FIN (SEQX)包的确认。从客户端到服务器的传送被关闭。服务器执行被动关闭服务器向客户端发送FIN(SEQY) ACK(SEQX1)包。客户端向服务器发送ACK(SEQY1)包对服务器FIN(SEQY)包进行确认。从服务器到客户端的传送被关闭。同时关闭TCP连接的两方都可以执行主动关闭。异常释放通常情况下TCP通过发送FIN包关闭连接。若使用的是复位报文来结束连接则称为异常释放。使用异常释放可以使复位报文的发送方立即丢弃待发数据减少资源浪费而接受方可以判断出发送方是正常关闭还是异常关闭。流量控制为了实现流量控制TCP使用一种滑动窗口协议。TCP连接的双方为每个连接使用一个窗口。窗口区间是缓冲区的一部分包含一方在等待另一方的确认期间所能发送的字节数据。该窗口之所以称为滑动窗口是因为它能随着数据的发送、确认的接收在整个缓冲区内滑动。 TCP的滑动窗口是面向字节的。滑动窗口的使用使传输效率更高同时也能控制数据流量使接收端不被数据所淹没。拥塞控制 TCP提供4种拥塞控制机制来确保有效的利用带宽并快速修复拥塞和错误慢速启动新建立的连接不在一开始就大量发送数据包而是根据网络情况逐步增加每次发送的数据量。当新建连接时拥塞窗口大小初始化为1个最大报文段长度以字节为单位发送端开始按照拥塞窗口大小发送数据。每当有一个报文段被确认拥塞窗口大小就增加1个最大报文段长度。拥塞窗口大小的值随着网络往返时间呈指数级增长。拥塞避免当拥塞窗口大小超过慢启动门限通常是65536字节后慢速启动过程结束进入拥塞避免阶段。拥塞避免的主要思想是加法增大即拥塞窗口大小的值不再指数级往上升而是开始加法增加。当窗口中所有的报文段都被确认时拥塞窗口大小加1。拥塞窗口大小的值随着网络往返时间的增加而线性增加从而避免增长过快导致网络拥塞逐渐增加调整到网络的最佳值。快速重传 TCP在收到乱序到达包时会立即发送ACKTCP利用3个相同的ACK来判定数据包的丢失。此时进行快速重传包括把慢启动门限值设置为拥塞窗口大小的一半把拥塞窗口大小重新设置为慢启动门限的值具体实现有些为慢启动门限的值3 并重新进入拥塞避免阶段。快速恢复快速恢复与快速重传类似但当收到3个重复ACK时TCP最后进入的不是拥塞避免阶段而是快速恢复阶段。快速恢复的思想是“数据包守恒”原则即同一个时刻在网络中的数据包数量是恒定的只有当“老”数据包离开了网络后才能向网络中发送一个“新”的数据包。如果发送方收到一个重复的ACK根据TCP的ACK 重传机制就表明有一个数据包离开了网络于是拥塞窗口大小加1。报文格式 TCP的报文格式如下图所示。报文中各字段的含义如下表所示。 UDP 概念用户数据报协议UDPUser Datagram Protocol是一种在因特网传输层提供用户进程并负责在应用程序之间无连接传递数据的协议在RFC768文档中定义。UDP不对传送数据包进行可靠的保证适合于传输少量数据可靠性则由应用层来负责。UDP协议位于IP协议之上。特点 UDP具有如下特点传输数据之前源端和终端不建立连接。不需要维护连接状态包括收发状态等一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息。UDP信息包的包头很短只有8个字节相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。吞吐量不受拥挤控制算法的调节只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端主机性能的限制。UDP使用尽最大努力交付即不保证可靠交付因此主机不需要维持复杂的链接状态表。UDP面向报文不对报文拆分和合并只在添加首部后交付给IP层。因此应用程序需要选择合适的报文大小。控制选项较少数据传输过程中延迟较小数据传输效率较高。应用 UDP协议适合于对可靠性要求并不高的应用程序或者可以保障可靠性的应用程序像 DNS、TFTP、SNMP等UDP协议也可以用于传输链路可靠的网络。 