网络基础知识

交换机产品参数、规划和设备的的选型特点网络的规划及设备选型目录交换机知识以太网和IEEE802.3以太网是由DIX（DEC、INTEL、XEROX）制定的网络协议，厂家的标准。IEEE802.3家族是由IEEE（InstituteofElectricalandElectronicEngineers）制定的网络协议，国际标准。优点：价格适中，易于安装技术简单，易于学习在轻负载情况下表现优秀缺点：重负载情况下网络通信变慢主电缆中断会引起网络瘫痪*总线拓扑上查找故障十分困难*以太网工作原理PC1:IP：192.168.0.1/24MAC:11:11:11:11:11:11PC2:IP：192.168.0.2/24MAC:22:22:22:22:22:22PC3:IP：192.168.0.3/24MAC:33:33:33:33:33:33集线器（Hub）丢弃以太网采用广播方式通信，所有与网络相连的主机都可以看到网络中传递的所有数据。以太网和IEEE802.3（续一）标准10Base510Base210BaseT10BaseFl电缆类型50-ohm粗缆50-ohm细缆3、4、5类双绞线光纤电缆最大长度500m185m100m2000m接口类型AUIT型头RJ-45ST对应的IEEE标准IEEE802.3以太网和IEEE802.3?（续二）标准100BaseTx100BaseT4100BaseT2100BaseFx电缆类型5类双绞线3类双绞线3、4、5类双绞线多模/单模光纤电缆最大长度100m100m100m400/2000m（多）1000m（单）接口类型RJ-45RJ-45RJ-45ST对应的IEEE标准IEEE802.3u以太网和IEEE802.3?（续三）标准1000BaseSx1000BaseLx1000BaseCx1000BaseT电缆类型多模光纤单模光纤屏蔽铜线5类双绞线电缆最大长度220-550m3000m25m100m接口类型STSTSTRJ-45对应的IEEE标准IEEE802.3zIEEE802.3ab万兆以太网标准为IEEE802.3ae*OSI参考模型具体层次及各层功能1234567应用层（ApplicationLayer）表示层（PresentationLayer）会话层（SessionLayer）传输层（TransportLayer）网络层（NetworkLayer）数据链路层（DataLinkLayer）物理层（PhysicalLayer）底层:负责网络数据传输高层:负责主机之间的数据传输提供应用程序间通信处理数据格式、数据加密等建立、维护和管理会话建立主机端到端连接寻址和路由选择提供介质访问、链路管理等比特流传输OSI参考模型主要功能OSI模型比喻应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层经理写好信件草稿助理修改错字、格式秘书找出收信人地址，写好信封司机将信件带到邮局排序工人将邮件依地区分类包装工人将邮件装包搬运工人将货搬上车经理阅读邮件助理提醒有信，翻译秘书打开信件，作副本司机由邮局取回信件排序工人拆包包装工人为独立邮户排序搬运工人将货搬上车传输媒介网络拓扑核心交换机接入交换机接入交换机接入交换机接入交换机汇聚交换机汇聚交换机核心层汇聚层接入层5类？超5类？6类？带宽传输速率典型应用5类100Mhz100Mbps100Base-TX、ATM(155Mbps)超5类100Mhz1000Mbps1000Base-TX6类250Mhz1000Mbps可以满足1.2Gbps以上的应用单模？多模？CC核心层：透光的玻璃层包覆层：不透光的玻璃层注意：光纤不是一根中间空的管子，它是由两个不可分割的固体玻璃部分组成：核心层和包覆层。单模？多模？（续一）核心层•多模光纤–62.5/125是标准尺寸(TIA568a,ISO11801)–50/125是非标准尺寸，其应用范围正在扩大。