网络设备综述

网络工程设计作业（一）网络设备综述姓名：班级：学号：学院：一、交换机1.概念交换机是一种用于电信号转发的网络设备。

它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。

最常见的交换机是以太网交换机。

其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。

2.功能交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。

目前交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN（虚拟局域网）的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具有防火墙的功能。

学习：以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。

转发/过滤：在发送结点和目的结点建立虚链接，当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。

消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。

交换机除了能够连接同种类型的网络之外，还可以在不同类型的网络（如以太网和快速以太网）之间起到互连作用。

如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或FDDI等的高速连接端口，用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽。

一般来说，交换机的每个端口都用来连接一个独立的网段，但是有时为了提供更快的接入速度，我们可以把一些重要的网络计算机直接连接到交换机的端口上。

这样，网络的关键服务器和重要用户就拥有更快的接入速度，支持更大的信息流量。

最后简略的概括一下交换机的基本功能：1．像集线器一样，交换机提供了大量可供线缆连接的端口，这样可以采用星型拓扑布线。

2．像中继器、集线器和网桥那样，当它转发帧时，交换机会重新产生一个不失真的方形电信号。

3．像网桥那样，交换机在每个端口上都使用相同的转发或过滤逻辑。

4．像网桥那样，交换机将局域网分为多个冲突域，每个冲突域都是有独立的宽带，因此大大提高了局域网的带宽。

5．除了具有网桥、集线器和中继器的功能以外，交换机还提供了更先进的功能，如虚拟局域网（VLAN）和更高的性能。

3.技术指标（1）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，一般的交换机的背板带宽从几Gbps到上百Gbps不等。

一台交换机的背板带宽越宽，所能处理数据的速率越高，能力就越强，但同时设计成本也会越高。

（2）时延时延是指数据包第一个比特进入路由器到最后一比特从路由器输出的时间间隔。

（3）全双工端口带宽全双工的端口带宽的计算方法是：端口数×端口速率×2。

在交换机的选型中，一个重要的数据是背板带宽/全双工端口总带宽的的比值。

如果比值越高，交换机就越趋于高性能线速无阻塞交换，交换性能就越好。

（4）VLAN支持VLAN，是英文Virtual Local Area Network的缩写，中文名为"虚拟局域网"，VLAN是一种将局域网（LAN）设备从逻辑上划分（注意，不是从物理上划分）成一个个网段（或者说是更小的局域网LAN），从而实现虚拟工作组（单元）的数据交换技术。

VLAN的好处主要有三个：(1)端口的分隔。

即便在同一个交换机上，处于不同VLAN的端口也是不能通信的。

这样一个物理的交换机可以当作多个逻辑的交换机使用。

(2)网络的安全。

不同VLAN不能直接通信，杜绝了广播信息的不安全性。

(3)灵活的管理。

更改用户所属的网络不必换端口和连线，只更改软件配置就可以了。

4.不同生产厂家的交换机对比（1）快速交换机（2）百兆以太网（3）千兆以太网二、路由器1.概念路由器（Router）在OSI/RM中完成网络层中继或第三层中继的任务，从事不同网络之间的数据包的存储和分组（Packet）转发，是用于连接多个逻辑上分开的网络（所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网）的网络设备。

2.作用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。

从过滤网络流量的角度来看，路由器的作用与交换机和网桥非常相似。

但是与工作在网络物理层，从物理上划分网段的交换机不同，路由器使用专门的软件协议从逻辑上对整个网络进行划分。

例如，一台支持IP协议的路由器可以把网络划分成多个子网段，只有指向特殊IP地址的网络流量才可以通过路由器。

对于每一个接收到的数据包，路由器都会重新计算其校验值，并写入新的物理地址。

因此，使用路由器转发和过滤数据的速度往往要比只查看数据包物理地址的交换机慢。

但是，路由器对于那些结构复杂的网络，使用路由器可以提高网络的整体效率。

路由器的另外一个明显优势就是可以自动过滤网络广播。

从总体上说，在网络中添加路由器的整个安装过程要比即插即用的交换机复杂很多。

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。

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（Routing 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。

