局域网技术实训

第一章 局域网基础知识

随着计算机网络的迅速发展，学习实用网络已经成为人们的一种基本技能。局域网是当前流行的技术领域，它的出现使计算机网络为大多数人所认识，并借助这个桥梁传输数据和共享资源。

通过对本章的学习，使学生熟悉有关局域网组网的基本概念和组成；掌握局域网的拓扑结构；理解网络体系结构和通信协议；熟悉局域网使用得各种网络技术。为进一步学习局域网相关知识打下基础。

1．1 局域网的概述

1.1.1局域网的概念和特点

计算机网络是指数据通讯系统把地理上分散的、具有独立功能的多台计算机通过通信媒体连接在一起，并配以相应的网络软件，以达到数据通信和资源共享的目的。

计算机网络分类可将计算机分为局域网、城域网和广域网。

局域网是本书要介绍的内容，是指将较小地理范围内的计算机或数据终端设备连接在一起的通讯网络。广以上讲局域网就是联网距离有限，通常为用户自己所专用的，利用廉价的宽带通信来完成信息交换与资源共享的。

城域网是位于一座城市的一组局域网，作用范围比局域网大的多，采用与局域网相同的联网技术。例如：一所学校有多个校区分布在城市的多个地区，每个校区都有自己的校园网，这些网络连接起来就形成了城域网。

广域网是将地域分布广泛的局域网、城域网连接起来的网络系统，它分布距离广阔，可以横跨几个国家以至全世界，形成国际性的远程网络。例如：万维网WWW，国际互联网络Internet。

可从功能性和技术型两个方面认识局域网概念。功能上：局域网是一组在物理位置上相隔不远的计算机和其他设备互联到一起的系统，允许用户相互通信和共享计算机资源。技术上：由特定类型的传输媒体和网络适配器互联在一起的多台计算机。

局域网分布范围小、投资少、配置简单，具有如下特点：

（1）传输速率高，一般为1Mb/s~20Mb/s，光纤高速网可达100Mb/s甚至1000Mb/s；

（2）支持多种传输介质；

（3）一般由网卡完成通信处理；

（4）传输质量好，误码率低；

（5）有规则的拓扑结构。

1.1.2局域网的基本结构

局域网结构主要包括主机/终端系统、对等网系统、工作站/文件服务器结构和客户/服务器四种类型。

1．主机/终端系统

将网络中的终端与大型主机相连，将复杂的计算和信息处理交给主机去完成，可以充分利用主机资源，这就是主机/终端系统。

在主机/终端系统中，用户通过与主机相连的终端在主机操作系统的管理下共享主机的内存、外存、中央处理器和各种输入/输出设备。

主要缺点：（1）这类系统主要面向大型企、事业单位，生产数量较少，因而系统价格通常很高；（2）终端功能比较弱(完全依赖于主机)，因而导致主机负荷较重。

2．对等网系统

又称点对点网络，在这种网络中每台计算机不但有单机的所有自主权，而且可共享网络上其他计算机的存储容量，并进行信息交换。尤其在硬盘容量较小、计算机的处理速度比较低的情况下，对等网具有独特的优势。

对等网结构简单，价格低，易于维护，可扩充性也好，而且实现起来也非常容易。缺点是网络中的文件存放非常分散，不利于数据的保密。对等网适用于一些小单位，如计算机数量较少且分布较集中的情况。

3．工作站/文件服务器结构

在工作站/文件服务器结构网络中，某台运行特定网络操作系统的计算机被作为文件服务器，而网络中的其他计算机在登录该计算机后，可以存取该计算机中的文件。但是，作为文件服务器的计算机并不进行任何网络应用处理，因此，服务器的功能非常单—。

4．客户/服务器结构

客户/服务器方式以太网是目前小型网络较多采用的一种方式，计算机划分为服务器和客户机。基于服务器的网络引进了层次结构，它是为了适应网络规模增大所需的各种支持功能设计的。通常将基于服务器的网络都称为客户/服务器网络。在客户/服务器网中，至少有一个专用的服务器来管理、控制网络的运行。

与对等网相比，客户/服务器网的突出优点是网络系统稳定，信息管理安全，网络用户扩展方便，易于升级。缺点是需专用服务器，建网成本高，管理上也较复杂。

1.1.3局域网的拓扑结构

计算机网络中通信线路和各种站点之间的连接方式称为网络的拓扑结构，也就是说网络是如何连接到一起的。不同拓扑结构的局域网中所采用的信号技术、协议以及所能达到的网络性能会有很大的差别。因此，熟悉局域网的拓扑结构及其特点是设计与分析局域网的前提。局域网最基本的拓扑结构有3种：总线型拓扑结构、环型拓扑结构和星型拓扑结构。

1．总线型拓扑结构

总线型拓扑结构用一根数据传输线作为通信介质，网络上所有的站点都通过相应的硬件接口直接连接到主干传输电缆上，其传输方式类似于广播电台，工作时只有一个站点可通过总线传输信息，这时其他所有站点都不能发送，但都可以接受到该信号，然后判断发送地址是否与接受地址一致，若匹配则接受该信息，若不匹配则发送到该站点的数据被丢弃。

优点：每个节点都支持双向传输，网络中节点扩充方便、灵活，寻查路径简单。

缺点：总线产生故障会影响整个网络系统的正常运行，对总线依赖较强。

2．环型拓扑结构

网络中各节点通过一条首尾相连的通信链路连接起来的一个闭合环形结构网。在环型网中，所有的通信共享一条物理通道，结构较简单，系统中各工作站地位相等。信息传输过程：如果一个站点需要将发送信息到目的站点，它需要将信息分为若干组，每个分组包括一段数据和目的站点的控制信息。环上所有中继器将分组地址与自己节点地址比较，地址符合就接受该分组信息，信息继续流向下一环接口，直到回到发送信息环路接口为止。

优点：网络中的信息按固定方向单向传输，系统中无信道选择问题。

缺点：环路封闭不易扩充，任何一个接口损坏都将使整个网络瘫痪。

3．星型拓扑结构

以中央节点为中心与各节点连接组成的，网中的每一个节点设备都以中心节点为中心，通过连接线与中心节点相连，如果一个工作站需要传输数据，它首先必须通过中心节点。

优点：传输速度快，网络构形简单、建网容易、便于控制和管理。

缺点：网络可靠性低，网络共享能力差，一旦中心节点出现故障则导致全网瘫痪。

4．混合型拓扑结构

总线型拓扑结构、环型拓扑结构和星型拓扑结构是局域网的3种基本结构。在实际应用中，往往并不采用单纯的某一种结构，而是在3种基本结构的基础上进行扩展而形成混合型拓扑结构。组建混合型拓扑结构的网络有利于发挥网络拓扑结构的优点，克服相应的局限。

常见的混合型拓扑结构有树型结构、星型总线结构、星环型结构等，具体三种类型混合拓扑结构的具体概念与特点，同学们课下自己学习，比较容易理解。

1.1.4 局域网通信协议

局域网中服务器与客户机通常使用不同的操作系统，要使它们实现通信必须遵循一种统一的标准。这种为了进行网络数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络通信协议。

局域网中常用的网络协议有TCP/IP协议、IPX/SPX协议和NetBEUI协议三种。

1、TCP/IP协议（传输控制协议/网际协议）

1969年由美国国防部高级研究所计划署开发，最初是在分布于全美各地的主机之间建立高速通信连接，实现资源共享，后来成为Internet的通信协议。其中IP协议提供网络节点间的数据分组传递服务；TCP协议提供用户之间的可靠数据流服务。

2、IPX/SPX协议（网际包交换/顺序包交换协议）

NOVELL公司开发的通信协议，它的体积比较大，但在复杂环境下有很强的适应性，同时也具有强大的路由功能，能实现网段间的通信。当用户接入的是NetWare服务器时，IPX/SPX及其兼容协议应是最好的选择。

3、NetBEUI协议（用户扩展接口）

协议是由IBM公司于1985年开发的，是一种体积小、效率高、速度快的通信协议，也就有它的局限性，NetBEUI是专门为几台到几百台主机所组成的单段网络而设计的，它不具有跨网段工作的能力，也就是说它不具有路由功能。

在实际的组网中用户的需求是千差万别的，单一的协议可能无法满足需要，用户可以选择一种或者多种相关的协议，以达到不同的组网要求，使服务器能够提供相应的服务，或者解决不同操作系统，不同网络之间的通信问题，从而组建高效的网络，满足工作和业务的需求。

1.1.5局域网参考模型

1．局域网参考模型

IEEE802标准所描述的局域网参考模型对应于OSI参考模型的数据链路层和物理层，它将数据链路层划分为两个子层：逻辑链路控制子层（LLC）和介质控制子层（MAC）。

 MAC子层是数据链路层的一个功能子层，主要制定管理和分配信道的协议规范。

 LLC也是数据链路层的一个功能子层，它在MAC子层的支持下向网络层提供服务。

2．相关标准

IEEE802是主要的局域网标准，该标准所描述的局域网通过共享的传输介质通信。IEEE802标准包括局域网参考模型与各层协议。

IEEE802.3定义了带冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD方式。借助于这种方式，两个或多个站能共享一个公共的总线传输介质。CSMA/CD的工作机制可概括为：先听后讲；边讲边听；冲突停止；延迟重发。

1.2 IP地址基础知识

TCP/IP协议已经成为当今网络的主流标准，TCP/IP协议包中有二个最重要的软件协议：TCP和IP协议，其中TCP主要是用来管理网络通信的质量的，保证网络传输中不发生错误信息；而IP主要是为网络传输提供通信地址的，保证准确找到接受数据的计算机。

1、IP地址知识

IP地址也可以称为Internet地址，用来标识互联网上每台计算机一个唯一的逻辑地址，为了区分这些主机，人们给每台主机分配了一个专门的地址，称为IP地址，每台连网计算机都依靠IP地址来标识自己。类似于我们的电话号码，通过电话号码来找到相应的电话，全世界的电话号码都是唯一的，IP地址也是一样。

2、IP地址管理机构

IP地址由统一的组织负责分配，任何个人都不能随便使用。目前全球Internet IP地址由NIC（Internet Network Information Center）统一负责全球地址的规划、管理，同时由Inter NIC、APNIC、RIPE三大网络信息中心具体负责美国及其它地区的IP地址分配。我国申请IP地址要通过APNIC，APNIC的总部设在日本东京大学。

3、IP地址表示

IP地址由32位二进制组成，为了方便使用，把二进制地址转变为人们更熟悉的十进制地址，由4部分组成，每部分数字对应于一组8位二进制数字，各部分之间用小数点分开，也称为点分十进制。

4、IP地址分类

为了给不同规模的网络提供必要的灵活性，点分十进制数的IPv4 地址分成几类，以适应大型、中型、小型的不同的网络。这些不同类的地址区别之处在于，用于表示网络的位数与用于表示主机的位数之间的差别。

5、网络地址掩码

IP地址是一组二进制，那如何确定哪部分是网络地址，哪部分是主机地址呢？也即IP地址的网络号和主机号是如何划分的。在一个IP地址中，计算机是通过网络掩码来决定IP地址中网络和主机信息。地址规划组织委员会规定，用“1”代表网络部分，用“0”代表主机部分。IP网络掩码也同样是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分信息，用以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。也就是说，计算机通过IP地址和网络掩码，通过计算才能知道自己是在哪个网络中。所以网络掩码很重要，必须配置正确，否则的话，就得出错误的网络地址了。

6、特殊含义的地址

广播地址

TCP/IP协议规定，主机号部分各位全为1的IP地址用于广播。所谓广播地址指同时向网上所有的主机发送报文。如136.78.255.255就是B类地址中的一个广播地址，你将信息送到此地址，就是将信息送回送地址

A类网络地址的第一段十进制数值为127是一个保留地址，用于网络软件测试以及本地机进程间通信，叫做回送地址（loopback address）。无论什么程序，一旦使用回送地址发送数据，协议软件立即返回之，不进行任何网络传输。含网络号127的分组不能出现在任何网络上，用于网络软件测试以及本地机进程间通信。

网络地址

TCP/IP协议规定，各位全为“0”的网络号被解释成“本”网络，如192.168.1.0地址。

私有地址

Internet管理委员会规定如下地址段为私有地址，私有地址可以自己组网时用，但不能在Internet网上用，Internet网没有这些地址的路由，使用这些地址的计算机要上网必须转换成为合法的IP地址,也称为公网地址，才能进行和外部网络的计算机通讯。

第二章 工作组网络实现

2.1网络传输介质

目前，计算机通信分为有线通信和无线通信2种。有线通信是利用电缆或光缆或电话线来充当传输导体的，无线通信是利用卫星、微波、红外线来充当传输导体。

网络通信线路的选择必须考虑网络的性能、价格、使用规则、安装难易性、可扩展性及其他一些因素。

2.1.1双绞线

双绞线TP（Twisted Pair）是目前使用最广，价钱相对便宜的一种传输介质。它是由两条相对绝缘的铜导线组成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射出来的电波会被另一根线上发出的电波抵消。由若干对双绞线构成的电缆被称为双绞线电缆。双绞线既可以传输模拟信号，又能传输数字信号。因为它灵活易于安装，双绞线电缆能轻易地应用于多种不同的拓扑结构中，但更经常地是应用于星形拓扑结构中。

与其他传输介质相比，双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受一定限制，双绞线电缆的最大缺点是对电磁干扰比较敏感。另外双绞线电缆还有一个缺点，那就是由于其灵活性，它比同轴电缆更易遭受物理损害。