UDP排除了信息可靠传递机制将安全和排序等功能移交给上层应用来完成极大降低了执行时间使速度得到了保证。UDP的典型应用包括流媒体、实时多媒体游戏和IP电话等这些应用不需要可靠机制但更加注重实际性能的应用。报文格式 UDP的报文格式如下图所示。 UDP报文中各字段的含义如下表所示。校验和 UDP校验和覆盖的内容超出了UDP数据报本身的范围。为了计算校验和UDP把伪首部 PSEUDO-HEADER引入数据报中。在伪首部中有一个值为0的填充八位组用于保证整个数据报的长度为16比特的整数倍。使用伪首部的目的是检验UDP数据报已达到正确的目的地。在UDP校验和的计算过程中用到的伪首部长度为12字节如下图所示。 UDP校验和使用的各字段的含义如下表所示。应用层 HTTP 超文本传输协议HTTPHyperText Transfer Protocol是一种详细规定了浏览器和万维网 WWWWorld Wide Web服务器之间互相通信的规则通过因特网传送万维网文档的数据传送协议HTTP/1.1由RFC 2616定义。 HTTP可以以普通文本、超文本、音频、视频等格式传输数据。称为超文本协议的原因是在应用环境中它可以快速的在文档之间跳转。HTTP通常在公认端口80上使用TCP 或其他可靠传输协议服务。在实际应用中客户端通常需要配置HTTP代理服务器。HTTP代理服务器用于保存对最近请求的响应的拷贝。在其存在的情况下当客户端访问网页时客户端会向代理发出请求代理检查高速缓存如果缓存中不存在响应报文代理才会向相应的服务器发送请求从而降低了原服务器的负载减少了通信量并降低了延迟。使用代理服务器客户端必须配置为访问代理服务器而不是目标服务器。 HTTP的工作过程如下图所示。 HTTP工作过程可分为使用TCP的三次握手在客户端与服务器之间建立连接。客户端向服务器发送请求其格式为统一资源标识符URL、协议版本号、MIME 信息包括请求修饰符、客户机信息和可能的内容。服务器接收到请求后向客户端发送响应信息其格式为信息的协议版本号、一个成功或错误的代码、MIME信息包括服务器信息、实体信息和可能的内容。客户端通过浏览器将接收到的服务器所返回的信息显示在用户的显示屏上。使用TCP的四次握手断开客户端与服务器之间的连接。客户端与服务器均可发起断开过程。如果在以上过程中的某一步出现错误产生错误的信息将返回到客户端由显示屏输出。 HTTP/1.1默认的连接是持续连接服务器在发送响应以后会保持连接状态等待更多的请求。相关硬件 LAN switch 局域网交换机LAN switch是一种在局域网中完成信息交换功能的网络设备。 LAN switch主要有如下几个特点自动建立和维护地址表。每一端口独享带宽保障传输速率。同一时刻支持多对端口之间进行数据传输。只向目标地址发送数据不易产生网络堵塞同时保证数据传输安全。可以把网络分成若干个VLAN隔离广播风暴避免共享冲突。按照不同标准LAN switch可分为不同种类。根据传输速度划分交换机分为以太网交换机、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。它们分别用于带宽100Mb/s以下、100Mb/s、1Gb/s、10Gb/s、25Gb/s、40Gb/s、100Gb/s的以太网。根据应用层次划分 – 企业级交换机作为骨干交换机通常支持500个信息点以上大型企业应用。 – 部门级交换机通常支持300个信息点以下中型企业应用。 – 工作组交换机通常支持100个信息点以下中小型企业应用。根据工作的协议层次划分 – 二层交换机工作在OSI模型的第二层数据链路层。交换机根据MAC地址转发数据交换速度快但控制功能弱没有路由选择功能。 – 三层交换机工作在OSI模型的第三层网络层。交换机根据IP地址转发数据具有路由功能是二层交换与路由功能的有机组合。三层交换机也称为路由交换机。 – 四层交换机工作在OSI模型的第四层传输层。交换机根据传输层数据包的包头信息转发数据同时实现传输层的访问控制和服务质量保证。