3. 技术指标（1）吞吐量吞吐量是指路由器的包转发能力。

路由器的吞吐量涉及两个方面的内容;端口吞吐量与整机吞吐量。

端口吞吐量是指路由器具体一个端口的包转发能力，而整机吞吐量是指路由器整机的包转发能力。

路由器的把包转发能力与路由器端口数量、端口速率、包长度、包类型有关。

（2）背板能力背板能力是路由器输入端与输出端之间的物理通道。

传统的路由器采用的是共享背板的结构，高性能路由器一般采用的是交换式结构。

背板能力决定了路由器的吞吐量。

（3）丢包率丢包率是指在稳定的持续负荷情况下，由于包转发能力的限制而造成包丢失的概率。

丢包率通常是衡量路由器超负荷工作时的性能指标之一。

（4）延时与延时抖动延时是指数据包的第一个比特进入路由器，到该帧的最后一个比特离开路由器所经历的时间，该时间间隔标志着路由器转发包的处理时间。

延时抖动是指延时的变化量。

由于数据包对延时抖动的要求不高，因此通常不把延时抖动作为衡量高速路由器的主要指标，但是语音、视频业务对延时抖动要求较高。

4.不同生产厂家的路由器对比（1）宽带路由器（2）VPN路由器（3）企业级路由器三、防火墙1.概念防火墙指的是一个由软件和硬件设备组合而成、在内部网和外部网之间、专用网与公共网之间的界面上构造的保护屏障.是一种获取安全性方法的形象说法，它是一种计算机硬件和软件的结合，使Internet与Intranet之间建立起一个安全网关（Security Gateway），从而保护内部网免受非法用户的侵入，防火墙主要由服务访问规则、验证工具、包过滤和应用网关4个部分组成，防火墙就是一个位于计算机和它所连接的网络之间的软件或硬件。

该计算机流入流出的所有网络通信均要经过此防火墙。

2.功能（1）网络安全的屏障一个防火墙（作为阻塞点、控制点）能极大地提高一个内部网络的安全性，并通过过滤不安全的服务而降低风险。

由于只有经过精心选择的应用协议才能通过防火墙，所以网络环境变得更安全。

如防火墙可以禁止诸如众所周知的不安全的NFS协议进出受保护网络，这样外部的攻击者就不可能利用这些脆弱的协议来攻击内部网络。

防火墙同时可以保护网络免受基于路由的攻击，如IP选项中的源路由攻击和ICMP重定向中的重定向路径。

防火墙应该可以拒绝所有以上类型攻击的报文并通知防火墙管理员。

（2）强化网络安全策略通过以防火墙为中心的安全方案配置，能将所有安全软件（如口令、加密、身份认证、审计等）配置在防火墙上。

与将网络安全问题分散到各个主机上相比，防火墙的集中安全管理更经济。

例如在网络访问时，一次一密口令系统和其它的身份认证系统完可以不必分散在各个主机上，而集中在防火墙一身上.（3）对网络存取和访问进行监控审计如果所有的访问都经过防火墙，那么，防火墙就能记录下这些访问并作出日志记录，同时也能提供网络使用情况的统计数据。

当发生可疑动作时，防火墙能进行适当的报警，并提供网络是否受到监测和攻击的详细信息。

另外，收集一个网络的使用和误用情况也是非常重要的。

首先的理由是可以清楚防火墙是否能够抵挡攻击者的探测和攻击，并且清楚防火墙的控制是否充足。

而网络使用统计对网络需求分析和威胁分析等而言也是非常重要的。

（4）对网络存取和访问进行监控审计通过利用防火墙对内部网络的划分，可实现内部网重点网段的隔离，从而限制了局部重点或敏感网络安全问题对全局网络造成的影响。

再者，隐私是内部网络非常关心的问题，一个内部网络中不引人注意的细节可能包含了有关安全的线索而引起外部攻击者的兴趣，甚至因此而暴漏了内部网络的某些安全漏洞。

使用防火墙就可以隐蔽那些透漏内部细节如Finger，DNS等服务。

Finger显示了主机的所有用户的注册名、真名，最后登录时间和使用shell类型等。

但是Finger显示的信息非常容易被攻击者所获悉。

攻击者可以知道一个系统使用的频繁程度，这个系统是否有用户正在连线上网，这个系统是否在被攻击时引起注意等等。

防火墙可以同样阻塞有关内部网络中的DNS信息，这样一台主机的域名和IP地址就不会被外界所了解。

3. 技术指标（1）并发连接数并发连接数是指防火墙或代理服务器对其业务信息流的处理能力，是防火墙能够同时处理的点对点连接的最大数目，它反映出防火墙设备对多个连接的访问控制能力和连接状态跟踪能力，这个参数的大小直接影响到防火墙所能支持的最大信息点数。

并发连接数是衡量防火墙性能的一个重要指标。

在目前市面上常见防火墙设备的说明书中大家可以看到，从低端设备的500、1000个并发连接，一直到高端设备的数万、数十万并发连接，存在着好几个数量级的差异。

那么，并发连接数究竟是一个什么概念呢？它的大小会对用户的日常使用产生什么影响呢？要了解并发连接数，首先需要明白一个概念，那就是“会话”。