所有的双绞线电缆可以分为两类：屏蔽双绞线（STP，Shielded Twisted Pair）和非屏蔽双绞线（UTP， Unshielded Twisted Paired）。双绞线传输信息时要向周围幅射，很容易被窃听，所以要花费额外的代价加以屏蔽，以减小幅射（但不能完全消除）。这就是屏蔽双绞线电缆。屏蔽双绞线电缆中的缠绕电线对被一种金属箔制成的屏蔽层所包围，而且每个线对中的电线也是相互绝缘的。屏蔽双绞线相对来说贵一些，安装要比非屏蔽双绞线电缆难一些，类似于同轴电缆，它必须配有支持屏蔽功能的特殊连结器和相应的安装技术。但它有较高的传输速率，100m内可达到155Mbps。

非屏蔽双绞线电缆包括一对或多对由塑料封套包裹的绝缘电线对。非屏蔽双绞线电缆的优点：

1）无屏蔽外套，直径小，节省所占用的空间；

2）质量小、易弯曲、易安装；

3）将串扰减至最小或加以消除；

4）具有阻燃性；

5）具有独立性和灵活性，适用于结构化综合布线。

双绞线分类：

国际电气工业协会（EIA）为双绞线电缆定义了5种不同质量的型号。计算机网络综合布线通常使用第5类或超5类，甚至6类。

2.1.2同轴电缆

同轴电缆（coaxial cable）是由一根空心的外圆柱导体及其所包围的单根内导线所组成。柱体同导线用绝缘材料隔开，其频率特性比双绞线好，能进行较高速率的传输。由于它的屏蔽性能好，抗干扰能力强，通常多用于基带传输。

同轴电缆适合总线拓扑结构，即一根缆上接多部机器，这种拓扑适用于机器密集的环境。但是当一触点发生故障时，故障会串联影响到整根缆上的所有机器，故障的诊断和修复都很麻烦。所以，逐步被非屏蔽双绞线或光缆取代。

2.1.3光纤

光导纤维简称为光纤，是一种传输光束的细而柔韧的媒质。在它的中心部分包括了一根或多根玻璃纤维，通过从激光器或发光二极管发出的光波穿过中心纤维来进行数据传输。在光纤的外面，是一层玻璃称之为包层。它如同一面镜子，将光反射回中心，反射的方式根据传输模式而不同。在包层外面通常会存在一个第三层——涂敷层，它是用来保护整个光纤结构的。

光缆是数据传输中最有效的一种传输介质，它有以下几个优点：

1）较宽的频带。

2）电磁绝缘性能好。光纤电缆中传输的是光束，而光束是不受外界电磁干扰影响的，而且本身也不向外辐射信号，因此它适用于长距离的信息传输以及要求高度安全的场合。

3）衰减较小，可以说在较大范围内是一个常数。

4）中继器的间隔距离较大，因此整个通道中继器的数目可以减少，这样可降低成本。

光缆分为单模光纤和多模光纤。单模光纤携带单个频率的光将数据从光缆的一端传输到另一端。单模光纤较昂贵，且需要激光光源，但其传输距离非常远，且能获得非常高的数据传输率。多模光纤可以在单根或多根光缆上同时携带几种光波，虽然多模光纤相对来说传输距离要短些，而且数据传输率要小于单模光纤，但多模光纤的优点在于价格便宜，并且可以用发光二极管作为光源。

2.1.4无线介质

无线介质是指信号通过空气传输，信号不能约束在一个物理导体内。无线介质实际上就是无线传输系统，主要包括无线电、微波、红外、RF和卫星通信等。

2.2常用连网设备

2.2.1网卡

也称为网络适配卡或网络适配器，是在计算机和其他网络设备之间接收和发送数据的部件；是OSI模型中数据链路层的设备。

它主要完成如下功能：

1）读入由其他网络设备（Router、Switch、Hub或其他NIC）传输过来的数据包，经过拆包，将其变成客户机或服务器可以识别的数据，通过主板上的总线将数据传输到所需设备中（CPU、RAM或Hard Driver）；

2）将PC设备（CPU、RAM或Hard Driver）发送的数据，打包后输送至其他网络设备中。

物理接口现在的一般为RJ-45接口，接双绞线；

类型：PCI网卡、ISA网卡、EISA网卡及其他总线网卡。一般来讲，10M网卡大多为ISA总线，100M网卡中全部是PCI总线；服务器端的网卡可能有EISA总线或其他总线。PCI为32位总线，PCI卡比ISA总线多、速度快。

10M/100M自适应问题：在同一个网段，取决于速率最低的网卡；当网卡全满足要求时，须由线路的质量决定。

2.2.2集线器

简称HUB，简单地接收信号并将其复制到其它所有端口上，使得与端口相连接的每个主机都可以收到数据。相当于一个多口的中继器。工作在物理层。

优点：

1）隔离单机故障（相对同轴电缆总线型局域网而言）

2）连接起来更加方便；

3）布线更为集中，查找故障更为方便；信号灯指示故障的类型；

集线器的选择：

小型实验室网络：可选用10M共享式HUB；有上百个主机且各个主机的通信并不频繁，可选择堆叠式；当规模继续增大时，须考虑用交换机和路由器。

目前，集线器和交换机之间的界限已变得越来越模糊。交换式集线器有一个核心交换式背板，采用一个纯粹的交换系统代替传统的共享介质中继网段。

2.2.3交换机

交换机是具有流量控制功能的多端口网桥，按每一数据包中的MAC地址相对简单地决策信息转发。交换技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整。交换机能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽。工作在链路层。交换机是组成网络系统的核心设备。对用户而言，局域网交换机最主要的指标是端口的配置、数据交换能力、包交换速度等因素。

主要功能：

1）每个端口提供专用的带宽系

2）流量控制

3）支持网络管理

4）对VLAN的支持。

交换机应用中几个值得注意的问题：

1）交换机网络中的瓶颈问题。

在当前的客户/服务器模式的网络中多台工作站会同时访问服务器，因此非常容易形成服务器瓶颈。有的厂商已经考虑到这一点，在交换机中设计了一个或多个高速端口。方便用户连接服务器或高速主干网。用户也可以通过设计多台服务器（进行业务划分）或追加多个网卡来消除瓶颈。

2）网络中的广播帧

局域网中广播包的存在会大大降低交换机的效率，可以利用交换机的虚拟网功能（并非每种交换机都支持虚拟网）将广播包限制在一定范围内。用户使用时一定要注意交换机端口的连接端点数。如果超过厂商给定的MAC数，交换机接收到一个网络帧时，只有其目的站的MAC地址不存在于该交换机端口的MAC地址表中，那么该帧会以广播方式发向交换机的每个端口。

2.2.4路由器

路由器是一种典型的网络层设备。它在两个局域网之间按帧传输数据，在OSI/RM之中被称之为中介系统，完成网络层中继或第3层中继的任务。路由器负责在两个局域网的网络层间按帧传输数据，转发帧时需要改变帧中的地址。

路由器（Router）是用于连接多个逻辑上分开的网络，路由器具有判断网络地址和选择路径的功能，它能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网，路由器只接受源站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。

一般说来，异种网络互联与多个子网互联都应采用路由器来完成。

路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据——路由表，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。路径表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。

优点：

适用于大规模的网络；

能够适应复杂的网络拓扑结构，负载共享和最优路径；

能更好地处理多种连网媒体；

隔离通信量 ；

有较高的处理能力；

缺点：

安装及设置复杂；

效率较低、价格高；

2.2.5防火墙

防火墙从本质上说是一种保护装置，是设置在被保护网络和外部网络之间的一道屏障，实现网络的安全保护，以防止发生不可预测的、潜在破坏性的侵入，是提供信息安全服务、实现网络和信息安全的基础设施。

防火墙功能

1）防火墙能强化安全策略

2）防火墙能有效地记录网上的活动

3）防火墙限制暴露用户点

4）防火墙是一个安全策略的检查站

防火墙的不足之处

1）不能防范恶意的知情者

如果入侵者已经在防火墙内部，防火墙是无能为力的。内部用户偷窃数据，破坏硬件和软件，并且巧妙地修改程序而不接近防火墙。对于来自知情者的威胁只能要求加强内部管理，如主机安全和用户教育等。

2）防火墙不能防范不通过它的连接

防火墙能够有效地防止通过它进行传输信息，然而不能防止不通过它而传输的信息。

3）防火墙不能防备全部的威胁

防火墙被用来防备已知的威胁，如果是一个很好的防火墙设计方案，可以防备新的威胁，但没有一个防火墙能自动防御所有的新的威胁。没有一个防火墙能自动防御所有

4）防火墙不能防范病毒。

2.3网线的制作

在以双绞线作为传输介质的网络中,跳线的制与测试非常重要。对于小型网络而言,跳线连接着集线设备与计算机;对于大中型网络而言,跳线既连接着信息插座与计算机,也连接着集线设备与跳线设备与跳线板。总之,无论如何,跳线的制作与测试是网络管理员一定要学会的入门级手艺。
2.3.1实验内容。
　　1. 了解局域网的组网方式以及双绞线双绞线的两种制作规范；
　　2. 熟练掌握双绞线的制作方法和制作技巧。
2.3.2实验设备
　　(1)RJ-45压线钳 (2)双绞线剥线器 (3)RJ-45接头 (4)双绞线 (5) 网线测试仪
2.3.3双绞线制作标准
　　目前在10BaseT、100BaseT以及1000BaseT网络中，最常使用的布线标准有两个,即EIA／TIA568A标准和EIA／TIA568B标准。EIA／TIA568A标准描述的线序从左到右依次为:白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕；EIA／TIA568B标准描述的线序从左到右依次为：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕。如下表所示：

T568A标准和T568B标准线序表

　　一条网线两端RJ-45头中的线序排列完全相同的网线，称为直通线（Straight Cable)，直通线一般均采用EIA／TIA568B标准,通常只适用于计算机到集线设备之间的连接。当使用双绞线直接连接两台计算或连接两台集线设备时，另一端的线序应作相应的调整，即第1，2线和第3，6线对调，制作为交叉线（Crossover Calble)，采用EIA／TIA568A标准。
2.3.4网线的制作方法
　　1．直通线的制作
　　步骤1：准备好5类线、RJ-45插头和一把专用的压线钳，如图1所示。

图1步骤1

　　步骤2：用压线钳的剥线刀口将5类线的外保护套管划开（小心不要将里面的双绞线的绝缘层划破），刀口距5类线的端头至少2厘米，如图2所示。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2步骤2

　　步骤3：将划开的外保护套管剥去（旋转、向外抽），如图3所示。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3步骤3
　　步骤4：露出5类线电缆中的4对双绞线，如图4所示。　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图4步骤4
　　步骤5：按照EIA/TIA-568B标准和导线颜色将导线按规定的序号排好，如图5所示。

　
　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图5步骤5
　　步骤6：将8根导线平坦整齐地平行排列，导线间不留空隙，如图6所示。
　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图6步骤6

　　步骤7：准备用压线钳的剪线刀口将8根导线剪断，如图7所示。
　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 图7步骤7
　　步骤8：剪断电缆线。请注意：一定要剪得很整齐。剥开的导线长度不可太短。可以先留长一些。不要剥开每根导线的绝缘外层，如图8所示。

　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 图8步骤8
　　步骤9：将剪断的电缆线放入RJ-45插头试试长短（要插到底），电缆线的外保护层最后应能够在RJ-45插头内的凹陷处被压实。反复进行调整，如图9所示。

　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 图9步骤9
　　步骤10：在确认一切都正确后（特别要注意不要将导线的顺序排列反了），将RJ-45插头放入压线钳的压头槽内，准备最后的压实，如图10所示。
　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 图10步骤10
　　步骤11：双手紧握压线钳的手柄，用力压紧，如图11a和图11b所示。请注意，在这一步骤完成后，插头的8个针脚接触点就穿过导线的绝缘外层，分别和8根导线紧紧地压接在一起。

　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图11a步骤11a
　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图11b步骤11b
　　步骤12：完成，如图12所示。

　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图12步骤12
　　2．交叉线的制作
　　交叉线的制作步骤与直通线的制作步骤相同，只是双绞线的一端应采用EIA／TIA568A标准，另一端则采用EIA／TIA568B标准。

2.4组建简单的SOHO对等网络

2.4.1实验内容
使用双绞线连接PC组成直连网络；
理解交叉线和直通线的区别；
会测试网络的连通性。
2.4.2实验设备（材料）
PC机（2台）、交叉线。
2.4.3实验步骤
步骤一：准备一根制作好的双绞线，使用测线仪测试连通性完好。
步骤二：将双绞线两端水晶头插入两台PC机网卡的RJ-45接口中，连接好网络。
步骤三：为两台PC机配置IP地址。
PC1： IP地址：192.168.1.1 PC2： IP地址：192.168.1.2
子网掩码：255.255.255.0 子网掩码：255.255.255.0
默认网关：192.168.1.2 默认网关：192.168.1.1
步骤四：使用Ping命令测试通信的双方发送数据包的过程。
在PC1 上：Ping? 192.168.1.2
步骤五：设置共享资源
在PC1和PC2中分别设置共享文件夹DATA1和DATA2。
步骤六：访问网络共享资源
在PC1上访问共享文件夹DATA2；
在PC2上访问共享文件夹DATA1。
2.5利用交换机改造办公网络
2.5.1实验目的
使用交换机搭建办公网络；
理解使用交换机使网络提高速度、方便管理，改善性能。
2.5.2实验设备（材料）
RG S2126G-24交换机、直连线、PC机。
2.5.3实验步骤
步骤一：准备好连接计算机和交换机的4根双绞线。
步骤二：画出办公网络的连接拓扑图。
步骤三：将交换机处于断电状态，按拓扑图将四台PC机和交换机连接好。
步骤四：给交换机加电，检查交换机有线路连接的端口绿色指示灯状态。
步骤五：配置四台PC机IP地址
PC1：IP地址：192.168.1.1 PC2：IP地址：192.168.1.2
子网掩码：255.255.255.0 子网掩码：255.255.255.0
PC3：?? IP地址：192.168.1.3 PC4：?? IP地址：192.168.1.4
子网掩码：255.255.255.0 子网掩码：255.255.255.0
步骤四：使用Ping命令测试网络和连通状态。
在PC1 上Ping? PC2、PC3、PC4
Ping? 192.168.1.2
Ping? 192.168.1.3
Ping? 192.168.1.4

