网络常用设备社会调查报告

目录

第一章前言................................................................................................................................ II 1.1 调研目的........................................................................................................................... II 1.2 调研方法........................................................................................................................... II 第二章互连设备....................................................................................................................... III 2.1 设备.................................................................................................................................. III

2.1.1 路由器....................................................................................................................... III

2.1.2 交换机....................................................................................................................... III

2.1.3 路由器与交换机主要区别 ..................................................................................... I V 2.2 选购................................................................................................................................... V

2.2.1 路由器的选购 ........................................................................................................... V

2.2.2 交换机的选购 .......................................................................................................... V I 2.3 应用案例........................................................................................................................ VII

2.3.1应用特点及需求分析............................................................................................. VII

2.3.2方案设计................................................................................................................. VIII

2.3.3 应用小结.................................................................................................................... X 总结........................................................................................................................................... XIII

第一章前言

计算机网络往往由许多种不同类型的网络互相连接而成。如果几个计算机网络只是在物理上连接在一起，它们之间并不能进行通信，那么这种“互连”并没有什么实际意义。因此通常在谈到“互连”时，就已经暗示这些相互连接的计算机是可以进行通信的，也就是说，从功能上和逻辑上看，这些计算机网络已经组成了一个大型的计算机网络，或称为互联网络，也可简称为互联网。

将网络互相连接起来要使用一些中间设备（或中间系统），OSI的术语称之为中继（relay）系统。根据中继系统所在的层次，可以有以下五种中继系统：

1.物理层（即常说的第一层、层L1）中继系统，即转发器（repeater）。

2.数据链路层（即第二层，层L2），即网桥或桥接器（bridge）。

3.网络层（第三层，层L3）中继系统，即路由器（router）。

4.网桥和路由器的混合物桥路器（brouter）兼有网桥和路由器的功能。

5.在网络层以上的中继系统，即网关（gateway）。

当中继系统是转发器时，一般不称之为网络互联，因为这仅仅是把一个网络扩大了，而这仍然是一个网络。高层网关由于比较复杂，使用得较少。因此一般讨论网络互连时都是指用交换机和路由器进行互联的网络。

1.1 调研目的

掌握网络互联设备的作用

了解设备的选购

1.2 调研方法

网上查找资料、翻阅图书

第二章互连设备

2.1 设备

2.1.1 路由器

路由器(Router)亦称选径器，是在网络层实现互连的设备。它比网桥更加复杂，也具有更大的灵活性。路由器有更强的异种网互连能力，连接对象包括局域网和广域网。过去路由器多用于广域网，由于路由器性能有了很大提高，价格下降到与网桥接近，因此在局域网互连中也越来越多地使用路由器。路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读”懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。路由器有两大典型功能，即数据通道功能和控制功能。数据通道功能包括转发决定、背板转发以及输出链路调度等，一般由特定的硬件来完成；控制功能一般用软件来实现，包括与相邻路由器之间的信息交换、系统配置、系统管理等。

2.1.2 交换机

交换机(Switch)是一种基于MAC（网卡的硬件地址）识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。交换机分为：二层交换机，三层交换机或是更高层的交换机。三层交换机同样可以有路由的功能，而且比低端路由器的转发速率更快。它的主要特点是：

一次路由，多次转发。

2.1.3 路由器与交换机主要区别

（1）工作层次不同

最初的的交换机是工作在OSI/RM开放体系结构的数据链路层，也就是第二层，而路由器一开始就设计工作在OSI模型的网络层。由于交换机工作在OSI的第二层（数据链路层），所以它的工作原理比较简单，而路由器工作在OSI的第三层（网络层），可以得到更多的协议信息，路由器可以做出更加智能的转发决策。

（2）数据转发所依据的对象不同

交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址。而路由器则是利用不同网络的ID号（即IP地址）来确定数据转发的地址。IP地址是在软件中实现的，描述的是设备所在的网络，有时这些第三层的地址也称为协议地址或者网络地址。MAC地址通常是硬件自带的，由网卡生产商来分配的，而且已经固化到了网卡中去，一般来说是不可更改的。而IP地址则通常由网络管理员或系统自动分配。

