交换技术论文

QPJW-11-F03徐州xxxx职业学院毕业设计（论文）届别2011届系别信息工程学院专业计算机网络技术班级网络姓名XXX学号指导教师XXX摘要由于互联网规模的快速扩展、多媒体和实时业务的涌现，IP交换技术越来越受到人们的关注，因为它将网络交换机的高速性和路由器的灵活性结合起来，通过将第二层交换引入到第三层路由当中可以很好地改善路由，解决了传统IP网络在运行实时业务时不能保证服务质量的问题，并且克服了传统路由器包转发速度太慢造成的网络瓶颈问题。文中依次IP交换的概述，IP交换的技术特点，以及在当今的发展与应用。关键词：IP交换技术，ATM技术，VLAN，三层网络技术概述总所周知，IP是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守IP协议就可以与因特网互连互通。IP技术与ATM技术的融合----IP交换技术最初由Ipsilon公司于1996年提出，相对于传统交换概念，也称为第三层交换技术、多层交换技术、高速路由技术等。我们知道，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，而多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，就是一种利用第三层协议中的信息来加强第二层交换功能的机制。多层交换技术的出现，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，解决了传统路由器因低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。当然，多层交换技术并不是网络交换机与路由器的简单堆叠，而是二者的有机结合，形成一个集成的、完整的解决方案。技术特点IP交换的目标是，只要在源地址和目的地址之间有一条更为直接的第二层通路，就没有必要经过路由器转发数据包。IP交换使用第三层路由协议确定传送路径，此路径可以只用一次，也可以存储起来，供以后使用。之后数据包通过一条虚电路绕过路由器快速发送。传统的路由技术在每个交叉口都要计算一下，下一步往哪个方向走。IP交换技术则像直通车，只须一开始知道目的地是哪里就行了。三层交换与VLAN融合VLAN即虚拟局域网，是一种通过将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个不同的网段，从而实现虚拟工作组的技术。它不受网络用户的物理位置限制，而是根据用户需求进行网络分段。IEEE于1999年颁布了用以标准化VLAN实现方案的802.1q协议标准草案。不同VLAN之间的数据传输是通过第三层（网络层）的路由来实现的，因此，使用VLAN技术，结合数据链路层和网络层的交换设备，可搭建安全可靠的网络。划分VLAN的目的：一是提高网络安全性，不同VLAN的数据不能自由交流，需要接受第三层的检验，因此，在一定程度上加强了虚网间的隔离，有效防止外部用户入侵，提高了安全性。二是隔离广播信息，划分VLAN后，广播域缩小，有利于改善网络性能，能够将广播风暴控制在一个VLAN内部，同时使网络管理趋于简单。三是增强网络应用的灵活性，VLAN是在一个有多台交换机的局域网中统一设定的，这使得用户可以不受所连交换机的限制，不论用户节点移动到局域网中哪一台交换机上，只要仍属于原来的虚网，则应用环境没有任何改变。在划分VLAN时，要考虑VLAN对于网络流量的影响，单个VLAN不宜过大。层次化架构三层网络三层网络架构采用层次化模型设计，即将复杂的网络设计分成几个层次，每个层次着重于某些特定的功能，这样就能够使一个复杂的大问题变成许多简单的小问题。三层网络架构设计的网络有三个层次：核心层（网络的高速交换主干）、汇聚层（提供基于策略的连接）、接入层（将工作站接入网络）。核心层是网络的高速交换主干，对整个网络的连通起到至关重要的作用。核心层应该具有如下几个特性：可靠性、高效性、冗余性、容错性、可管理性、适应性、低延时性等。在核心层中，应该采用高带宽的千兆以上交换机。因为核心层是网络的枢纽中心，重要性突出。核心层设备采用双机冗余热备份是非常必要的，也可以使用负载均衡功能，来改善网络性能。汇聚层是网络接入层和核心层的“中介”，就是在工作站接入核心层前先做汇聚，以减轻核心层设备的负荷。汇聚层具有实施策略、安全、工作组接入、虚拟局域网（VLAN）之间的路由、源地址或目的地址过滤等多种功能。在汇聚层中，应该采用支持三层交换技术和VLAN的交换机，以达到网络隔离和分段的目的。接入层向本地网段提供工作站接入。在接入层中，减少同一网段的工作站数量，能够向工作组提供高速带宽。接入层可以选择不支持VLAN和三层交换技术的普通交换机。技术的发展80年代初，LAN被广泛应用于企业网和校园网，随着用户的剧增和信息量的骤长，网络管理员就开始面临网络阻塞的问题。怎样减少网络堵塞、优化网络结构且扩大网络吞吐量，网络分段是当时的第一选择。LAN交换提供了新的带宽，扩展了网络的功能，随之也带来了一些新的问题。它与传统网桥一样易出现广播风暴及安全性问题。虽然交换网仅是等待出现广播风暴，利用VLAN可以避免，但是VLAN的实现需路由器，因此，快速路由器技术在交换领域内引起了广泛的兴趣。首先是Ipsilon公司提IP交换（IPSwitching），将一个IP路由处理器捆绑在一个ATM交换机上，去除交换机所有的ATM论坛信令和路由协议，这样的一个结构我们可称之为IP交换机。推动IP交换技术发展的动力主要来自两个方面。一是传输链路的带宽越来越高，路由器实现线速转发的难度越来越大；二是用户对ISP网络的服务功能要求越来越高，随着新的互联网应用不断开发，互联网不再是简单的连通工具，类似视频、音频传输等新的应用服务功能，面对这些需求必须创造出一种全新的路由技术，这就是IP交换技术。传统的路由查找过程是对报文的目的IP进行最长匹配。为了完成最长匹配，必须用报文的目的IP地址匹配路由表中所有的项目，这一过程相当费时。