第三章 构建安全的局域网

3.1 交换机概述

交换机是目前局域网中使用最广的网络设备，它工作在数据链路层。由于其能够根据局域网的拓扑结构自动形成端口地址表，并依此表线速的转达发数据包，减少了网络的冲突，增加了网络带宽。

交换机拥有一条很高带宽的内部总线和内部交换结构。交换机的所有的端口都挂在这条内部总线上，控制电路收到数据包以后，端口处理程序会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC地址的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换机构迅速将数据包传送到目的的端口。只有当目的MAC不存在时，才将数据广播到所有的端口。接收端口响应后，交换机会学习新的地址，并把它添加到内部地址表中。

使用交换机可以把网络“分段”，通过地址对照表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效地隔离广播风暴，减少错包的出现，避免出现共享冲突。

交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网段，连接在其上的网络设备独自享有全部带宽，无须同其他设备竞争使用。

冲突域：用同轴电缆构建或以集线器（Hub）为核心构建的共享式以太网，其所有节点同处于一个共同的冲突域，一个冲突域内的不同的设备同时发出的以太帧互相冲突；同时，冲突域内的一台主机发送的数据，同处于一个冲突域的其他主机都可以接收到。可见，一个冲突域内的主机太多会导致每台主机得到的可用带宽降低，网上冲突可能性成倍增加，信息安全得不到保证。

广播域：广播域是网上一组设备的集合，当这些设备中的一个发出一个广播帧时，所有其他设备都能接收到该帧。

广播域和冲突域是两个比较容易混淆的概念，在这里一定要注意区分这两个概念：连接在一个Hub上的所有设备构成一个冲突域，同时也构成了一个广播域；连接在交换机上的每个设备都分别属于不同的冲突域，交换机每个端口构成一个冲突域，而属于同一个VLAN中的主机都属于同一个广播域。

桥接：桥接又称网桥，它用来连接两个或更多的共享式以太网段，不同的网段分别属于各自的冲突域，所有网段处于同一个广播域，桥接的工作模式是交换机工作原理的基础。

交换：局域网交换的概念来自桥接，从基本功能上讲，它于桥接使用相同的算法，只是交换的实现是由专用硬件实现，而传统的桥接是由软件来实现的。并且局域网交换机具有丰富的功能，如VLAN划分、生成树协议、组播支持、服务质量保证等。

MAC地址表：交换机内有一个MAC地址表，用于存放该交换机端口所连接设备的MAC地址于端口号的对应信息。MAC地址表是交换机正常工作的基础，它的生成过程也是我们应该重点掌握的内容。

3.2交换机的配置管理方式

对网络互连设备的配置通常有以下几种方法：

1. 通过设备的Console（控制台）端口接超级终端或运行终端仿真软件的PC机

2. 通过设备的AUX端口接MODEM，通过电话线与远方的终端

3. 通过Telnet程序

4. 通过浏览器

5. 通过网管软件

但是网络互连设备的第一次配置必须通过第一种方法来实现，同时第一种方法也是最常用最直接有效的方法。其它方法必须建立在网络设备已有一些基本配置的基础上。本实验手册对网络设备的配置都是通过Console配置方法来实现。

3.2.1 Console口配置管理

具体操作步骤如下：

1. 连接Console口配置线缆，如果已经连接，确认连接的主机串口是com1还是com2

2. 创建超级终端会话，按照如下路径打开超级终端：windows开始—>程序—>附件—>通讯—>超级终端

3. 选择通讯串口(com1或com2)

4. 配置串口工作参数；具体配置界面如图1-1所示：

图1-1 端口设置

完成上述配置之后，如果交换机已经启动，回车即可建立与交换机的通信。若未启动，请检查交换机电源是否打开。

3.2.2 Telnet配置管理

Telnet配置管理方法是网络工程师或网络管理员使用最广泛的一种设备访问控制方式。它通过局域网或广域网实现本地或远程地访问控制。但是它的使用必须要求首先对设备进行初始化配置，否则用户无法正确登陆和访问。初始化配置只能通过Console口登陆进行配置。

如果要想访问某交换机，必须能够唯一确定被访问的交换机。所以我们进行Telnent配置管理的前提是交换机必须具有唯一的IP地址。

配置交换机的IP地址：

Switch>en

Switch#config terminal （进入全局配置模式）

Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.

Switch(config)#interface vlan 1 （进入交换机管理接口配置模式）

Switch(config-if)#ip address 192.168.0.1 255.255.255.0 （配置交换机管理接口IP地址）

Switch(config-if)#no shut （开启交换机管理接口）

Switch(config-if)#exit

Switch(config)#

此时请配置你的主机IP地址与Vlan 1处于同一网段，然后用windows附带的Telnet终端软件访问192.168.0.1。如图1-2所示：

图1-2 telnet 登录

回车提示Password required,but none set 失去跟主机的联系。

这是因为交换机为了保证网络设备的安全，在缺省情况下，Telnet登录用户需要认证。所以在使用Telnet之前必须设置登录认证，否则禁止登录。

配置Telnet用户认证：

Switch(config)#enable password ruijie （配置进入特权模式的密码）

Switch(config)#line vty 0 4 （进入虚拟终端）

Switch(config-line)#password ruijie （设置虚拟终端口令）

Switch(config-line)#login （登录虚拟终端）

Switch(config-line)#exit

Switch(config)#

完成配置后，再次使用Telnet登录192.168.0.1，按照交换机提示符输入Password即可进入交换机的用户视图。

3.3 交换机的启动过程

3.3.1交换机的启动顺序

完成加电自检后，接着进行交换机初始化，步骤如下

1. 执行ROM中的普通自举程序加载器。自举程序（Boostrap）是一个简单的预制操作，用于加载一些指令，这些指令又将其他的指令装入内存，或是使交换机进入其他的配置模式。

2. 装载RG IOS软件映像文件。RG IOS软件映像文件可以在放在很多地方。如Flash存储器和网络（TFTP服务器）。如果启动配置中没有启动系统命令，交换机缺省从Flash存储器中查找IOS映像。

3. 将保存在NVRAM中的配置文件加载入主存中，然后逐行执行。配置文件也成为启动配置，其存储在NVRAME中，包含先前在交换机上配置并存储的命令。

4. 如果NVRAM中没有有效的配置文件，或者是NVRAM的内容被擦除了，操作系统将执行问题驱动的初始化配置历程，称为系统配置对话。

3.3.2交换机启动信息

在连接好线路，配置好超级终端仿真软件后，就可以打开交换机，此时超级终端窗口就会显示交换机的启动信息，如下（其中重要信息都用阴影标记并加以注释）：

RG21 Ctrl Loader Version 03-11-02

Base ethernet MAC Address: 00:D0:F8:8C:0B:49

Initializing File System...

DEV[0]: 26 live files, 0 dead files.

DEV[0]: Total bytes: 32456704

DEV[0]: Bytes used: 5569764

DEV[0]: Bytes available: 26886772

DEV[0]: File system initializing took 7 seconds.

Executing file: flash:s2126g.bin CRC ok

Loading "flash:s2126g.bin"................................................OK

Entry point: 0x00014000

executing...

RuiJie Internetwork Operating System Software

S2126_1G(50G26S26) Software (RGiant-21-CODE) Version 1.61(2)

Copyright (c) 2001-2005 by RuiJie Network Inc.

Compiled Sep 9 2005, 15:44:53.

Initializing...

Done

2008-07-30 14:15:32 @5-COLDSTART:System coldstart

Switch>

Switch>

交换机的启动过程为用户提供了丰富的信息。通过这些信息，我们可以对交换机硬件结构和软件加载过程有直观认识。同时，在进行产品验货时，部件号、序列号、版本号信息是非常重要的信息。

3.4 VLAN

3.4.1 VLAN概述

VLAN即虚拟局域网（Virtual Local Area Network的缩写），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网段从而实现虚拟工作组的新兴技术。VLAN是为解决以太网的广播问题和安全性而提出的，它在以太网帧的基础上增加了VLAN头，用VLAN ID把用户划分为更小的工作组，限制不同工作组间的用户二层互访，每个工作组就是一个虚拟局域网。虚拟局域网的好处是可以限制广播范围，并能够形成虚拟工作组，动态管理网络。　　
　　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工作站，与物理上形成的LAN有着相同的属性。但由于它是逻辑地而不是物理地划分，所以同一个VLAN内的各个工作站无须被放置在同一个物理空间里，即这些工作站不一定属于同一个物理LAN网段。一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其他VLAN中，即使是两台计算机有着同样的网段，但是它们却没有相同的VLAN号，它们各自的广播流也不会相互转发,从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。

VLAN是建立在物理网络基础上的一种逻辑子网，因此建立VLAN需要相应的支持VLAN技术的网络设备。当网络中的不同VLAN间进行相互通信时，需要路由的支持，这时就需要增加路由设备——要实现路由功能，既可采用路由器，也可采用三层交换机来完成。

3.4.2划分VLAN的基本方式

从技术角度讲，VLAN的划分可依据不同原则，一般有以下三种划分方法：

1. 基于端口的VLAN划分

许多VLAN厂商都利用交换机的端口来划分VLAN成员。被设定的端口都在同一个广播域中。例如，一个交换机的1，2，3，4，5端口被定义为虚拟网A，同一交换机的6，7，8端口组成虚拟网B。这样做允许各端口之间的通讯，并允许共享型网络的升级。但是，这种划分模式将虚拟网限制在了一台交换机上。

第二代端口VLAN技术允许跨越多个交换机的多个不同端口划分VLAN，不同交换机上的若干个端口可以组成同一个虚拟网。

以交换机端口来划分网络成员，其配置过程简单明了。因此，从目前来看，这种根据端口来划分VLAN的方式仍然是最常用的一种方式。

2.基于MAC地址的VLAN划分

这种划分VLAN的方法是根据每个主机的MAC地址来划分，即对每个MAC地址的主机都配置它属于哪个组。这种划分VLAN方法的最大优点就是当用户物理位置移动时，即从一个交换机换到其他的交换机时，VLAN不用重新配置，所以，可以认为这种根据MAC地址的划分方法是基于用户的VLAN，这种方法的缺点是初始化时，所有的用户都必须进行配置，如果有几百个甚至上千个用户的话，配置是非常累的。而且这种划分的方法也导致了交换机执行效率的降低，因为在每一个交换机的端口都可能存在很多个VLAN组的成员，这样就无法限制广播包了。另外，对于使用笔记本电脑的用户来说，他们的网卡可能经常更换，这样，VLAN就必须不停地配置。

3.基于网络层的VLAN划分

这种划分VLAN的方法是根据每个主机的网络层地址或协议类型(如果支持多协议)划分的，虽然这种划分方法是根据网络地址，比如IP地址，但它不是路由，与网络层的路由毫无关系。

这种方法的优点是用户的物理位置改变了，不需要重新配置所属的VLAN，而且可以根据协议类型来划分VLAN，这对网络管理者来说很重要，还有，这种方法不需要附加的帧标签来识别VLAN，这样可以减少网络的通信量。

这种方法的缺点是效率低，因为检查每一个数据包的网络层地址是需要消耗处理时间的(相对于前面两种方法)，一般的交换机芯片都可以自动检查网络上数据包的以太网帧头，但要让芯片能检查IP帧头，需要更高的技术，同时也更费时。当然，这与各个厂商的实现方法有关。

就目前来说，对于VLAN的划分主要采取上述第1、3种方式，第2种方式为辅助性的方案。

3.4.3使用VLAN优点

使用VLAN具有以下优点：　　

1.控制广播风暴

一个VLAN就是一个逻辑广播域，通过对VLAN的创建，隔离了广播，缩小了广播范围，可以控制广播风暴的产生。　

2.提高网络整体安全性

通过路由访问列表和MAC地址分配等VLAN划分原则，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，从而提高交换式网络的整体性能和安全性。

3. 网络管理简单、直观
　　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，甚至需要追加网络设备，增大网络管理的工作量。而对于采用VLAN技术的网络来说，一个VLAN可以根据部门职能、对象组或者应用将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。利用虚拟网络技术，大大减轻了网络管理和维护工作的负担，降低了网络维护费用。在一个交换网络中，VLAN提供了网段和机构的弹性组合机制。　

3.4.4三层交换技术

以太网的工作原理是利用二进制位形成的一个个字节组合成一帧帧的数据（其实是一些电脉冲）在导线中进行传播。首先，以太网网段上需要进行数据传送的节点对导线进行监听，这个过程称为CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection带有冲突监测的载波侦听多址访问）的载波侦听。如果，这时有另外的节点正在传送数据，监听节点将不得不等待，直到传送节点的传送任务结束。如果某时恰好有两个工作站同时准备传送数据，以太网网段将发出“冲突”信号。这时，节点上所有的工作站都将检测到冲突信号，因为这时导线上的电压超出了标准电压。这时以太网网段上的任何节点都要等冲突结束后才能够传送数据。也就是说在CSMA/CD方式下，在一个时间段，只有一个节点能够在导线上传送数据。而转发以太网数据帧的联网设备是集线器,它是一层设备，传输效率比较低。