（3）传统的交换机只能分割冲突域，不能分割广播域；而路由器可以分割广播域由交换机连接的网段仍属于同一个广播域，广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播，在某些情况下会导致通信拥挤和安全漏洞。连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域，广播数据不会穿过路由器。虽然第三层以上交换机具有VLAN功能，也可以分割广播域，但是各子广播域之间是不能通信交流的，它们之间的交流仍然需要路由器。

（4）路由器提供了防火墙的服务

路由器仅仅转发特定地址的数据包，不传送不支持路由协议的数据包传送和未知目标网络数据包的传送，从而可以防止广播风暴。

交换机一般用于LAN-LAN的连接，交换机归于网桥，是数据链路层的设备，有些交换机也可实现第三层的交换。路由器用于WAN-WAN之间的连接，可以解决异性网络之间转发分组，作用于网络层。他们只是从一条线路上接受输入分组，然后向另一条线路转发。这两条线路可能分属于不同的网络，并采用不同协议。相比较而言，路由器的功能较交换机要强大，但速度相对也慢，价格昂贵，第三层交换机既有交换机线速转发报文能力，又有路由器良好的控制功能，因此得以广泛应用。

（5）总之，可以这么认为，交换机在具体的城域网中往往扮演着VLAN透传的角色，就是桥。而路由器默认的是不支持二层的，路由器的每一个端口都是一个独立的广播域和冲突域，而交换机是只有一个广播域和端口数量的冲突域，在二层交换机上存在MAC表，三层交换机上存在路由表.MAC.ARP表，在路由器上存在路由表和arp表。比如当一个路由器上有一个2层的vlan100和另外一个路由器上的3层vlan100对接的时候，是不通的，这时候我们需要借助L2VPN技术来进行互通，比

较流行的就是VPLS技术。

2.2 选购

2.2.1 路由器的选购

影响路由器性能——因素

路由器的工作原理决定了它必须使用芯片来完成一些必要的判断和数据包的转发，而这个工作是交由一个处理器来完成，各种有待处理或者处理好的数据包则存在内存里面，因此，处理器的工作频率和内存容量很大程度上决定着一款路由器的性能。但是，路由器的性能也不能完全看处理器频率和内存容量，处理器用得差路由器性能好不了，但反过来处理器好了路由器性能却不一定好；处理器主频只是处理器的一个性能指标，其总线宽度(16位还是32位)、Cache容量和结构、内部总线结构、是单CPU还是多CPU分布式处理、运算模式等指标，都会影响处理器性能。几乎所有路由器采用的都是通信专业RISC CPU，所以“采用通信专业RISC CPU”相当于什么都没说，关键要看这颗CPU到底用的是什么内核，内部结构如何。内存也是一样，内存容量大小并不决定一切，如果负载不大，那么4M的内存和8M的内存在使用时也许效果并不会有多大区别，所以根据内存的大小来绝对评判路由器性能并不科学(当然内存容量大还是有好处)。