二层交换机工作原理交换机拥有一条高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有端口都挂接在背部总线上。二层交换机的组网如下图所示二层交换机划分了两个VLAN每个VLAN 连三台设备。 VLAN内通信当A1需要向A3发送信息交换机工作过程如下交换机收到A1发来的数据帧。交换机分析数据帧的报头信息获取目标MAC地址。交换机在内部存储的MAC地址表中查找相应的端口。如果MAC地址表中记录目标MAC地址对应A3交换机把数据帧发给A3。如果MAC地址表中没有目标MAC地址对应的端口交换机向VLAN1内所有端口 A2、A3、路由器进行广播。A3回应后交换机记录目标MAC地址与A3对应把A3的MAC地址加入MAC地址表中并把数据帧发给A3。交换机通过不断记录网络的MAC地址信息建立和维护MAC地址表。这也称为交换机学习能力。VLAN间通信当A1需要向B3发送信息交换机工作过程如下交换机收到A1发来的数据帧。交换机分析数据帧的包头信息获取目标MAC地址。交换机在内部存储的MAC地址表中查找相应的端口。如果MAC地址表中记录目标MAC地址对应路由器交换机把数据帧发给路由器。如果MAC地址表中没有目标MAC地址对应的端口交换机向VLAN1内所有端口 A2、A3、路由器进行广播。路由器收到广播后分析B3属于VLAN2需要路由转发回应交换机。交换机学习目标MAC地址与路由器对应把MAC地址加入MAC地址表中并把数据帧发给路由器。路由器通过交换机VLAN2把数据帧发给B3。三层交换机工作原理三层交换机的组网如下图所示。网络内通信当A1需要向A2发送信息通信过程如下 A1使用A2的IP地址和子网掩码取得A2的网络地址确定A2与自己在同一网段。网络地址是IP地址的网络部分用于唯一标识一个网段。网络地址可以通过IP地址的二进制与子网掩码的二进制进行与运算取得。例如A2的IP地址为“192.168.0.1”子网掩码为 “255.255.255.0”则网络地址为“192.168.0.0”。A1给A2发送ARP请求A2返回其MAC地址。A1用A2的MAC封装数据包发送给交换机。交换机起用二层交换模块查找MAC地址表转发数据包。具体工作过程请参见二层交换机工作原理。网络间通信当A1需要向B1发送信息通信过程如下 A1使用B1的IP地址和子网掩码取得B1的网络地址确定B1与自己不在同一网段。A1把第一个数据包发向缺省网关。缺省网关对应交换机的三层路由模块。交换机的三层路由模块接收数据包后查询路由表确定到达B1的路由构造一个新的帧头。新帧头中以缺省网关的MAC地址为源MAC地址以B1的MAC地址为目标MAC 地址。三层路由模块通过一定的识别触发机制确定A1与B1的MAC地址及转发端口的对应关系产生并保存一个地址映射表记录A1、B1的MAC地址与IP地址对应关系。后续A1发给B1的数据交换机根据地址映射表直接从二层交换模块由源地址传输到目标地址不再经过三层路由模块。这就是通常说的一次路由多次转发。它可消除路由选择造成的网络延迟提高数据包转发效率。四层交换机主要技术 IP网络中普遍使用的传输层协议是TCP和UDP。他们数据包的包头不仅包括端口号还指明数据包是什么类型的网络数据。四层交换机使用传输层数据包的包头信息进行信息交换和传输处理就可以进行与网络数据相关的服务质量和流量控制。下面介绍四层交换机的主要技术包过滤/安全控制四层交换机能够配置允许或禁止IP子网间的连接也可以控制指定TCP/UDP端口的通信。而且它采用ASIC专用高速芯片实现过滤提高了包过滤速率。服务质量四层交换机允许使用基于目的地址、目的端口号应用服务的组合来区分优先级使紧急应用获得网络的高级别服务。服务器负载均衡四层交换机所支持的服务器负载均衡方式是将不同的物理服务器组成一个集共同提供相同的服务并将其定义为虚拟服务器。虚拟服务器是一个有单独IP地址的逻辑服务器。用户数据流指向虚拟服务器的IP地址通过四层交换机进行网络地址转换与真实的物理服务器通信。虚拟服务器可以隐藏物理服务器的实际IP地址防止非授权访问。