冲突的产生降低了以太网的带宽，而且这种情况又是不可避免的。所以，当导线上的节点越来越多后，冲突的数量将会增加。显而易见的解决方法是限制以太网导线上的节点，需要对网络进行物理分段。将网络进行物理分段的网络设备用到了网桥与交换机。网桥和交换机的基本作用是只发送去往其他物理网段的信息。所以，如果所有的信息都只发往本地的物理网段，那么网桥和交换机上就没有信息通过。这样可以有效减少网络上的冲突。网桥和交换机是基于目标MAC（介质访问控制）地址做出转发决定的，它们是二层设备。我们已经知道了以太网的缺点及物理网段中冲突的影响，现在，我们来看看另外一种导致网络降低运行速度的原因：广播。广播存在于所有的网络上，如果不对它们进行适当的控制，它们便会充斥于整个网络，产生大量的网络通信。广播不仅消耗了带宽，而且也降低了用户工作站的处理效率。由于各种各样的原因，网络操作系统（NOS）使用了广播，TCP/IP使用广播从IP地址中解析MAC地址，还使用广播通过RIP和IGRP协议进行宣告，所以，广播也是不可避免的。网桥和交换机将对所有的广播信息进行转发，而路由器不会。所以，为了对广播进行控制，就必须使用路由器。路由器是基于第3层报头、目标IP寻址、目标IPX寻址或目标Appletalk寻址做出转发决定。路由器是3层设备。

传统的路由器在网络中有路由转发、防火墙、隔离广播等作用，而在一个划分了VLAN以后的网络中，逻辑上划分的不同网段之间通信仍然要通过路由器转发。由于在局域网上，不同VLAN之间的通信数据量是很大的，这样，如果路由器要对每一个数据包都路由一次，随着网络上数据量的不断增大，路由器将不堪重负，路由器将成为整个网络运行的瓶颈。

在这种情况下，出现了第三层交换技术，它是将路由技术与交换技术合二为一的技术。三层交换机在对第一个数据流进行路由后，会产生一个MAC地址与IP地址的映射表，当同样的数据流再次通过时，将根据此表直接从二层通过而不是再次路由，从而消除了路由器进行路由选择而造成网络的延迟，提高了数据包转发的效率，消除了路由器可能产生的网络瓶颈问题。可见，三层交换机集路由与交换于一身，在交换机内部实现了路由，提高了网络的整体性能。

在以三层交换机为核心的千兆网络中，为保证不同职能部门管理的方便性和安全性以及整个网络运行的稳定性，可采用VLAN技术进行虚拟网络划分。VLAN子网隔离了广播风暴，对一些重要部门实施了安全保护；且当某一部门物理位置发生变化时，只需对交换机进行设置，就可以实现网络的重组，非常方便、快捷，同时节约了成本。

VLAN作为一种新一代的网络技术，它的出现为解决网络站点的灵活配置和网络安全性等问题提供了良好的手段。虽然VLAN技术目前还有许多问题有待解决，例如技术标准的统一问题、VLAN管理的开销问题和VALN配置的自动化问题等等。然而，随着技术的不断进步，上述问题将逐步加以解决，VLAN技术也将在网络建设中得到更加广泛的应用，从而为提高网络的工作效率发挥更大的作用。

3.5汇聚链接与生成树协议

3.5.1汇聚链接

汇聚链接（Trunk Link）指的是能够转发多个不同VLAN的通信的端口。
　　汇聚链路上流通的数据帧，都被附加了用于识别分属于哪个VLAN的特殊信息。
　　现在再让我们回过头来考虑一下刚才那个网络如果采用汇聚链路又会如何呢？用户只需要简单地将交换机间互联的端口设定为汇聚链接就可以了。这时使用的网线还是普通的UTP线，而不是什么其他的特殊布线。图例中是交换机间互联，因此需要用交叉线来连接。
　　接下来，让我们具体看看汇聚链接是如何实现跨越交换机间的VLAN的。
　　当一台交换机经过汇聚链路发送数据帧到另一台交换机时，它会在数据帧上附加VLAN的标记。另一台交换机收到数据帧后，经过检查VLAN标识确定这个数据帧是属于某一个VLAN，然后去除标记后根据需要将复原的数据帧只转发给其他属于那个VLAN的端口。这时的转送，是指经过确认目标MAC地址并与MAC地址列表比对后只转发给目标MAC地址所连的端口。只有当数据帧是一个广播帧、多播帧或是目标不明的帧时，它才会被转发到所有属于那个VLAN的端口。

Trunk数据帧封装主要有以下两种方式。

1. ISL（Inter-Switch Link）

ISL是Cisco公司的专有封装方式，因此仅在Cisco的设备上。ISL在原来的帧上再添加一个26字节的帧头和4个字节的帧尾，帧头中包含了VLAN的信息，帧尾中包含循环校验码CRC，以保证新帧的数据完整性，ISL主要用在以太网构成的Trunk中。

2. IEEE 802.1Q

这是一个有关Trunk封装方式的标准，很多厂商的设备都支持这个标准。和ISL不同，IEEE802.1Q是在数据帧的中间位置加上4个字节的标识，前两个字节是标记协议标识（Tag Protocol Identifier,TPID）0X8100代表IEEE802.1Q；后两个字节为标记控制信息（Tag Control Information,TCL），其中就包含了VLAN的信息。

VLAN中继协议（即VTP协议）可以帮助交换机设置VLAN。VTP协议可以维护VLAN信息全网信息的一致性。VTP有三种工作模式，即服务器模式、客户模式和透明模式，VTP是一种通过Trunk 来进行VLAN管理的协议，属于C/S工作模式。在这个模式下可以设置VLAN信息，服务器会自动将这些信息广播到网上其他交换机以统一配置，客户模式下交换机不能配置VLAN信息，只能被动接受服务器的VLAN信息。而透明模式下是独自配置，它可以配置VLAN信息，但是不广播自己的VLAN信息，同时它接收到服务器发来的VLAN信息后并不使用，而是直接转发给别的交换机。交换机的初始状态是工作在透明模式，有一个默认的VLAN，所有的端口都在这个VLAN内。

3.5.2 STP（生成树协议）

生成树协议是由Sun微系统公司著名工程师拉迪亚珀尔曼博士(Radia Perlman)发明的。网桥使用珀尔曼博士发明的这种方法能够达到2层路由的理想境界:冗余和无环路运行。你可以把生成树协议设想为一个各网桥设备记在心里的用于进行优化和容错发送数据的过程的树型结构。

生成树协议拓扑结构的思路是网桥能够自动发现一个没有环路的拓扑结构的子网，也就是一个生成树。生成树协议还能够确定有足够的连接通向这个网络的每一个部分。它将建立整个局域网的生成树。当首次连接网桥或者发生拓扑结构变化时，网桥都将进行生成树拓扑的重新计算。当一个网桥收到某种类型的“设置信息”(一种特殊类型的桥接协议数据单元，BPDU)时，网桥就开始从头实施生成树算法。这种算法从根网桥的选择开始的。根网桥(root bridge)是整个拓扑结构的核心，所有的数据实际上都要通过根网桥。

生成树构建的下一步是让每一个网桥决定通向根桥的最短路径，这样，各网桥就可以知道如何到达这个“中心”。这一步会在每个局域网进行，它选择指定的网桥，或者与根桥最接近的网桥。指定的网桥将把数据从局域网发送到根桥。最后一步是每个网桥要选择一个根端口。所谓根端口也即“用来向根桥发送数据的端口”。注意，一个网桥上的每一个端口，甚至连接到终端系统(计算机)的端口，都将参加这个这个根端口选择，除非你将一个端口设置为“忽略”。

生成树协议思路是，你允许有一个连接错误，因为你在一对网桥之间存在两条物理连接。生成树协议在一个端口需要使用之前将封锁那个端口。因此，我们应该可以拔掉冗余的连接，并且在不中断通信的情况下把它连接到其它的网桥。STP能够提供路径冗余，当网络中有多条有效路径会引起不正常的环路，导致网络不正常。使用STP可以使两个终端中只有一条有效路径。当交换机之间有多个VLAN时Trunk线路负载回过重，这时需要设置多个Trunk端口，但这样会引起网络环路。STP协议便可以解决这样的问题。它通过在交换机间传递桥接协议数据单元来互相通告诸如交换机的桥ID、链路性质、根桥ID等信息，以确定根桥，决定哪些端口处于转发状态，哪些端口处于阻断状态，以免引起网络环路。

3.6 交换机基本配置实验（由于有些命令被限制，建议这个实验不作为普通实验内容，只作参考）

3.6.1实验目的

n 熟悉交换机开机界面

n 掌握交换机基本配置及查看统计信息的方法

n 掌握配置交换机的常用功能

n 配置文件的备份和擦除

3.6.2背景描述

假设你是某公司的网络管理员，现在需要对公司的交换机设备进行初始配置，包括交换机的基本配置、IOS及配置文件的备份升级。配置完成后，下次就可以通过远程登录方式来对设备进行操作。

3.6.3实验设备

n 一台RG-S2126_1G交换机

n 两台PC机，其中一台可以打开管理端网页，进行设备配置

n 一根直通网线

3.6.4实验拓扑图

实验拓扑如图1-3所示：

图1-3 Telnet配置管理

3.6.5实验步骤

在默认配置下，交换机的所有接口处于可用状态并且都属于VLAN1，这种情况下交换机就可以正常工作了。但为了方便管理和使用，首先应对交换机做基本的配置。最基本的配置可以通过启动时的对话框配置模式完成。也可以在交换机启动后再进行配置。

1. 配置enable口令和主机名

Cisco交换机可以配置enable password和enable secret。一般情况下配置一个即可，当两者同时配置时，后者生效。两者的区别是使能口令以明文显示而使能密码以密文形式显示

但是锐捷交换机配制情况不一样。

Switch>

Switch> （用户执行模式提示符）

Switch>enable （进入特权模式）

Password:

Switch# （特权模式提示符）

Switch#configure terminal （进入配置模式）

Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.

Switch(config)# （配置模式提示符）

Switch(config)#enable ? （设置enable 密码）

secret Assign the privileged level secret

services Modify use of network management services

Switch(config)#enable secret ?

0 Specifies an UNENCRYPTED password will follow

5 Specifies an ENCRYPTED secret will follow

level Set exec level password

Switch(config)#enable secret level ? （选择enable 密码级别）

<0-15> Level number

Switch(config)#enable secret level 13 ?

0 Specifies an UNENCRYPTED password will follow （未加密）

5 Specifies an ENCRYPTED secret will follow （加密的）

.

Switch(config)#enable secret level 13 0 ?

WORD Specifies an UNENCRYPTED password will follow

Switch(config)#enable secret level 13 0 rgs2126g （设置enable密码为rgs2126g）

2008-07-30 14:37:22 @5-CONFIG:Configured from outband

Switch(config)#^Z （退出到特权模式）

Switch#sh run （查看当前运行配置文件）

System software version : 1.61(2) Build Aug 31 2005 Release

Building configuration...

Current configuration : 271 bytes

!

version 1.0

!

hostname Switch

vlan 1

!

enable secret level 13 5 (rW1u_;C2q-8U0<DWr.tj9=G3v/7R:>H （默认下，选择0或5都加密）

enable secret level 14 5 $2,1u_;C3&-8U0<D4'.tj9=GQ+/7R:>H

enable secret level 15 5 (rW.Y*T72q,tZ[V/Wr+S(\W&3v1X)sv'

!

interface vlan 1

no shutdown

!

end

Switch#

Switch#conf t

Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.

Switch(config)#hostname S2126_1

2008-07-30 17:27:46 @5-CONFIG:Configured from outband

S2126_1(config)#

2. 配置交换机的端口属性

交换机的端口属性默认地支持一般网络环境下的正常工作，一般情况下是不需要对其端口进行设置的。在某些情况下需要对其端口属性进行配置时，配置的属性主要有速率、双工和端口描述等信息。

S2126_1 (config)#interface fastethernet0/1 （进入快速以太网接口0/1的配置模式）

S2126_1 (config-if)#speed ? （查看speed命令的子命令）

10 Force 10 Mbps operation （显示结果）

100 Force 100 Mbps operation

auto Enable AUTO speed configuration

S2126_1(config-if)#speed 100 （设置端口速率为100Mb/s）

2008-07-30 14:58:38 @5-CONFIG:Configured from outband

S2126_1 (config-if)#duplex ? （查看duplex命令的子命令）

auto Enable AUTO duplex configuration

full Force full duplex operation

half Force half-duplex operation

S2126_1 (config-if)#duplex full （设置该端口为全双工）

S2126_1 (config-if)#description TO_PC （设置该端口描述为TO_PC）

S2126_1 (config-if)#^Z （返回到特权模式，同end）

S2126_1 #show interface fastethernet0/1 （查看端口0/1的配置结果）

Interface : FastEthernet100BaseTX 0/1

Description : TO_PC

AdminStatus : up

OperStatus : down

Hardware : 10/100BaseTX

Mtu : 1500

LastChange : 0d:0h:0m:0s

AdminDuplex : Full

OperDuplex : Unknown

AdminSpeed : 100

OperSpeed : Unknown

FlowControlAdminStatus : Off

FlowControlOperStatus : Off

Priority : 0

Broadcast blocked :DISABLE

Unknown multicast blocked :DISABLE

Unknown unicast blocked :DISABLE

S2126_1 #show intface fasterthernet0/1 status （查看端口0/1的状态）

Interface Status vlan duplex speed type

--------------- -------------------- ------ ------- ------- -------------

Fa0/1 down 1 Unknown Unknown 10/100BaseTX

3. 配置和查看MAC地址表

(1)查看MAC地址表

将PC机用网线连接到交换机的fastethernet0/1（交换机第0个模块的第一个接口）上，使用命令show mac-address-table来查看PC机的MAC地址。

S2126_1#show mac-address-table

Mac Address Table

---------------------------------------------------------------

Vlan Mac Address Type Ports

----- ----------------- ------ --------

1 0011.2f7f.968d DYNAMIC Fa0/1

表格中Mac Address列表示Fa0/1接口所连接的以太网中的主机的MAC地址，Vlan 指出这个端口所在的VLAN，TYPE表示这个MAC地址表项的属性是动态的。当一台PC被连接到交换机的端口，交换机会从该端口动态学习到PC的Mac地址，并将其添加到Mac地址表中。

(2)配置MAC地址

交换机的地址表有三种地址。动态地址、永久地址和限制性地址。交换机学习到的动态MAC地址的超时时间默认为300s，可以通过命令来修改这个值。

S2126_1(config)#mac-address-table ? （查看mac-address-table的子命令）

aging-time Set MAC address table entry maximum age

filtering Configure a filtering addresses

notification Enable/Disable MAC Notification on the switch

static static keyword

S2126_1(config)#mac-address-table aging-time ?