决定路由器档次——指标

虽然上面说处理器和内存很大程度决定路由器性能，不过，决定一款路由器档次的指标却不是它们，这也是为什么在产品的主要参数中经常看不到有标出这两个参数，那么一般是用什么来衡量一个路由器的档次呢?一种说法就是负载能力，通俗一点也叫带机数量。不过，带机数量并不是一个标准化的数据量，它要根据实际的使用情况来衡量，例如网吧里所有人都在埋头上网聊天、游戏，而且几乎所有数据都通过路由器WAN口，所以负载很重；但如果是一个企业网，大部分人都在忙着搞设计、写报告、做计划，同一时间只有小部分人在用网络，而且大部分数据都是在企业网内部流动，所以路由器负载很轻，那就可以同时负载比较多的客户端。如果是说最大负载253台，那就没什么意义了，因为DHCP最大可以分配的IP地址数是254个，减掉路由器自己用掉的一个就是253个，这种不能称为指标，基本上是在唬人。所以，我们要看一款路由器的实际负载能力，而不是理论负载能力。由于负载能力存在诸多不确定因素和欺骗性质，所以，另外一个指标也颇受关注，那就是吞吐量。吞吐量是指路由器每秒能处理的数据量，这个参数是指LAN-to-WAN的吞吐量，其测量结果应是在NAT 开启，防火墙关闭的情况下，分别用Smartbits和Chariot两种测试方式分别进行。用Smartbits方式时，比较64Byte小包测试数据，高下立判；Chariot测试最好是在多连接下进行，一般可以选择100对连接基本上就可以看出产品间的区别。

影响路由器价格——原因

主要原因：

1.性能不同，性能强劲的路由器内置强悍的处理器和大容量内存，因此成本比较高。

2.应用不同，性能强劲的路由器可以用于更多负载的网络，而低端路由器吃不消。

3.功能不同，虽然基本功能一样，但是一些路由器还内置了其他比较实用的功能，像专业防火墙功能、VPN这些，因此技术要求较高，价格自然也会跟着提高。

2.2.2 交换机的选购

选购各类档次的交换机

(1)客户自身的网络应用需求。(2)网络的技术性能需求。(3)最优性价比。

1.企业级核心层交换机

企业核心层交换机的背板带宽基本上256 Gbps，所以我们在参考各个牌子时，应以这个背板作为能入围参考的最基本条件。包转发速率在100Mpps以上，可扩展百兆端口为300个左右，可扩展千兆端口100左右。交换层数最好是2/3/4层以上，一般2/3层是必备的，交换在3层以上的交换层数越多，则说明这台交换可网管的能力越高，越能适应将来千变万化的网络应用需求。再则我们还要考查各交换机提供的接口模块型号是否较为丰富。

2.部门级汇聚层交换机

部门汇聚层交换机选购时背板带宽的考查应分两种情况：(1)一种是大型企业的应用环境，将来部门有可能要扩展，所以选择的背板应是64 Gbps，包转发速率在48Mpps以上，以备足有足够的交换能力以适应将来端口数的增加。(2)一种是中型企业的应用环境，选择的背板应是64 Gbps以下，包转发速率在36Mpps以下。部门汇聚层交换机较为重要性能还包括：要有三层以上交换功能，和较多的VLAN数。

3.工作组接入层交换机

工作组接入层交换机的角色现在多为业界所称的“千兆以太网交换机”来担任，具有千兆铜缆或千兆光纤向上级联扩展端口，以便能在工作级接入层与核心层或与汇聚层之间实现千兆主干。背板应是8.8 Gbps以上，包转发速率在6.6Mpps。工作组接入层交换机一般至少要有三层交换功能和VLAN功能。

4.面级接入层交换机

桌面级接入层交换机功能要求较低，企业用的背板应是6.8-4.8 Gbps最为合适。现在市面一般的交换机都能胜任。戴尔PowerConnect 2124和思科CATALYST 2950T 24因为具有向上千兆级联口，所以小酷强烈推荐。

5.SOHO级交换机

SOHO级交换机继承了成熟的交换技术，外形小巧，功能足够，价格便宜的特点

为越来越多的小型企业及家庭的青睐。一般的背板是1Gbps，对于5-8口的交换来说，足够胜任。

2.3 应用案例

思科千兆交换产品组建校园网解决方案

校园网是各种类型网络中一大分属，有着非常广泛的应用，它以局域网为主，但网络结构和性能要求却有其特色，为此对校园网作应用分析。

2.3.1应用特点及需求分析

随着现代化教学活动的开展和与国内外教学机构交往的增多，对通过Internet/Intranet网络进行信息交流的需求越来越迫切，为促进教学、方便管理和进一步发挥学生的创造力，校园网络建设成为现代教育机构的必然选择。校园网大都属于中小型系统，以园区局域网为主，一个基本的校园网具有以下的特点：高速的局域网连接——校园网的核心为面向校园内部师生的网络，因此园区局域网是该系统的建设重点，由于参与网络应用的师生数量众多，而且信息中包含大量多媒体信息，故大容量、高速率的数据传输是网络的一项基本要求；

