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利用第三層交換機(jī)實現(xiàn)多子網(wǎng)的劃分

云知道

作者：voboynet
[內(nèi)容摘要]本文通過對當(dāng)前校園網(wǎng)存在的IP地址不夠用，廣播信息泛濫等若干問題做出闡釋，并提出相應(yīng)的解決方案 。
[要害詞]第三層交換機(jī)子網(wǎng)路由器 靜態(tài)路由IP MAC ARP WINS DHCP
一、問題的提出：
隨著校內(nèi)電腦的不斷增加，網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)超出了254臺，一個c類網(wǎng)的IP地址（192.168.1.0）已不夠用，雖然可以通過縮短IP的租用期，得以緩解，但是IP地址的頻繁申請輕易引起網(wǎng)絡(luò)信息的堵塞，而且同一網(wǎng)段的計算機(jī)過多易引起廣播風(fēng)暴 。我校網(wǎng)絡(luò)的中心交換機(jī)采用的是第三層交換機(jī)AlcatelOmnistack-5024,故我們決定利用交換機(jī)的第三層交換功能,實現(xiàn)多子網(wǎng)的劃分 。
二、實現(xiàn)的原理：
若校園網(wǎng)規(guī)模較大時，如超過25４臺時：
一種選擇是用一個B類網(wǎng)的地址，然后各座樓的IP用其中的一小塊區(qū)域；另一種選擇就是用多個C類網(wǎng)段的地址；對于第一種選擇，用戶可以節(jié)省一個路由器，或者是說在核心位置交換機(jī)可以不必是第三層的交換機(jī)，可以節(jié)省一大筆的資金，但是由于在同一個網(wǎng)段網(wǎng)絡(luò)越大的話，會產(chǎn)生很大的廣播風(fēng)暴 。所有的主機(jī)都向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)出一系列的廣播幀，從而占用大量的網(wǎng)絡(luò)資源 。
對于第二種選擇的話，用多個C類網(wǎng)，每個網(wǎng)段用一個C類網(wǎng)段的地址 。然后在核心位置的交換機(jī)配上帶第三層交換功能的交換機(jī) 。由于第三層交換機(jī)有隔離廣播風(fēng)暴的作用，這樣可以把各網(wǎng)段的廣播信息只在本網(wǎng)段范圍內(nèi)廣播，從而減少了廣播幀所占的網(wǎng)絡(luò)帶寬 。
傳統(tǒng)的交換是在OSI網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)模型中的第二層--數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行的，而第三層交換技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò)模型的第三層實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的高速轉(zhuǎn)發(fā)的 。簡單地說，第三層交換技術(shù)就是第二層交換技術(shù) 第三層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù) 。第三層交換技術(shù)的出現(xiàn)，解決了局域網(wǎng)網(wǎng)段劃分之后，網(wǎng)段中子網(wǎng)間必須依靠路由器進(jìn)行治理的局面，解決了傳統(tǒng)路由器低速、復(fù)雜所造成的網(wǎng)絡(luò)瓶頸問題 。當(dāng)然，第三層交換技術(shù)并不是網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與路由器的簡單疊加，而是二者的有機(jī)結(jié)合，形成一個集成的、完整的解決方案 。
以太網(wǎng)三層交換設(shè)備具有許多交換端口，從邏輯上可以被看成是一個附帶有一個第三層轉(zhuǎn)發(fā)功能的第二層交換設(shè)備，同時它與第三層的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊采用高速互連 。在數(shù)據(jù)通訊時，假如網(wǎng)上站點(diǎn)屬于同一子網(wǎng)，則采取第二層轉(zhuǎn)發(fā)方式；否則采用第三層轉(zhuǎn)發(fā)方式 。
假設(shè)有兩臺使用IP的站點(diǎn)通過三層交換機(jī)及其兩側(cè)的以太網(wǎng)段進(jìn)行通訊 。發(fā)送站點(diǎn)在開始發(fā)送時，已知目的站的IP地址，但尚未知目的IP的MAC地址，這時需要通過ARP(地址解析協(xié)議)來確定，發(fā)送站把自己的IP地址和目的站的IP地址相比較，通過子網(wǎng)掩碼來決定目的站和發(fā)送站是否屬于同一子網(wǎng) 。假如屬于同一子網(wǎng)，發(fā)送方將載著目的站的MAC地址的數(shù)據(jù)包到達(dá)三層交換機(jī)，只需用第二層交換的核心查找到MAC目的站就可以轉(zhuǎn)發(fā)出去 。假如兩個站點(diǎn)不在同一子網(wǎng)上，發(fā)送站點(diǎn)就希望通過一個"缺省網(wǎng)關(guān)"（可看作是一個路由器）將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)出去，而網(wǎng)關(guān)的IP地址已經(jīng)在系統(tǒng)軟件中有所設(shè)置 。這個IP地址在三層交換設(shè)備中實際是指向交換機(jī)中的第三層交換功能塊 。
三、具體實現(xiàn)：
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖：
將交換機(jī)上標(biāo)有console的控制臺接口通過RS-232線纜與PC的串口相連，運(yùn)行終端仿真程序進(jìn)行配置，串行口通信參數(shù)如下：
波特率：9600bps
奇偶檢驗位：無
數(shù)據(jù)位：8位
停止位：1位
流控制：無
輸入缺省的治理員用戶名、密碼，為安全、方便地治理，修改交換機(jī)的治理員密碼，修改交換機(jī)的默認(rèn)IP成192.168.1.1，與原有的校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址（192.168.1.0）一致，（這樣交換機(jī)的配置也可在TCP/IP網(wǎng)上通過Telnet進(jìn)行配置），這時我們可以看到交換機(jī)的所有端口屬于同一網(wǎng)段，考慮到學(xué)生、教師、生活區(qū)、辦公樓的使用問題，必需再建三個網(wǎng)段，默認(rèn)的IP分別是192.168.2.1、192.168.3.1、192.168.4.1，將s4/1-8端口添加到網(wǎng)段192.168.2.0，將s5/1-4端口添加到網(wǎng)段192.168.3.0，將s5/5-8端口添加到網(wǎng)段192.168.4.0 。剩下的端口s3/1-8仍屬網(wǎng)段192.168.1.0 。這樣成功地劃分了四個網(wǎng)段 。

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