<0-0> Enter 0 to disable aging

<300-1000000> Set MAC address table entry maximum age

S2126_1 (config)#mac-address-table aging-time 400 （设置超时时间为400s）

S2126_1 (config)#mac-address static 00E0.4C81.E110 vlan 1 interface f0/2 （加入静态MAC地址）

S2126_1 (config)#end

S2126_1 #show mac-address-table （查看整个MAC地址表）

Mac Address Table

-------------------------------------------------------------

Vlan Mac Address Type Ports

------ ---------------- ------ -------

1 0011.2f7f.968d DYNAMIC Fa0/1

1 00e0.4c81.e110 STATIC Fa0/2

可以看到一个动态地址一个，在Fa0/1端口，静态地址一个，设置在端口Fa0/2上。只要交换机连接其他计算机，则每个连接的端口会产生动态MAC地址表项。可以用Clear命令清除MAC地址表的某项设置，例：

S2126_1#clear mac-address-table dynamic address 0000.0c01.bbcc int f0/1

4. 配置文件的备份和擦除

交换机与计算机有相似点是，它也有内存、操作系统、配置和用户界面，Cisco网络设备中，操作系统叫做互连网操作系统（Internetwork Operating System）或IOS。我们首先介绍下介绍交换机的存储器。

n ROM：只读存储器，包含交换机正在使用的IOS的一份副本；

n RAM：IOS将随机访问存储器分成共享和主存。主要用来存储运行中的交换机配置

n 闪存(FLASH)：用来存储IOS软件映像文件，闪存是可以擦除内存，它能够用IOS的新版本覆写，IOS升级主要是闪存中的IOS映像文件进行更换。

n NVRAM：非易失性随机访问存储器，用来存储系统的配置文件。

(1)保存配置文件

为了使当前对交换机配置的信息能够在下次交换机重启后有效，我们可以把当前的配置信息保存在交换机的NVRAM中。

命令如下：

S2126_1#copy running-config startup-config

Destination filename [startup-config]?

Building configuration...

[OK]

S2126_1#

交换机重启后会自动调用NVRAM中的配置文件加载入主存中，然后逐行执行。

(2) 擦除配置文件

在做每次实验以前，为了不使上次实验的配置对本实验产生影响，我们可以把保存在NVRAM中的配置文件擦除。

命令如下：

S2126_1#erase startup-config

Erasing the nvram filesystem will remove all files! Continue? [confirm]

[OK]

Erase of nvram: complete

S2126_1#

3.7 在单台交换机下实现VLAN

3.7.1实验目的

单台交换机下VLAN的划分和配置

3.7.2背景描述

假如公司的一台交换机上连接着业务和人事两个部门的计算机，公司不希望两个部门之间互相访问，可通过在交换机上划分VLAN来解决问题。

3.7.3实验设备

n 一台RG S2126G交换机

n 三台PC机，其中一台可以打开管理端网页，进行设备配置

n 直通双绞线若干

3.7.4实验拓扑图

实验拓扑如图1-5所示：

图1-5 单台交换机VLAN划分

3.7.5实验步骤

根据如上图所示，为了清晰起见，建议删除交换机上所有配置并且重新启动交换机。

现在我们在交换机上划分两个VLAN，即VLAN 2、VLAN 3。一台在没有经过任何配置的交换机默认是将所有的端口划分在VLAN 1中。RG S2126G交换机共有24个端口，现在我们将前面从1—12个端口划分在VLAN 2中，将后面的从13—24端口划分在VLAN 3中。然后通过PC机之间看能否Ping通，同一个VLAN间的PC机若能Ping通，而不同VLAN间的PC机不能Ping通，说明VLAN配置成功。具体操作如下：

Switch >

Switch >enable 14 （进入特权模式）

Password: (输入14级密码star)

Switch #

Switch #conf t

Switch(config)#hostname S2126_1 （交换机重命名为S2126_1）

S2126_1(config)#

S2126_1(config)#vlan ? (查看当前命令下的子命令)

<1-4094> VLAN IDs

range VLAN range command

S2126_1(config)#vlan 2 （创建VLAN 2）

S2126_1(config-vlan)#name ?

WORD Ascii name of the VLAN

S2126_1(config-vlan)#name Workgroup2 （为VLAN 2命名：Workgroup2）

2008-07-30 17:46:01 @5-CONFIG:Configured from outband

S2126_1(config-vlan)#exit

S2126_1(config)#vlan 3 （创建VLAN 3）

S2126_1(config-vlan)#name Workgroup3 （为VLAN 3命名：Workgroup3）

S2126_1(config-vlan)#exit

S2126_1(config)#

S2126_1(config)#interface range fastEthernet 0/1 – 12 （定义端口范围）

S2126_1(config-if-range)#switchport access vlan 2 （将所定义的端口划分到VLAN2）

S2126_1(config-if-range)#no shut （激活所定义的端口）

S2126_1(config-if-range)#exit

S2126_1(config)#

S2126_1(config)#interface range fastEthernet 0/13 – 24 （定义端口范围）

S2126_1(config-if-range)#switchport access vlan 3 （将所定义的端口划分到VLAN3）

S2126_1(config-if-range)#no shut （激活所定义的端口）

S2126_1(config-if-range)#exit

S2126_1(config)#exit

S2126_1#sh vlan (查看VLAN数据库信息)

VLAN Name Status Ports

---- -------------------------------- --------- -------------------------------

1 default active

2 Workgroup2 active Fa0/1 ,Fa0/2 ,Fa0/3

Fa0/4 ,Fa0/5 ,Fa0/6

Fa0/7 ,Fa0/8 ,Fa0/9

Fa0/10,Fa0/11,Fa0/12

3 Workgroup3 active Fa0/13,Fa0/14,Fa0/15

Fa0/16,Fa0/17,Fa0/18

Fa0/19,Fa0/20,Fa0/21

Fa0/22,Fa0/23,Fa0/24

S2126_1#

S2126_1# write memory （保存配置信息）

注意：在定义端口范围的时，如S2126_1(config)#interface range fastEthernet 0/1 – 12，“fastEthernet 0/1 – 12”中“-”的左右两边都加空格也可以都不加。

配置完成后，将PC1和PC2同时接入VLAN 2中，测试一下同一VLAN内的主机之间是否可以Ping通，答案是肯定的。接下来将PC 2接入VLAN 3中，测试一下不同VLAN内的主机是否可以Ping 通，答案是否定的。因为PC 1和PC 2不属于同一个VLAN中。

通过测试可以知道不在同一个VLAN中的计算机之间不能通信，同一个VLAN中的计算机可以相互通信。

3.8 跨交换机实现VLAN

3.8.1实验目的

跨交换机实现VLAN的划分和配置

3.8.2背景描述

假设某公司的两个主要部分：研发部和销售部。两个部门的个人计算机系统分散在两台交换机上，公司要求，部门内的计算机能够相互通信，部门间不能进行互访，现能过跨交换机进行配置实现这一目标。

3.8.3实验设备

n 两台RG S2126G交换机

n 五台PC机，其中一台可以打开管理端网页，进行设备配置

n 直通双绞线若干，交叉双绞线若干

3.8.4实验拓扑图

实验拓扑如图1-6所示：

图1-6 跨交换机实现VLAN

3.8.5实验步骤

为了清晰起见，建议删除交换机上所有配置并且重新启动交换机。

在Switch 1创建两个上VLAN，分别为VLAN 2 、VLAN 3，并将Switch1的前面12个端口划分为VLAN 2中，将Switch 1的后面的端口划分到VLAN 3中，具体的操作步骤如下：

Switch>

Switch>enable 14 （进入特权模式）

Password:

S2126_1#

S2126_1#conf t

S2126_1(config)#vlan 2

S2126_1(config-vlan)#name Workgroup2 （为VLAN 2命名：Workgroup2）

S2126_1(config-vlan)#exit

S2126_1(config)#vlan 3 （创建VLAN 3）

S2126_1(config-vlan)#name Workgroup3 （为VLAN 3命名：Workgroup3）

S2126_1(config-vlan)#exit

S2126_1(config)#

S2126_1(config)#interface range fastEthernet 0/1 – 12 （定义端口范围）

S2126_1(config-if-range)#switchport access vlan 2 （将所定义的端口划分到VLAN2）

S2126_1(config-if-range)#no shut （激活所定义的端口）

S2126_1(config-if-range)#exit

S2126_1(config)#

S2126_1(config)#interface range fastEthernet 0/13 – 24 （定义端口范围）

S2126_1(config-if-range)#switchport access vlan 3 （将所定义的端口划分到VLAN3）

S2126_1(config-if-range)#no shut （激活所定义的端口）

S2126_1(config-if-range)#exit

S2126_1(config)#exit

S2126_1#sh vlan (查看VLAN数据库信息)

VLAN Name Status Ports

---- -------------------------------- --------- -------------------------------

1 default active

2 Workgroup2 active Fa0/1 ,Fa0/2 ,Fa0/3

Fa0/4 ,Fa0/5 ,Fa0/6

Fa0/7 ,Fa0/8 ,Fa0/9

Fa0/10,Fa0/11,Fa0/12

3 Workgroup3 active Fa0/13,Fa0/14,Fa0/15

Fa0/16,Fa0/17,Fa0/18

Fa0/19,Fa0/20,Fa0/21

Fa0/22,Fa0/23,Fa0/24

S2126_1#

S2126_1# write memory （保存配置信息）

Switch 2创建两个上VLAN，分别为VLAN 2 、VLAN 3，并将Switch 2的前面12个端口划分为VLAN 2中，将Switch 2的后面的端口划分到VLAN 3中，具体的操作步骤和Switch 1类似，在这里就不再列出。

接下来我们从Switch1的VLAN2中选择一个端口与Switch2的VLAN2的一个端口互连（交叉双绞线），同样在Switch1的VLAN3中选择一个端口与Switch2的VLAN3的一个端口互连（交叉双绞线）。这样，两台交换机的VLAN2和VLAN3内部就能够通信了。同时PC1用直通双绞线连接到Switch 1交换机VLAN2中，PC2连接到VLAN 3中，PC3用直通双绞线连接到Switch 2交换机VLAN 2中，PC4连接到VLAN 3中。

测试VLAN间的内部通信。这样，不同交换机间的同一VLAN也可以相互通信了。

但是，这个办法从扩展性和管理效率来看都不好。例如，在现有网络基础上再新建VLAN时，为了让这个VLAN能够互通，就需要在交换机间连接新的网线。建筑物楼层间的纵向布线是比较麻烦的，一般不能由基层管理人员随意进行。并且，VLAN越多，楼层间（严格地说是交换机间）互联所需的端口也越来越多，交换机端口的利用效率低是对资源的一种浪费、也限制了网络的扩展。

为了避免这种低效率的连接方式，人们想办法让交换机间互联的网线集中到一根上，这时使用的就是汇聚链接（Trunk Link）。

3.9 实现交换机Trunk功能

3.9.1实验目的

n 通过VLAN Trunk技术跨交换机的VLAN配置

3.9.2背景描述

假设某公司有多个部门。每个部门的个人计算机系统分散在两台交换机上，公司要求，部门内的计算机能够相互通信，部门间不能进行互访，现能过跨交换机进行配置实现这一目标。为了避免低效率的连接方式，我们可以让交换机间互联的网线集中到一根上进行，这就是Trunk技术。

3.9.3实验设备

n 两台RG S2126G交换机

n 五台PC机，其中一台可以打开管理端网页，进行设备配置

n 直通双绞线若干，交叉双绞线若干

3.9.4实验拓扑图

实验拓扑如图1-7所示：

图1-7 Trunk配置

3.9.5实验步骤

为了清晰起见，建议删除交换机上所有配置并且重新启动交换机。

1. 说明

如果我们的实验设备是Cisco的，那么我们可以通过配置VTP（VLAN Trunking Protocol）减少我们在VLAN条目比较多的情况下创建VLAN的工作量。

VTP在系统级管理增加，删除，调整的VLAN，自动地将信息向网络中其它的交换机广播。此外，VTP减小了那些可能导致安全问题的配置。便于管理,只要在vtp server做相应设置,vtp client会自动学习vtp server上的vlan信息。

但是VTP 是通过网络中ISL帧或cisco私有DTP帧保持VLAN配置统一性，因此在锐捷交换机产品中没有相关的配置。我们不得不使用笨拙的办法来完成跨交换机实现VLAN，就是在每一台交换机上都要做VLAN的配置(创建VLAN)。

2. 配置VLAN Trunk端口

分别在服务器和客户端进行中继端口设置

S2126_1(config)#interface fastEthernet 0/24

S2126_1(config-if)#switchport mode trunk （f0/24端口链路模式设置为Trunk）

S2126_1(config-if)#switchport trunk ?

allowed Set allowed VLAN characteristics when interface is in

trunking mode

native Set trunking native characteristics when interface is

in trunking mode

S2126_1(config-if)#switchport trunk allowed ?

vlan Set allowed VLANs when interface is

in trunking mode

S2126_1(config-if)#switchport trunk allowed vlan ?