信息结构多样化——校园网应用分为电子教学（多媒体教室、电子图书馆等）、办公管理和远程通讯（远程教学、互联网接入）三大部分内容：电子教学包含大量多媒体信息，办公管理以数据库为主，远程通讯则多为WWW方式，因此数据成分复杂，不同类型数据对网络传输有不同的质量需求；

安全可靠——校园网中同样有大量关于教学和档案管理的重要数据，不论是被损坏、丢失还是被窃取，都将带来极大的损失；操作方便，易于管理——校园网面向不同知识层次的教师、学生和办公人员，应用和管理应简便易行，界面友好，不宜太过专业化；

经济实用——学校对网络建设的投入有限，因此要求建成的网络应经济实用，具备很高的性能价格比。

陈经伦中学是朝阳区乃至北京市的一所知名学校，作为典型的基础教育学校，该校校园网建设同样具有上述要求和特点。针对陈经伦中学的具体情况，承接此项工程的思科高级认证代理商北京蓝波科技发展公司（北京德胜门外双泉堡甲2号，邮编：100085，电话：68498450，64870926，传真：68498418）将该校园网分为三级结构：以位于图书馆楼内的校园网控制中心为核心；与校园内各建筑（校园内需要联网的建筑物共十座，3座教学楼、2座办公楼、1座综合楼、1座游泳馆、1座图书馆楼和2座宿舍楼）互连形成园区主干；各建筑物内再扩展面向用户的局域网。园区主干连接为100M/1000Mbps，建筑物内部的用户局域网提供到桌面的10/100Mbps 网络带宽。

2.3.2方案设计

拓扑结构

图1 中学校园网拓扑结构图

图中思科系统公司的千兆交换产品Catalyst 3508G XL（8口千兆以太网）和Catalyst 3548 XL（2口千兆，48口10/100M）通过GigaStack千兆堆叠构成校园中心交换机和中心局域网（GigaStack是思科公司独有的千兆堆叠技术，可以在两个或多个3500 XL系列交换机间用廉价的不超过1米的铜线建立千兆高速堆叠，较光纤大大节省成本）；各建筑物主交换机选择Catalyst 3524 XL（2口千兆，24口10/100M），中心的3508G和3548堆叠之后还具有八口空余的千兆端口，可与八栋建筑楼的3524作千兆光纤连接，为此除网控中心所在的图书馆楼外，其它九栋建筑采用了八条千兆和一条百兆（一栋办公楼）连接成网络主干；此外，中心3548和各楼3524交换机的10/100M局域网端口可为多台应用服务器提供高速网络连接。这种按需求设计带宽和架构的方式既节省经费，又能充分发挥设备优势，取得最优的整体能价格比。

建筑物内各楼层交换机采用Catalyst 2924 XL（24口10/100M），与本楼主交换机Catalyst 3524 XL通过100Base-TX连接，再以10M或100M连接到用户桌面，必要时还可再下联低端交换机扩展用户数。以综合楼为例(如图2所示)，楼内共56个主节点，采用Catalyst 3524 XL和2924 XL、2912 XL（12口10/100M交换机）级联能够满足端口数量需求；楼内各办公区则采用Catalyst 1924（2口100M，24口10M），提供到桌面的10M交换带宽；考虑到各交换机都有多个100M端口，级联时可采用Fast Etherchannel（快速以太网通道）技术，将两交换机的2-4对100M 或10/100M端口并行连接起来，使级联带宽成倍增加，同时提供线路冗余，其中任