四层交换机可以使用多种协议进行负载均衡如OSPF、RIP、VRRP协议。它还可以针对流量特性遏制或拒绝不同应用类型服务控制指定时间内允许的连接数以保障QoS或指定符合TCP协议的合法连接才可查询网络服务。主机备用连接主机备用连接为端口设备提供冗余连接在交换机发生故障时能有效保护系统这种服务允许定义主备交换机。四层交换机支持共享相同的MAC地址主备交换机可以接收相同数据使备份交换机能够监视主交换机服务的通信内容。而且主交换机会持续地通知备份交换机第四层的有关数据、MAC数据以及它的电源状况。当主交换机故障时备份交换机就会自动接管不会中断对话或连接。统计通过查询第四层数据包四层交换机能够提供详细的统计记录。管理员可收集到哪一个IP地址正在通信的信息也可根据通信中涉及到哪一个应用层服务来收集通信信息。当服务器支持多个服务时这些统计信息对于考察服务器上每个应用的负载很有效。当交换机提供服务器负载均衡服务时这些统计信息有助于交换机确定连接哪台真实服务器。交换方式存储转发交换机把接收到的整个数据帧缓存进行循环冗余码校验对错误包处理后取出目标地址查询地址表进行转发。存储转发方式对数据帧进行错误检测提高可靠性可让错误数据帧提前过滤掉但数据处理延时大。直通方式交换机接收数据帧时接收完头信息马上取出目标地址查询地址表进行转发。直通方式无需存储延时小交换速度快但可能转发一些错误数据帧。碎片隔离交换机接收数据帧时检查数据帧长度如果小于64字节说明是假包丢弃该包如果大于64字节则根据头信息取出目标地址查询地址表进行转发。碎片隔离方式结合了前两者的优点但不提供数据校验。相关技术交换机相关技术主要包括级联级联可以实现多台交换机之间的互连增加端口密度。级联结构一般是总线型、树型或星型。级联采用普通用户端口或级联端口。普通用户端口采用交叉电缆连接。级联端口采用直通电缆连接。可以使用不同厂家、不同型号的交换机进行级联。堆叠堆叠是将多台支持堆叠特性的交换机通过堆叠电缆或高速上行口以环型或链型组合在一起从逻辑上合为一个整体设备。堆叠可以提高交换机端口密度和性能实现交换机的集中管理和维护。一般相同类型的交换机才能进行堆叠。堆叠中交换机主要分三种角色。 – 主交换机根据堆叠协议由交换机自动确定。它负责管理整个堆叠系统包括分配堆叠成员编号收集堆叠拓扑信息将拓扑信息通告给所有堆叠成员。堆叠中只有一台主交换机。 – 备份交换机由主交换机指定。它是主交换机的备份当主交换机发生故障时接替主交换机的工作。堆叠中只有一台备份交换机。 – 从交换机除主交换机和备份交换机外所有的交换机。从交换机会定期检测相邻交换机当发现相邻交换机没有回应会向主交换机发送拓扑变化的报告。堆叠可看作级联的一种特殊形式。堆叠与级联的关系 – 级联的交换机可以相距很远。堆叠的交换机距离非常近一般不超过几米。 – 级联一般采用普通用户端口。堆叠一般采用专用的堆叠模块和堆叠电缆。 – 级联是交换机之间的简单连接。堆叠是将多台交换机从逻辑上合为一台交换机使用。集群集群可以将相互连接级联或堆叠的多台交换机作为一个逻辑设备进行管理降低网络管理成本简化管理操作。集群中一般只有一台交换机起管理作用称为命令交换机。它可以管理其他交换机。在命令交换机统一管理下集群中多台交换机协同工作。由于不同厂家对集群有不同的实现方案一般同一厂家指定型号的交换机才能实现集群。集群与级联、堆叠的关系级联和堆叠基于硬件实现集群基于软件实现级联和堆叠是实现集群的前提集群是级联和堆叠的目的。端口镜像端口镜像是指交换机把某一个或多个端口接收或发送的数据帧完全相同的复制给另一个端口。其中被复制的端口称为镜像源端口复制的端口称为镜像目的端口。端口镜像的目的是实现对网络的监听。Trunk 端口汇聚Trunk是指两台设备之间通过两个以上的同种类型端口并行连接同时传输数据提供更高的带宽、更好的冗余度以及实现负载均衡。它由IEEE802.3ad标准定义。端口汇聚可以为交换机之间提供高速连接也可以为交换机和服务器之间提供高速通道。Eth-Trunk 以太网端口汇聚Eth-Trunk是指将多个以太网端口汇聚成1个汇聚组以实现各以太网端口的负荷分担同时提供更高的连接可靠性。