add Add VLANs to the current list

all All VLANs

except All VLANs except the following

remove Remove VLANs from the current list

S2126_1(config-if)#switchport trunk allowed vlan all （允许所有VLAN信息通过此Trunk链路口）

S2126_1(config-if)#Switch(config-if)#exit

S2126_1(config)#exit

在Switch 2中做同样的配置。

3. 创建VLAN

VLAN信息可以在服务器模式或透明模式交换机上创建。

交换机1：

S2126_1(config)#vlan 2

S2126_1(config-vlan)#name Workgroup2 （为VLAN 2命名：Workgroup2）

S2126_1(config-vlan)#exit

S2126_1(config)#vlan 3 （创建VLAN 3）

S2126_1(config-vlan)#name Workgroup3 （为VLAN 3命名：Workgroup3）

S2126_1(config-vlan)#exit

S2126_1(config)# exit

交换机2：

Switch #conf t

Switch(config)#hostname S2126_2 （交换机重命名为S2126_2）

S2126_2(config)#vlan 2 （创建VLAN 2）

S2126_2(config-vlan)#name Workgroup2 （为VLAN 2命名：Workgroup2）

S2126_2(config-vlan)#exit

S2126_2(config)#vlan 3 （创建VLAN 3）

S2126_2(config-vlan)#name Workgroup3 （为VLAN 3命名：Workgroup3）

S2126_2(config-vlan)#exit

S2126_2(config)#

4. 在交换机1和交换机2中分别将端口加入VLAN中

S2126_1(config)#interface range fastEthernet 0/1 - 8

S2126_1(config-if-range)#switchport access vlan 2

S2126_1(config-if-range)#no shut

S2126_1(config-if-range)#exit

S2126_1(config)#interface range fastEthernet 0/9 - 16

S2126_1(config-if-range)#switchporta access vlan 3

S2126_1(config-if-range)#no shut

S2126_1(config-if-range)#exit

S2126_1(config)#exit

S2126_1#show vlan

VLAN Name Status Ports

---- -------------------------------- --------- -------------------------------

1 default active Fa0/17,Fa0/18,Fa0/19

Fa0/20,Fa0/21,Fa0/22

Fa0/23,Fa0/24

2 Workgroup2 active Fa0/1 ,Fa0/2 ,Fa0/3

Fa0/4 ,Fa0/5 ,Fa0/6

Fa0/7 ,Fa0/8 ,Fa0/24

3 Workgroup3 active Fa0/9 ,Fa0/10,Fa0/11

Fa0/12,Fa0/13,Fa0/14

Fa0/15,Fa0/16,Fa0/24

S2126_1# write memory

S2126_1#

交换机2中做一样的配置。

接下来将PC1用直通双绞线连接到S2126_1交换机C2连接到VLAN 3中，PC3用直通双绞线连接到S2126_2交换机C4连接到VLAN 3中。测试VLAN间的内部通信。

3.10 STP（生成树协议）

3.10.1实验目的

掌握生成树协议STP的配置及原理

3.10.2背景描述

某公司为了开展业务，增开了一个分公司，现在总部和分公司间通过两台交换机互连组成内部企业网，为了提高网络的可靠性，网络管理员用两条链路将交换机互连，但是这样将会产生网络环路，我们可以通过配置STP协议来解决这个问题。

3.10.3实验设备

n 两台RG S2126G交换机

n 五台PC机，其中一台可以打开管理端网页，进行设备配置

n 直通双绞线若干，交叉双绞线若干

3.10.4实验拓扑图

实验拓扑如图1-8、1-9所示

图1-8 通过配置STP端口权值实现

图1-9通过配置STP端口路径值实现

3.10.5实验步骤

1．通过配置STP端口权值来实现负载均衡

基于端口权值的网络环境如图1-8所示。我们划分了2个VLAN，2条Trunk，提高链路冗余。在两台交换机上创建VLAN，然后按照VLAN分配端口，并把f0/23和f0/24配置成Trunk。具体配置命令省略。

(1) 现在我们在总部交换机的f0/23和 f0/24上配置STP。

交换机1：

S2126_1#config Terminal

S2126_1(config)#interface f0/23 （进入端口f0/23配置模式）

S2126_1(config-if)#spanning-tree port-priority ?

<0-240> Port priority in increments of 16 （权值以16为增量）

S2126_1(config-if)#spanning-tree port-priority 32 （将f0/23的端口权值设为32）

S2126_1 (config)#interface f0/24 （进入端口f0/24配置模式）

S2126_1 (config-if)#spanning-tree vlan 2 port-priority 64（将f0/24的端口权值设为64）

S2126_1 (config-if)#end

S2126_1#write memory

交换机2：

配置同上。

这样我们就在不同Trunk链路上设置了不同的STP权值，这样STP协议就可以根据权值的大小来决定数据走哪条Trunk，在两条不同的Trunk链路中，STP权值大（数字较小）的链路端口将处于转发状态，STP权值小（数字较大）的链路端口将处于阻塞状态。任何一个时间，两条冗余的Trunk链路中只有一条能够转发数据，而另一条链路端口被阻塞，这样就防止了环路的产生。

2．通过配置STP路径值来实现负载均衡

基于路径值的网络环境如图1-9所示。

(1) 在两台交换机上创建VLAN，然后按照VLAN分配端口，并把f0/23和f0/24配置成Trunk。具体配置命令省略。

(2) 现在我们在总部交换机的f0/23和 f0/24上配置STP。

S2126_1#config Terminal

S2126_1(config)#interface f0/23 (进入端口23配置模式，Trunk1)

S2126_1(config-if)#spanning-tree cost 19 （将生成树路径值设为19）

S2126_1(config-if)#exit

S2126_1(config)#interface f0/24 （进入端口24配置模式，Trunk2）

S2126_1(config-if)#spanning-tree cost 30 （将生成树路径值设为30）

S2126_1(config-if)#end

S2126_1# write memory

路径值小的的链路将被用来转发数据，通过路径值大的链路将被阻塞。

至此交换机已经通过配置STP协议实现了Trunk线路的负载均衡，使具有冗余链路结构网络中避免了产生环路。

第四章局域网核心构建

4.1 基于三层交换机的VLAN间通信实验

4.1.1实验目的

通过实验更深入地了解三层交换机的功能及配置过程

4.1.2背景描述

假设某公司的三个主要部分：销售部和技术部和生产部。三个部门的个人计算机系统分散在一台交换机上，公司要求，部门内的计算机能够相互通信，部门间也能进行互访，现用三层交换机实现这一目标。

4.1.3实验设备

n 一台RG-S3760交换机

n 四台PC机，其中一台可以打开管理端网页，进行设备配置。

n 直通双绞线若干

4.1.4实验拓扑图

实验拓扑如图1-9所示：

图1-9 三层交换机的VLAN划分

在实验中，选用RG-S3760作为三层交换网络设备，通过它来实验三个VLAN间的相互通信。RG-S3760交换机具有三层交换功能，所以在本实验中，我们不需要借助其他的网络设备就可以实现VLAN划分，并在所划分的VLAN间通信。

4.1.5实验步骤

1. 创建VLAN

配置VLAN间通信，首先就要在交换机上创建VLAN，具体操作如下：

Switch>en 14

Password ::

Switch# conf t

Switch(config)#vlan 2

Switch(config)#vlan 3

Switch(config)#vlan 4

Switch(config-vlan)#exit

2. 给VLAN分配IP地址

本实验所使用的三层交换机可以给VLAN分配IP地址，这是二层交换机所不具有的功能，具体操作如下：

Switch#configure terminal

Switch(config)#int vlan 2

Switch(config-if)#ip address 192.168.20.1 255.255.255.0

Switch(config-if)#no shut

Switch(config-if)#exit

Switch(config)#int vlan 3

Switch(config-if)#ip address 192.168.30.1 255.255.255.0

Switch(config-if)#no shut

Switch(config-if)#exit

Switch(config)#int vlan 4

Switch(config-if)#ip address 192.168.40.1 255.255.255.0

Switch(config-if)#no shut

Switch(config-if)#exit

Switch(config)#exit

Switch#

要注意的是，给VLAN配置的IP地址就是这个网段的网关地址，在该网段中，计算机的网关地址就应该设置为这个地址。

3. 把交换机的端口分配给VLAN

在三层交换机中使用接口配置命令switchport mode access 和switchport access vlan vlan-number 来给端口定义静态VLAN成员，具体操作如下：

Switch#configure terminal

Switch(config)#interface range fastEthernet 0/1 – 8 （定义端口1—8号范围）

Switch(config-if-range)#switchport mode access （将端口设置成VLAN非Trunk模式）

Switch(config-if-range)#switchport access vlan 2 （将端口分配给VLAN2）

Switch(config-if-range)#no shut

Switch(config-if-range)#exit

Switch(config)#interface range fastEthernet 0/9 - 16

Switch(config-if-range)#switchport mode access

Switch(config-if-range)#switchport access vlan 3

Switch(config-if-range)#no shut

Switch(config-if-range)#exit

Switch(config)#interface range fastEthernet 0/17 - 24

Switch(config-if-range)#switchport mode access

Switch(config-if-range)#switchport access vlan 4

Switch(config-if-range)#no shut

Switch(config-if-range)#exit

Switch(config)#exit

Switch#

4. 激活路由选择协议，保存配置

三层交换机上需要激活路由协议，只有这样，当目的地不在本地VLAN上时，三层交换机才会使用路由协议来转发分组。在通常情况下，路由协议是启动的。

Switch#configure terminal

Switch(config)#ip routing

Switch(config)# end

Switch#write memory

最后，可以使用show run 命令来查看刚才的所有配置

配置无误后，将PC1接入到VLAN 2中，PC2接入VLAN 3中，PC3接入VLAN4中，并且在PC机上设置IP地址、子网掩码和网关，注意，IP地址必须与PC机所接入VLAN的IP地址是同一网段，网关为所属VLAN的IP地址。设置完成后就可以测试PC机的通信情况了。

4.2 VLAN配置综合实验

4.2.1实验目的

通过本实验，掌握快速以太局域网中实现VLAN的划分和配置。

4.2.2背景描述

假设某公司的多个部门的个人计算机系统分散在两台交换机上，公司要求，部门内的计算机能够相互通信，部门间也能进行互访，现使用二层交换机＋三层交换机实现这一目标。

4.2.3实验设备

n 一台三层交换机，两台二层交换机。

n 五台PC机，其中一台可以打开管理端网页，进行设备配置。

n 一根Console控制台电缆，直通和交叉双绞线若干。

4.2.4实验拓扑图

实验拓扑如图1-10所示：

图1-10 VLAN配置综合实验

在实验中，我们选用RG-S3760交换机配置成中心交换机，选用RG S2126G交换机配置成二层交换机，采用服务器/客户模式配置交换机，中心交换机为服务端，RG S2126G交换机为客户端。在上一实验中，我们知道RG-S3760交换机具有三层交换功能，所以，在实验中划分的VLAN，可以通过这个中心交换机实现VLAN间的通信。

4.2.5. 实验步骤

1．配置VLAN服务器（三层交换机）

(1) 在三层交换机上创建四个VLAN，分别为VLAN 2、VLAN 3、VLAN 4、VLAN 5。

(2) 给新创建的VLAN分配IP（192.168.20.1/192.168.30.1/192.168.40.1/192.168.50.1）

(3) 把三层交换机上的两个快速以太网端口（1号端口和2号端口）设置成Trunk端口，并选择IEEE 802.1Q作为封装协议。

(4) 在三层交换机上激活IP路由进程。

(5) 配置信息如下：

S3760#sh run

System software version : RGNOS V4.11(1) Build May 10 2006 Release

Building configuration...

Current configuration : 615 bytes

!

version 1.0

!

hostname S3760

vlan 1

!

vlan 2

!

vlan 3

!

vlan 4

!

vlan 5

!

enable secret level 14 5 $2/,|7zy3W&-/-ae4v'~1'dfQ7+.t{bc

enable secret level 15 5 (24Paein3-F}bfjo4^Q8cgkEQUm`dhl&

!

interface FastEthernet 0/1

switchport mode trunk

!

interface FastEthernet 0/2

switchport mode trunk

!

interface Vlan 1

!

interface Vlan 2

ip address 192.168.20.1 255.255.255.0

!

interface Vlan 3

ip address 192.168.30.1 255.255.255.0

!

interface Vlan 4

ip address 192.168.40.1 255.255.255.0

!

interface Vlan 5

ip address 192.168.50.1 255.255.255.0

!

!

!

end

S3760#

2．配置VLAN客户端（二层交换机）

(1) 在二层交换机的同样的创建四个VLAN，分别为VLAN 2、VLAN 3、VLAN 4、VLAN 5。并且两台二层交换机做相同的配置。

(2) 分别在两台二层交换机上选择24号端口并把它配置成Trunk端口，并通过交叉双绞线和三层交换机的1号和2号端口相连接。

(3) 将二层交换机的端口分别划分给各VLAN。

Switch 1 ,将1—8号端口划分给VLAN 2 ，9—16号端口划分给VLAN 3，指定24号端口为Trunk 端口。

对于Switch 2，在交换机上端口指定给VLAN不一样，将1—8号端口划分给VLAN 4 ，9—16号端口划分给VLAN 5，指定24号端口为Trunk 端口

具体的操作过程在这里就不再详细列出，可以通过在特权模式下输入show running-config命令来查看相关的配置，这里也只列出Switch 1的配置信息。

S2126G_1#sh run

System software version : 1.61(2) Build Aug 31 2005 Release

Building configuration...