–100/140&85/125已淘汰•单模光纤–8.3~10/125是标准尺寸–是电话和有线电视标准.62.5125微米包覆层单模？多模？（续二）“当光线被包含在一个导波管内时就能沿有限的几种路径(模)传播…就象许多橡皮球在管道里反弹前进.”850nm&1300nm,多模。“当核心层直径足够小时,就只能容许一条光线或者一种模式的光线在管子里面传输,这就是我们所说的单模光纤.”1300nm&1550nm,单模。交换机分类•网络构成方式：接入层交换机、汇聚层交换机和核心层交换机•OSI模型：第二层交换机、第三层交换机、第四层交换机等，一直到第七层交换机•交换机的可管理性：可管理型交换机和不可管理型交换机，它们的区别在于对SNMP、RMON等网管协议的支持。怎样选择交换机(1)、背板带宽、二/三层交换吞吐率。(2)、VLAN类型和数量。(3)、交换机端口数量及类型。(4)、支持网络管理的协议和方法。需要交换机提供更加方便和集中式的管理。(5)、Qos、802.1q优先级控制、802.1X、802.3X的支持。(6)、堆叠的支持。(7)、交换机的交换缓存和端口缓存、主存、转发延时等参数。(8)、线速转发、路由表大小、访问控制列表大小、对路由协议的支持情况、对组播协议的支持情况、包过滤方法、机器扩展能力等都是值得考虑的参数，应根据实际情况考察。背板带宽概念背板带宽:交换机的背板带宽，是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。背板带宽标志了交换机总的数据交换能力，单位为Gbps，也叫交换带宽。所以只有模块交换机（拥有可扩展插槽，可灵活改变端口数量）才有这个概念，固定端口交换机是没有这个概念的，并且固定端口交换机的背板容量和交换容量大小是相等的。背板带宽决定了各板卡（包括可扩展插槽中尚未安装的板卡）与交换引擎间连接带宽的最高上限。由于模块化交换机的体系结构不同，背板带宽并不能完全有效代表交换机的真正性能。固定端口交换机不存在背板带宽这个概念。交换容量、转发能力交换引擎的转发性能(交换容量、转发能力）由于交换引擎是作为模块化交换机数据包转发的核心，所以这一指标能够真实反映交换机的性能。对于固定端口交换机，交换引擎和网络接口模板是一体的，所以厂家提供的转发性能参数就是交换引擎的转发性能，这一指标是决定交换机性能的关键。支持第三层交换的设备，厂家会分别提供第二层转发速率和第三层转发速率，一般二层能力用bps，三层能力用pps，采用不同体系结构的模块化交换机，这两个参数的意义是不同的。但是，对于一般的局域网用户而言，只关心这两个指标就可以了，它是决定该系统性能的关键指标。对于大型园区网和城域网用户，讨论交换机的体系结构和第三层优化算法是有意义的。背板带宽•背板带宽，是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。•计算公式：端口数×相应端口速率×2（全双工模式）•24口百兆+2口千兆•24*2*100+2*2*1000=8.8Gbps线速包转发率的计算方法1）背板带宽（交换容量）考察交换机上所有端口能提供的总带宽。计算公式为端口数*相应端口速率*2（全双工模式）如果总带宽≤标称背板带宽，那么在背板带宽上是线速的。2）包转发线速包转发率=千兆端口数量×1.488Mpps+百兆端口数量*0.1488Mpps+其余类型端口数*相应计算方法参数1.488Mpps的来历那么，1.488Mpps是怎么得到的呢?包转发线速的衡量标准是以单位时间内发送64byte的数据包（最小包）的个数作为计算基准的。对于千兆以太网来说，计算方法如下：1，000，000，000bps/8bit/（64＋8＋12）byte=1,488,095pps说明：当以太网帧为64byte时，需考虑8byte的帧头和12byte的帧间隙的固定开销。故一个线速的千兆以太网端口在转发64byte包时的包转发率为1.488Mpps。快速以太网的线速端口包转发率正好为千兆以太网的十分之一，为148.8kpps。