一条链路的断线不会妨碍其它链路继续传输数据，从而保障运行的可靠性。

在整体拓扑图中还可看到，为实现Internet接入和为在家办公、学习的远程用户提供拨号上网服务，校园网中还设立了位于网控中心内的Internet服务中心，采用Cisco 2610路由器（具1个10M以太网接口，2个WAN接口卡和1个支持多种模块的网络插槽）作远程连接，其10M以太网端口与网控中心的局域网相连，另可选配一块具备1个2M广域网串口的接口卡通过DDN专线连接到Internet；再选配一块NM-16AM网络模块，为远程用户提供16口拨号连接。

网络安全及管理

在安全方面，学校采用了集成在路由器2610操作系统中的防火墙功能将校园网分成内外两个部分，内部用户可以通过认证访问外部网和Internet；而未经授权的外部用户将不能穿过防火墙进入内部网，从而避免内部网上核心服务器受到侵害。

考虑到网络设备较多，结构较为复杂，学校还打算在二期工程中加装思科的网管系统Cisco Works Windows来对所有网络设备实施管理--由于整套系统均用到思科网络产品，那么采用同一厂商的网管能够对设备进行更为详尽细致的管理，它拥有思科全套产品的数据库，能够调出各种产品的直观视图，深入到每个物理端口去查询状态信息，其主要功能包括：自动发现和显示网络的拓扑结构和设备；生成和修改网络设备配置参数；网络状态监控；设备视图管理；Cisco Works Windows基于流行的Windows操作平台，界面友好，易于掌握，能够满足校园网对网管的功能全面而又要方便操作的要求。

网络多媒体应用

在这样一种基于Cisco产品的全交换校园网中，带宽充分，并且划分合理，控制有效，不仅传统的校园网服务能应用自如，更为多媒体网络应用打下了良好基础，尤其是可以提供电视会议、影像互动教学、视频点播等多种视频网络服务。

Cisco IP/TV是Cisco公司隆重推出的一套基于TCP/IP协议传递MPEG-I格式的高质量全动态的视频图象、语音及数据的客户/服务器软件系统。该系统由内容管理服务器、内容服务器、客户端软件三大功能模块组成，拥有视频点播、定时广播、现场直播、多视频源广播等功能；它采用了先进的组内广播技术和磁盘优化读取技术，具有单机性能优异、网络传递高效、操作简明快捷、统计分析功能完备等特点，并完全遵从多媒体传输的国际标准RTP/RTCP和RTSP，可运行于各种介质的IP网络之上。陈经伦中学的全交换、高带宽校园网，可以轻松地满足计算机网络上的电视会议、广播领导讲话、电视节目广播与点播、楼宇监控、网上教学、现场实况转播、校园课件点播和广播等多种高标准应用，并且完全可以满足学校提出的网络闭路电视系统的各项要求。

2.3.3 应用小结

按照以上方案建设的中学校园网，在局域网中合理地选择交换产品设计带宽，体现了性能卓越而又经济实用的原则；路由器的加入提供了完善的Internet接入和远程访问服务功能；IP/TV的应用则充分满足了信息多样化的需求；在基本功能实现的基础上，还用到了Fast Etherchannel、集成防火墙、Cisco Works Windows等技术和产品来保障网络的可靠性、安全性和易于管理性。

就已经建立校园网和正在建立校园网的学校而言，网络为教学管理和信息通讯、数据资源共享带来的利益是显而易见的。各校园网的建设经验表明，网络基础设施的建设总是在一定程度上超前于网络资源建设。因此，无论设计何种规模、何种目的的网络，都应在资金允许的范围内，尽可能地设计选用先进的网络设备、技术与方案。目前，陈经纶中学校园网是北京第一家全线基于Cisco产品架构的中学校园网，也是北京市最完整、最先进的中学校园网之一，这充分说明Cisco长期以来保持的技术先进性、产品可靠性，不仅令其高端产品成为大型企业网络的首选，它的中低端产品也是非常适合我国中小学构建校园网应用。