Current configuration : 1227 bytes

!

version 1.0

!

hostname S2126G_1

vlan 1

!

vlan 2

!

vlan 3

!

enable secret level 14 5 $2>H.Y*T3;C,tZ[V4<D+S(\WQ=G1X)sv

enable secret level 15 5 (24j9=G13-7R:>H.4^u_;C,tQUU0<D+S

!

interface fastEthernet 0/1

switchport access vlan 2

!

interface fastEthernet 0/2

switchport access vlan 2

!

interface fastEthernet 0/3

switchport access vlan 2

!

interface fastEthernet 0/4

switchport access vlan 2

!

interface fastEthernet 0/5

switchport access vlan 2

!

interface fastEthernet 0/6

switchport access vlan 2

!

interface fastEthernet 0/7

switchport access vlan 2

!

interface fastEthernet 0/8

switchport access vlan 2

!

interface fastEthernet 0/9

switchport access vlan 3

!

interface fastEthernet 0/10

switchport access vlan 3

!

interface fastEthernet 0/11

switchport access vlan 3

!

interface fastEthernet 0/12

switchport access vlan 3

!

interface fastEthernet 0/13

switchport access vlan 3

!

interface fastEthernet 0/14

switchport access vlan 3

!

interface fastEthernet 0/15

switchport access vlan 3

!

interface fastEthernet 0/16

switchport access vlan 3

!

interface fastEthernet 0/24

switchport mode trunk

!

interface vlan 1

no shutdown

!

end

S2126G_1#

最后，服务器端和客户端的交换机都配置好后，可将PC机接入不同的VLAN，设置PC机的IP地址、子网掩码、网关。然后通过Ping命令验证不同VLAN间PC机的通信情况。

第五章 路由技术与实现

5.1 路由器概述

5.1.1路由器概述

路由器是互联网的主要节点设备。路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由选择（routing），这也是路由器名称的由来（router，转发者）。作为不同网络之间互相连接的枢纽，路由器系统构成了基于 TCP/IP 的国际互连网络 Internet 的主体脉络，也可以说，路由器构成了 Internet 的骨架。它的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一，它的可靠性则直接影响着网络互连的质量。

路由器的一个作用是连通不同的网络，另一个作用是选择信息传送的线路。选择通畅快捷的近路，能大大提高通信速度，减轻网络系统通信负荷，节约网络系统资源，提高网络系统畅通率，从而让网络系统发挥出更大的效益来。路由器是典型的网络设备，完成第三层中继的任务。它的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。由此可见，选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。为了完成；这项工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据——路径表（Routi ng Table），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。路径表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。

1. 静态路径表

由系统管理员事先设置好固定的路径表称之为静态（static）路径表，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随未来网络结构的改变而改变。

2. 动态路径表

动态（Dynamic）路径表是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（Routing Protocol）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。

5.1.2路由器的配置方式

可以通过5种方式与路由器进行交互，对路由器进行配置。它们分别是：控制台串行端口配置（console口）、辅助端口配置（AUX口，即通过MODEM与电话线远程配置）、telnet远程登录（virtual terminal）、TFTP Server、网络管理站NMS（Network Management Station），但当第一次对路由器配置时，只能选用console口这种方式，在已经对路由器进行了相应的基本配置之后，才支持其它4种配置手段。

远程登录、TFTP Server以及网络管理站NMS对路由器进行配置时，路由器至少要配好IP地址、支持远程访问才可以。实际上，网管人员最常用的配置方式是通过telnet远程登录到路由器上，与路由器的一个VTY建立会话，进而对该设备进行配置。

5.1.3路由器、交换机、集线器、计算机之间的互连

使用直通线（straight-through）的场合：计算机与集线器、计算机与交换机、路由器与集线器、路由器与交换机；

使用交叉线（crossover）的场合：计算机与计算机、路由器与路由器、交换机与交换机、交换机与三层交换机（三层交换机即带有路由功能的交换机，包括路由模块和交换模块）、集线器与集线器、交换机与集线器、计算机与路由器；

使用反转线（rollover）的场合：计算机串口连接到路由器或交换机的控制台端口、对其进行配置时

5.2 认识锐捷 RG-R1700系列路由器

5.2.1锐捷RG-R1762高性能模块化分支路由器界面

如图2-1所示：

2-1 RG-R1762路由器

R1762 模块化路由器是锐捷网络公司生产的面向企业级的网络产品。采用模块化结构设计，具有1个网络/语音模块插槽，支持种类丰富、功能齐全、高密度的网络/语音模块，可实现更多的组合应用。采用64位的微处理器技术，CPU为PowerPC通讯专用处理器，主频高达到266MHz，固化两个10/100M快速以太口，2个高速同步口，操作系统使用锐捷网络公司拥有自主知识产权的RGNOS，适合大中型企业、金融体系、各大公司的办事处和中型 Internet 服务供应商的模块化多服务访问平台，R1762路由器提供丰富的网络安全特性，支持哑终端接入服务器功能；提供完备的冗余备份解决方案，支持VoIP特性、IP组播协议，支持IPv4/IPv6，有丰富的QoS特性，为中小型企业提供高性价比的三网合一解决方案。

5.2.2产品特性:

一、高性能
l采用先进的PowerPC 通讯专用处理器，先进的总线技术，包转发延迟小，高效的数据处理能力支持高密度端口，保证在高速环境下的网络应用；
l包转发率达到100Kpps。

二、丰富固化接口的模块化设计
l固化2个10/100M快速以太口；
l固化2个高速同步口；
l固化1个控制台口和1个AUX异步备份接口；
l模块和R3642/R3662、R2690、R2692、R2632兼容；
l具有1个网络/语音模块插槽，支持种类丰富、功能齐全、高密度的网络/语音模块，可实现更多的组合应用。

三、内置加密模块
lRG-R1762内置加密模块，加密、解密由硬件完成，大幅度提高加密解密性能，满足多媒体等大数据量业务的加密需求；

四、良好的语音支持功能
l支持G.711、G.723、G.729等多种语音编码格式，支持H.323协议栈，可以和多家VOIP厂商的设备互通；
l支持E1、FXS、FXO等多种语音模块；
l支持实时传真功能；
l支持语音网守功能。

五、高效安全的终端服务
l提供64位密钥的RC4加密，可以实现路由器到UNIX服务器之间的数据安全加密；
l提供固定终端服务登陆的功能，确保路由器上每台终端登陆时，每次得到的终端号都是固定的，有利于管理；
l支持限时登录，只有在设定的时间内，用户可以登录，其他时间无法登录，保证系统的安全性；
l支持虚屏功能，同一台终端可以同时登录到不同的UNIX主机上；
l支持SCO、AIX、Linux等常用的UNIX系统；
l固定终端系统占用UNIX资源特别低，没有登录的终端不会占用UNIX资源；
l最多可以同时连接17台异步口终端。

六、良好的VPN功能
l支持IPSec的VPN功能；
l支持GRE的VPN功能；
l支持L2TP/PPTP的VPDN应用；
l在NAT应用下，支持L2TP/PPTP的穿透功能。

七、完善的QoS策略
l支持PQ、CQ、FIFO、WFQ、CBWFQ等排队策略；
l支持设置语音数据包优先级，可以为中小型企业提供满足要求的、高性价比的多功能服务平台。

八、高可靠性
l支持链路备份、路由备份等多种方式的备份技术，提高整个网络的可靠性；
l支持VRRP热备份协议，实现线路和设备的冗余备份。

九、高安全性
l完善的防火墙技术，支持基于源目的IP、协议、端口以及时间段的访问列表控制策略；
l支持IP与MAC地址的绑定，有效防止IP地址的欺骗；
l支持认证、授权、记录用户信息的AAA认证技术，支持Radius认证协议；
l支持动态路由协议中的路由信息认证技术，保证动态路由网络中路由信息的安全和可靠；
l支持PPP协议中的PAP、CHAP认证及回拨技术；
l高性能的NAT；
l支持用户密码登录，根据登录用户级别分配相应权限；
l内置硬件加密模块，大大提高加密解密的性能。

十、方便易用易管理
l采用标准CLI界面，操作更简单；
l支持SNMP协议，配置文件的TFTP上传下载，方便网络管理；
l支持Telnet/Console，方便的实现远程管理和控制；
l多样的在线升级，为将来的功能扩展预留空间。

5.3路由器的配置管理方式

对网络互连设备的配置通常有以下几种方法：

1. 控制台，PC机运行超级终端通过Console线配置路由器。

2. Telnet，如果路由器以有一些基本配置（IP地址信息），且至少有一个端口有效（如Ethernet口），则PC机可以运行Telnet程序的计算机作为路由器的虚拟终端，完成路由 器的配置。

3. 网络管理工作站。

4. 路由器可通过运行网络管理软件的工作站，采用SNMP完成路由器的配置。常用的网管软件如Cisco的Cisco Works、HP的OpenView等。

5. Cisco ConfigMaker。

6. Cisco ConfigMaker是一个由Cisco开发的免费的路由器配置工具。

7. TFTP服务器。

8. TFTP是基于TCP/IP的简单文件传输协议，可将配置文件从路由器传送到TFTP服务器上，也可将配置文件从TFTP服务器传诵到路由器上。TFTP不需用户名和口令，使用十分方便。

我们主要介绍通过Console和Telnet配置路由器。按照实验拓扑图连接PC机和路由器（注意连接PC机和路由器的网线应该是交叉线）。Console和Telnet配置方法的具体步骤和配置参数同交换机实验。请参考交换机实验一。

5.4启动路由器（初始配置）

打开路由器电源时，它首先需要测试它的硬件，包括内存和接口。下一步就是查找和加载I O S 映像，即路由器操作系统。最后，在路由器可以在网络中正常工作之前，它需要

找到它的配置信息，并使用它。如果路由器没有在N V R A M 中找到配置文件，而且没有配置为在网络上进行查找，它将开始设置对话框。好在它是菜单驱动的，你所需要做的全部工作就是回答问题。

下面介绍下RG 1700路由器的启动界面。

RG 1700路由器的启动界面显示的内容很简洁，不象Cisco路由设备相识很多的相关信息。

首先，启动过程中，会显示出RG路由器的设备硬件信息，出厂版本号，版权声明以及主存等的相关信息。

Boot Program for 1700, Version 03.03, Rev 00, Compiled 2006-1-9.

Copyright (c) 1999-2006 by Red-Giant Network co.,Ltd.

RG1700 processor with 64 mbytes of main memory

CPM Revision Num = 0x00E1

Parallel FLASH ID: 017E1000 , Size 1024 kbytes

Parallel FLASH ID(bank1): 017E1000

Size :7104 KB

此时，路由器已经从R O M 中加载了引导程序。下一步，它将从闪存中加载它的I O S

映像。它首先确认文件的完整性，然后在加载进入R A M 的时候，进行解压缩。”！”表示文件完整性没问题。

The wired nand flash checking!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

接下来显示的是软件版本号。

Red-Giant Operating System Software

RGNOS (tm) RELEASE SOFTWARE, Version 8.32(building 53)

Copyright (c) 2004 by Red-Giant Network co.,Ltd

Compiled Oct 21 2005 14:10:19 by sc

显示本设备的所处系列的具体型号。

Red-Giant R1700 series R1762

Motorola Power PC processor with 65536K bytes of memory.

Processor board ID 00000001,with hardware revision 00000001

后面将显示出设备的存储器和PCI总线等信息。

SDRAM: 64M

Bank0: 00000000 - 03FFFFFF 64M

bank1 init ff810000 ffaeffff 17e0000

System reload at 2007-12-09 23:12:36

Parallel FLASH ID: 017E1000

Size :1024 KB

Parallel FLASH ID(bank1): 017E1000

Size :7104 KB

pci information in the system

=====================================

slot|seq|bus|int|dev|fun start end config devid fbtb name

00 00 00 00 25 00 80000000 810fffff 8000c800 ac28104c 1 Bridge

02 00 01 03 04 00 80000000 8001ffff 80012000 2102110a 1 Serial

card information in the system

=====================================

slot class id type id hardware ver firmware version

slot 0 main board MB_M8248_1762 1.30 1.00

slot 1 FNM card FNM_2FE2HS 1.10 1.00

slot 2 sync card NM_4HS 1.00 1.00

Press RETURN to get started!

5.5 路由器的配置方式

路由器有几种配置模式：

1. 普通用户模式：

开机直接进入普通用户模式，在该模式下我们只能查询路由器的一些基础信息，如版本号（show version）。

Red-Giant>

2. 特权用户模式：

在普通用户模式下输入enable 命令即可进入特权用户模式，在该模式下我们可以查看路由器的配置信息和调试信息等等。

Red-Giant#

3. 全局配置模式：

在特权用户模式下输入configure terminal 命令即可进入全局配置模式，在该模式下主要完成全局参数的配置。

Red-Giant(config)#

4. 局部配置模式：

Red-Giant(config-if)#, Red-Giant(config-line)#, Red-Giant(config-router)#……，路由器处于局部设置状态，这时可以设置路由器某个局部的参数。

本节实验需要掌握的命令

n Configure terminal

n Hostname

n Show Interface

n Show running-config

n Show startup-config

n Show accounting

n Show memory

n Show process cpu

n Show protocols

n Show starcks

n Show version

n Show ip route

5.6路由选择协议

5.6.1路由协议分类

按照Cisco的标准，路由协议分为两大类：

路由选择协议（Routing Protocol）

通过在设备之间提供路由选择信息共享机制，为被路由协议提供支持。这类协议使用一定的路由算法来找到到达目的主机或网络的最佳路径。常见的路由选择协议有路由信息协议（RIP），内部网关路由协议（IGRP），增强型内部网关协议（EIGRP），开放式最短路径优先（OSPF）。

路由传送协议（Routed Protocol）

这类协议沿已选好的路径传送数据报，实现网络层功能，是为分组从一个主机发送到另一个主机提供充分的第三层地址信息的任何网络协议，也叫做被路由协议。被路由协议定义了分组所包含的字段格式。分组一般在端到端系统之间传送。如Internet协议（IP），网间分组交换（IPX），AppleTalk。