提高路由器转发速率的唯一途径是用精确匹配来取代最长匹配，用类似虚电路标识符（VCL）这样的字段来精确地描述IP路由，这就是多协议标签技术（MPLS）的由来。将交换技术引入网络层，产生了全新的ISP网络结构——IP交换网。技术的应用目前主要的IP交换技术有：IpsilonIP交换：改进ATM交换机，去除ATM控制器中的信令和协议，加上IP交换控制器，与ATM交换机通信。该技术适用于机构内部的LAN和校园网。Cisco标签交换：给数据包贴上标签，此标签在交换节点读出，判断包传送路径。该技术适用于大型网络和Internet。3Com快速IP交换(FastIP)：侧重数据策略管理、优先原则和服务质量。FastIP协议保证实时音频或视频数据流能得到所需的带宽。FastIP支持其它协议(如IPX)，可以运行在除ATM外的其它交换环境中。客户机需要有设置优先等级的软件。IBM聚类基于路由的IP交换ARIS(AggregateRoute－basedIPSwitching)：与Cisco的标签交换技术相似，包上附上标记，借以穿越交换网。ARIS一般用于ATM网，也可扩展到其它交换技术。边界设备是进入ATM交换环境的入口，含有第三层路由映射到第二层虚电路的路由表。允许ATM网同一端两台以上的计算机通过一条虚电路发送数据，从而减少网络流量。基于ATM的多协议MPOA(MultiProtocolOverATM)：ATM论坛提出的一种规范。经源客户机请求，路由服务器执行路由计算后给出最佳传输路径。然后建立一条交换虚电路，即可越过子网边界，不用再做路由选择。网络安全配置CISCO交换机基本配置：Console端口连接用户模式hostname#；特权模式hostname(config)#；全局配置模式hostname(config-if)#；交换机口令设置：switchenable；进入特权模式switch#configterminal；进入全局配置模式switch(config)#hostnamecsico；设置交换机的主机名switch(config)#enablesecretcsico1；设置特权加密口令switch(config)#enablepasswordcsico8；设置特权非密口令switch(config)#lineconsole0；进入控制台口switch(config-line)#linevty04；进入虚拟终端switch(config-line)#login；虚拟终端允许登录switch(config-line)#passwordcsico6；设置虚拟终端登录口令csico6switch#exit；返回命令交换机VLAN创建，删除，端口属性的设置，配置trunk端口，将某端口加入vlan中，配置VTP：switch#vlandatabase；进入VLAN设置switch(vlan)#vlan2；建VLAN2switch(vlan)#vlan3namevlan3；建VLAN3并命名为vlan3switch(vlan)#novlan2；删vlan2switch(config)#intf0/1；进入端口1switch(config)#speed?查看speed命令的子命令switch(config)#speed100设置该端口速率为100mb/s(10/auto)switch(config)#duplex?查看duplex的子命令switch(config)#duplexfull设置该端口为全双工(auto/half)switch(config)#descriptionTO_PC1这是该端口描述为TO_PC1switch(config-if)#switchportaccessvlan2；当前端口加入vlan2switch(config-if)#switchportmodetrunk；设置为trunk模式(access模式)switch(config-if)#switchporttrunkallowedvlan1，2；设置允许的vlanswitch(config-if)#switchporttrunkencapdot1q；设置vlan中继switch(config)#vtpdomainvtpserver；设置vtp域名相同switch(config)#vtppassword；设置发vtp密码switch(config)#vtpserver；设置vtp服务器模式switch(config)#vtpclient；设置vtp客户机模式交换机设置IP地址,默认网关，域名，域名服务器，配置和查看MAC地址表：switch(config)#interfacevlan1；进入vlan1switch(config-if)#ipaddress192.168.1.1255.255.255.0；设置IP地址switch(config)#ipdefault-gateway192.168.1.6；设置默认网关switch(config)#ipdomain-namecisco.com设置域名switch(config)#ipname-server192.168.1.18设置域名服务器switch(config)#mac-address-table?查看mac-address-table的子命令switch(config)#mac-address-tableaging-time100设置超时时间为100msswitch(config)#mac-address-tablepermanent0000.0c01.bbccf0/3加入永久地址在f0/3端口switch(config)#mac-address-tablerestrictedstatic0000.0c02.bbccf0/6f0/7加入静态地址目标端口f0/6源端口f0/7switch(config)#endswitch#showmac-address-table查看整个MAC地址表switch#clearmac-address-tablerestrictedstatic清除限制性静态地址交换