*对于万兆以太网，一个线速端口的包转发率为14.88Mpps。*对于千兆以太网，一个线速端口的包转发率为1.488Mpps。*对于快速以太网，一个线速端口的包转发率为0.1488Mpps。*对于以太网，一个线速端口的包转发率为0.01488Mpps。包转发率•包转发率标志了交换机转发数据包能力的大小。是指交换机每秒可以转发多少个数据包（Mpps），即交换机能同时转发的数据包的数量。包转发率以数据包为单位体现了交换机的交换能力。计算方法=千兆端口数量×1.488Mpps+百兆端口数量×0.1488Mpps+其余类型端口数•24口百兆口，2个千兆口2*1.488+24*0.1488≌6.6Mbps线速交换什么的线速交换：线速交换，是指能够按照网络通信线上的数据传输速度实现无瓶颈的数据交换。其实现首先依ASIC芯片，通过专用硬件完成协议解析和数据包的转发，而不是通过软件方式依交换机的CPU完成。线速交换的实现还借助于分布式处理技术，交换机多个端口的数据流能够同时进行处理。因此局域网交换机可以看做是CPU、RISC和ASIC并用的并行处理设备。MB、Bps、bps、pps的区别•前者是位,后者是字节•1byte=8bit•1MB=8Mb=8M•1MB=1024byte•Mbps这里的p相当于“/”，也可以写成Mb/s（兆比特每秒Mbps）•通常说的100M的宽带可以表示为100Mbps(100Mb/s)也可以表示成12.5MB/s(12.5MBps)•12.5MB/s就是我们通过软件下载看到的数据bps?•宽带速率的单位用bps(或b/s)表示；•bps表示比特每秒，即表示每秒钟传输多少位信息。在实际所说的1M带宽的意思是1Mbps（是兆比特每秒Mbps不是兆字节每秒MBps）•线路单位是bps，表示bit(比特)/second(秒)，注意是小写字母b；用户在网上下载时显示的速率单位往往是Byte(字节)/s(秒)，注意是大写字母B。字节和比特之间的关系为1Byte=8Bits•2M（即2Mb/s）宽带理论速率是：256KB/s（即2048Kb/s），实际速率大约为103--200kB/spps?•包转发率标志了交换机转发数据包能力的大小。单位一般为pps（包每秒）•包转发速率是指交换机每秒可以转发多少百万个数据包（Mpps），即交换机能同时转发的数据包的数量。•计算方法1个千兆端口的线速包转发率是1.4881Mpps，百兆端口的线速包转发率是0.14881Mpps具体的数据包在传输过程中会在每个包的前面加上64个字节的数据包，原本只有512个bit,但在传输过程中实际=512+64+96=672bit，千兆端口线速包转发率=1000Mbps/672=1.488095Mpps用设备参数中的pps数值乘以672=bps6.6Mpps*672=4435.2Mbps什么是堆叠?交换机的堆叠是相对于级联而言的，堆叠和级联都是扩充交换机端口数量的方法，但堆叠后的设备，在逻辑上是一台设备，可以实现统一管理，这是级联做不到的。堆叠又分为物理堆叠和虚拟堆叠，其中物理堆叠又分为星型堆叠和环型堆叠。物理堆叠是用专门的堆叠端口，通过堆叠线缆把交换机连接在一起；虚拟堆叠不需要专门的堆叠口，交换机通过普通的级联连接在一起，但通过软件设置，这些设备能够实现单IP统一管理。级联？堆叠？级联堆叠连接线缆标准网络连线一般是厂家专用接口标准的网络接口一般是厂家专用能否共享背板带宽不能能有无限制*有（5－4－3）基本没有实现成本较低较高目的将一组设备集合在一起，为更多的终端设备服务。级联？堆叠？（续一）级联级联？堆叠？（续二）堆叠Switch4400Stack级联？堆叠？（续三）堆叠Switch4400Stack级联？堆叠？（续四）堆叠Switch4400StackMAC地址表?MAC地址表，也叫CAM（内容寻址存储器）表，它里面存放的是MAC地址和端口的对应关系，当交换机收到数据帧时，它会根据数据帧的目的MAC地址，来查找对应关系，然后把数据转发到相应端口。通常，位于核心位置的交换机MAC地址表空间很大