二者关系：

路由转发协议和路由选择协议是相互配合又相互独立的概念，前者使用后者维护的路由表，同时后者要利用前者提供的功能来发布路由协议数据分组。

RG-R1762路由器上可以配置三种路由：

1. 静态路由

2. 动态路由

3. 缺省路由

一般地，路由器查找路由的顺序为静态路由，动态路由，如果以上路由表中都没有合适的路由，则通过缺省路由将数据包传输出去，可以综合使用三种路由。

静态路由是指由网络管理员手工配置的路由信息。当网络的拓扑结构或链路的状态发生变化时，网络管理员需要手工去修改路由表中相关的静态路由信息。静态路由信息在缺省情况下是私有的，不会传递给其他的路由器。当然，网管员也可以通过对路由器进行设置使之成为共享的。静态路由一般适用于比较简单的网络环境，在这样的环境中，网络管理员易于清楚地了解网络的拓扑结构，便于设置正确的路由信息。

在一个支持DDR（dial-on-demand routing）的网络中，拨号链路只在需要时才拨通，因此不能为动态路由信息表提供路由信息的变更情况。在这种情况下，网络也适合使用静态路由。

使用静态路由的另一个好处是网络安全保密性高。动态路由因为需要路由器之间频繁地交换各自的路由表，而对路由表的分析可以揭示网络的拓扑结构和网络地址等信息。因此，网络出于安全方面的考虑也可以采用静态路由。
　　大型和复杂的网络环境通常不宜采用静态路由。一方面，网络管理员难以全面地了解整个网络的拓扑结构；另一方面，当网络的拓扑结构和链路状态发生变化时，路由器中的静态路由信息需要大范围地调整，这一工作的难度和复杂程度非常高。

动态路由是指路由器能够自动地建立自己的路由表，并且能够根据实际实际情况的变化适时地进行调整。

动态路由机制的运作依赖路由器的两个基本功能：对路由表的维护；路由器之间适时的路由信息交换。

路由器之间的路由信息交换是基于路由协议实现的。交换路由信息的最终目的在于通过路由表找到一条数据交换的“最佳”路径。每一种路由算法都有其衡量“最佳”的一套原则。大多数算法使用一个量化的参数来衡量路径的优劣，一般来说，参数值越小，路径越好。该参数可以通过路径的某一特性进行计算，也可以在综合多个特性的基础上进行计算。几个比较常用的特征是: 路径所包含的路由器结点数（hop count）、网络传输费用（cost）、带宽（bandwidth）、延迟（delay）、负载（load）、可靠性（reliability）和最大传输单元MTU（maximum transmission unit）。

IP路由选择协议用有效的、无循环的路由信息填充路由选择表(路由表)，从而为数据包在网络之间传递提供可靠的路径信息。动态路由选择协议又分为距离矢量、链路状态和平衡混合3种。

1. 距离矢量(Distance Vector)路由协议:计算网络中所有链路的矢量和距离并以此为依据确认最佳路径。使用距离矢量路由协议的路由器定期向其相邻的路由器发送全部或部分路由表。典型的距离矢量路由协议是RIP和IGRP。

2. 链路状态(Link State)路由协议:使用为每个路由器创建的拓扑数据库来创建路由表，每个路由器通过此数据库建立一个整个网络的拓扑图。在拓扑图的基础上通过相应的路由算法计算出通往各目标网段的最佳路径，并最终形成路由表。典型的链路状态路由协议是OSPF(OpenShortest Path First，开放最短路径优先)。

3. 平衡混合(Balanced Hybrid)路由协议:结合了链路状态和距离矢量两种协议的优点，此类协议的代表是EIGRP，即增强型内部网关路由协议。

5.6.2静态和默认路由选择协议

路由选择是路由器用来将分组转发到目的地网络的过程。路由器根据分组的IP地址做出决定。沿途所有的设备使用目的IP地址指向分组的正确方向。目的IP地址使分组最终可以到达目的地。为了做出正确的决定，路由器必须获得远程网络的方向。当使用静态路由选择时，网络管理员手工配置远程网络的信息。只要网络拓扑发生改变，管理员就必须手工更新这些静态路由条目。

静态路由的操作共有三个步骤：

1. 网络管理员配置路由

2. 路由器将路由装入路由选择表

3. 使用静态路由来路由分组

因为静态路由是手工配置的，管理员必须在路由器上使用ip route命令配置静态路由，其格式为：

ip route 目地子网地址子网掩码相邻路由器相邻端口地址或者本地物理端口号

1. 配置静态路由的几个步骤：

(1) 确认所有想要到达网络的前缀、掩码和地址。地址可以是本地接口或者是指向所要到达目的地的下一跳地址。

(2) 进入全局配置模式。

(3) 输入ip route 命令和前缀、掩码和地址。

(4) 重复步骤3以完成步骤1定义的许多目的网络。

(5) 退出全局模式，并在特权模式下保存。

管理距离是提供路由可靠性测量的一个可选参数。管理距离值越小表示路由越可靠。这意味着具有较小管理距离的路由将在具有较大管理距离的相同路由之前被安装。使用静态路由，默认管理距离是1。在路由选择表中，会显示具有出站接口选项的静态路由是直接相连的。这有时会发生混淆，因为真正直连的路由的管理距离是0。要验证特定的路由管理距离，可使用Show ip route address命令，Address选项处加入特定路由的IP地址。

默认路由用来路由那些目的不匹配路由选择表中的任何一条其他路由的分组。路由器典型地为Internet边界流量配置一条默认路由，因为维护Internet上所有网络的路由是不切实际和不必要的。事实上默认路由是使用以下格式的一条特殊的静态路由：

ip route 0.0.0 0.0.0.0 相邻路由器的相邻端口地址或本地物理端口号

2. 配置默认路由的几个步骤：

(1) 进入全局配置模式。

(2) 输入目的网络地址为0.0.0.0、子网掩码为0.0.0.0的ip route命令。默认路由的address参数可以是连接外部网络的本地路由器接口，也可以是下一跳器由器的IP 地址。

(3) 退出全局模式，并在特权模式下保存配置。

5.6.3 RIP路由选择协议

　　RIP（Routing　Information　Protocols，路由信息协议）是使用最广泛的距离向量协议，它是由施乐（Xerox）在70年代开发的。当时，RIP是XNS（Xerox　Network　Service，施乐网络服务）协议簇的一部分。TCP/IP版本的RIP是施乐协议的改进版。RIP最大的特点是，无论实现原理还是配置方法，都非常简单。

n 度量方法
RIP的度量是基于跳数（hops　count）的，每经过一台路由器，路径的跳数加一。如此一来，跳数越多，路径就越长，RIP算法会优先选择跳数少的路径。RIP支持的最大跳数是15，跳数为16的网络被认为不可达。

n 路由更新
RIP中路由的更新是通过定时广播实现的。缺省情况下，路由器每隔30秒向与它相连的网络广播自己的路由表，接到广播的路由器将收到的信息添加至自身的路由表中。每个路由器都如此广播，最终网络上所有的路由器都会得知全部的路由信息。正常情况下，每30秒路由器就可以收到一次路由信息确认，如果经过180秒，即6个更新周期，一个路由项都没有得到确认，路由器就认为它已失效了。如果经过240秒，即8个更新周期，路由项仍没有得到确认，它就被从路由表中删除。上面的30秒，180秒和240秒的延时都是由计时器控制的，它们分别是更新计时器（Update　Timer）、无效计时器（Invalid　Timer）和刷新计时器（Flush　Timer）。　

n 路由循环
距离向量类的算法容易产生路由循环，RIP是距离向量算法的一种，所以它也不例外。如果网络上有路由循环，信息就会循环传递，永远不能到达目的地。为了避免这个问题，RIP等距离向量算法实现了下面4个机制。

1. 水平分割（split　horizon）

水平分割保证路由器记住每一条路由信息的来源，并且不在收到这条信息的端口上再次发送它。这是保证不产生路由循环的最基本措施。

2. 毒性逆转（poison　reverse）

当一条路径信息变为无效之后，路由器并不立即将它从路由表中删除，而是用16，即不可达的度量值将它广播出去。这样虽然增加了路由表的大小，但对消除路由循环很有帮助，它可以立即清除相邻路由器之间的任何环路。

3. 触发更新（trigger　update）

当路由表发生变化时，更新报文立即广播给相邻的所有路由器，而不是等待30秒的更新周期。同样，当一个路由器刚启动RIP时，它广播请求报文。收到此广播的相邻路由器立即应答一个更新报文，而不必等到下一个更新周期。这样，网络拓扑的变化会最快地在网络上传播开，减少了路由循环产生的可能性。

4. 抑制计时（holddown　timer）

一条路由信息无效之后，一段时间内这条路由都处于抑制状态，即在一定时间内不再接收关于同一目的地址的路由更新。如果，路由器从一个网段上得知一条路径失效，然后，立即在另一个网段上得知这个路由有效。这个有效的信息往往是不正确的，抑制计时避免了这个问题，而且，当一条链路频繁起停时，抑制计时减少了路由的浮动，增加了网络的稳定性。

即便采用了上面的4种方法，路由循环的问题也不能完全解决，只是得到了最大程度的减少。一旦路由循环真的出现，路由项的度量值就会出现计数到无穷大（Count　to　Infinity）的情况。这是因为路由信息被循环传递，每传过一个路由器，度量值就加1，一直加到16，路径就成为不可达的了。RIP选择16作为不可达的度量值是很巧妙的，它既足够的大，保证了多数网络能够正常运行，又足够小，使得计数到无穷大所花费的时间最短。

n 邻居
有些网络是NBMA（Non-Broadcast　MultiAccess，非广播多路访问）的，即网络上不允许广播传送数据。对于这种网络，RIP就不能依赖广播传递路由表了。解决方法有很多，最简单的是指定邻居（neighbor），即指定将路由表发送给某一台特定的路由器。

n RIP的缺陷
RIP虽然简单易行，并且久经考验，但是也存在着一些很重要的缺陷，主要有以下几点：

1. 过于简单，以跳数为依据计算度量值，经常得出非最优路由。

2. 度量值以16为限，不适合大的网络。

3. 安全性差，接受来自任何设备的路由更新。

4. 不支持无类IP地址和VLSM（Variable　Length　Subnet　Mask，变长子网掩码）。

5. 收敛缓慢，时间经常大于5分钟。

6. 消耗带宽很大。

RIP协议尽管被看作是一个过时的、简单的协议，但正式由于RIP协议的简单特性，才能使其持久并且继续下去。同时，由于RIP协议是连接不同厂商设备的广泛使用的公共协议，因此经常被用于厂商设备移植或陈旧的网络拓扑图中。

5.6.4 IGRP路由选择协议

IGRP(Interior Gateway Routing Protocol)是八十年代中期由Cisco公司开发的路由协议， Cisco创建IGRP的主要目的是为AS内的路由提供一种健壮的协议。

八十年代中期，最流行的AS内的路由协议是RIP。虽然RIP对于在小到中型的同类网中非常有用，但随着网络的发展，其限制越来越显著，特别是RIP很小的跳数限制(16)制约了网络的规模，且其单一的metric（跳数）在复杂的环境中很不灵活。 Cisco路由器的普及和IGRP的健壮性使许多拥有大型网络的组织用IGRP代替RIP。

IGRP协议的工作方式类似于RIP协议，但IGRP克服了RIP的一些严重缺陷，它使用组合用户配合尺度，包括延迟、带宽、可靠性和负载。相对于RIP协议，它能够变通地处理不确定的、复杂的拓扑结构，但不支持VLSM和不连续的子网。另外IGRP的管理距离（AD）为100，它选出来的路径要优于RIP选出的路径（RIP的AD诶120）。但IGRP是Cisco的私有协议，不能用它与其他厂商的设备互联。

1.IGRP原理

IGRP路由协议通过整张路由表周期性组播，与相邻路由器交换路由信息。每台路由器都使用相邻路由器组播来的信息来决定到达目的网络的最佳路由。

IGRP也是一种有类别路由选择协议，它的路由刷新信息不传递网络掩码信息。因此，IGRP继承了RIP的一个缺陷——不支持无类别的网络和被分割成不连续子网的网络环境。在主网络边界上，IGRP自动汇总到达有类别网络边界的路由信息。

IGRP路由器属于某个特定的自治系统（AS）。自治系统由所有共享路由信息的路由器组成。自治系统用数字标识。范围为1——65535。同一自治系统内的所有路由器共享路由选择信息，路由器忽略来自其他自治系统的路由选择信息。

2.IGRP的度量

默认情况下，IGRP协议选用路由协议的链路带宽和时延作为度量值。链路的另外两个特性----负载和可靠性只有在路由器上进行人工配置后才会被应用。 可以通过命令 show interface 来观察一个特定接口上相关IGRP的复合度量的值大小。

(1)带宽(Bandwidth)------带宽用Kbit/s 单位来表示，它在计算链路的度量值时仅作为一个静态的值，没有必要反映出链路实际使用的带宽，也就是说，带宽不需要动态地去度量，例如，不论和串行接口相连的链路是T1还是56K的，串行接口的缺省带宽都是1544Kbit/s。这个缺省的带宽值可以通过bandwidth命令来更改。IGRP的更新报文使用3个8bit字节来表示IGRP“带宽”。在这里用BWigrp表示，它是用因子10的7次方除以带宽得来的，因此，如果接口的带宽是1544，那么BWigrp=10~7/1544=6476 或者是0x00194C

(2)时延(delay)-----时延，像带宽一样，也是一个静态特征的度量值，不需要动态地去量度，时延可以通过show interface 命令显示的DLY参数来表示，单位是(微秒) 一个接口的缺省时延可以通过delay进行更改，并以10微秒作为命令配置的最小计量单位。DLYigrp=DLY/10 IGRP通过设定DLYigrp=0xFFFFFF来标识一条不可到达的路由路径，这个数值大约为167.8s，因此，一条IGRP的路由端——端的最大时延是167s。

(3)可靠性（Reliability）------可靠性是一个动态量度的度量参数，它使用一个8位数字来表达，255表示100%的可靠链路，而1表示最低可靠的链路。在命令show interface的输出中，可靠性被表示成255的分数，例如，234/255 或91.8%。