Smart Link Smart Link是一种在双上行组网中用于实现主备链路的冗余备份及故障快速迁移的链路技术。技术参数交换机主要技术参数如下表所示。路由器概念路由器是连接因特网中各局域网、广域网的设备。路由器会根据信道的情况自动选择和设定路由以最佳路径按前后顺序发送信号。路由器工作在OSI七层模型的网络层是互联网络的枢纽。路由器主要使用PPP协议、OSPF 协议和VRRP协议。路由器技术主要包括VPN和IPv6。路由器的主要工作是为经过的每个数据包寻找一条最佳传输路径。为此路由器中保存着各种传输路径的相关数据即路径表供路由选择时使用。路径表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路径表主要分为如下两种。静态路径表由系统管理员事先设置好固定的路径表。一般是在系统安装时根据网络配置情况预先设定它不会随未来网络结构的改变而改变。动态路径表路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路径表。路由器根据路由选择协议提供的功能自动学习和记忆网络运行情况在需要时自动计算数据传输的最佳路径并调整路径表。特点路由器主要特点包括连通异种网络。相连的各个子网可以采用不同拓扑结构、传输介质或网络协议。适配速率。路由器可以利用自己的缓冲区、队列等能力实现对不同速率网络的适配。隔离网络防止广播风暴。路由器根据网段划分不同的广播域广播数据只能在广播域中广播不能穿透路由器进行广播。选择最佳路径。路由器能根据路径表自动为数据包选择最佳路径提高通信速度减轻网络系统通信负荷。分类按照不同维度路由器可分为不同种类。按处理能力划分路由器分为高端路由器和中低端路由器。通常将背板交换能力大于40GB的路由器称为高端路由器背板交换能力40GB及以下的路由器称为中低端路由器。按结构划分路由器分为模块化结构和非模块化结构。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结构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。按所处网络位置划分路由器分为核心路由器和接入路由器。核心路由器位于网络中心具有快速的包交换能力和高速的网络接口通常是高端路由器采用模块化结构。接入路由器位于网络边缘具有相对低速的端口和较强的接入控制能力通常是中低端路由器。按功能划分路由器分为通用路由器和专用路由器。一般所说的路由器为通用路由器。专用路由器通常为实现某种特定功能对路由器接口、硬件等作专门优化。例如宽带接入路由器用作接入用户需要增强宽带接口数量及种类VPN路由器用于为远程VPN 访问用户提供路由需要增强隧道处理能力以及硬件加密能力。工作原理路由器通过IP地址中的网络号识别不同的网络进行路由选择。路由器的组网如下图所示。假设用户A1要向用户D2发送信息信息传送过程如下。用户A1将目的用户D2的IP地址连同数据信息以数据帧的形式发给交换机A。交换机A查MAC地址表发现D2不在MAC地址表中向网络中所有节点A2、 R1发广播。路由器R1侦听到后从数据帧包头中取出目的用户D2的IP地址根据IP地址中的网络号发现D2不在本网段需要路由转发。路由器R1接收数据帧根据路径表确定发往D2的最佳路径为R1-R2-D-D2。路由器R1把去除帧头的数据包发给路由器R2。路由器R2从数据包包头中取出目的用户D2的IP地址根据IP地址中的网络号发现 D2在它所连接的网段上而且D2的网络号与交换机D的网络号相同。路由器R2给数据包加帧头后发给交换机D。交换机D查MAC地址表把数据帧发给用户D2。路由器与交换机的区别路由器从交换机发展过来它具有交换机的一些基本功能同时克服了交换机不能路由转发数据包的不足。路由器与交换机的主要区别如下表所示。路由器技术参数

查看全文

http://www.lakalapos1.cn/news/79940/