交换局域网的网络设计目标
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发布时间：2023-05-16 12:40
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时间：2024-11-30 00:19
1、以合理的成本取得较高的处理能力。2、更低的端到端的迟延。3、具有对通信模式进行调节的弹性。4、容易配置和安装。5、最小化的管理负担。6、对网络资源访问的有效控制交换技术作为主导技术，而路由选择技术扮演重要但较小角色的局域网设计能最好地符合上述大部分的设计目标。在这个混合中高比例的交换技术通常是令人满意的，因为交换技术比路由选择技术更能以较低的成本提供更大的通信处理能力，而且交换机更易于安装、配置和管理。
路由选择在交换式局域网中担任的角色在交换式局域网中，由路由器完成的基本功能主要有四种，对它们有清楚的了解有助于明白路由选择在交换式局域网中担任的角色，这四个功能为：1、把交换式局域网分割成多个广播域，并且把这些域连接在一起。2、在不同子网间进行信息包的传送。3、作为互连不同局域网的技术。4、提供对从属在局域网上的资源进行安全访问的机制当然，路由器完成的功能不止这些。当将局域网连接到广域网上时，路由器承担了许多协议的转换工作，如从局域网的协议到针对专用线路或电话线路连接的点到点协议（PPP），或者帧中继。
（1）把交换式局域网分割成多个广播域一些局域网技术（如以太网和令牌环网）提供让任一个站点可发送一信息包给局域网中的所有其它站点的能力，这也就是所谓广播。几乎所有局域网的网络协议都是用广播来实现操作和管理的机制的。例如，使客户机能定位服务器，允许散播有关可利用的网络资源的信息等等。一般而言，越多的站点连接到同一个局域网上，产生的广播通信量就越大。对于通过网桥或交换机连接多个局域网段而形成的大型局域网而言，这种情况仍成立。
（2）广播通信流在一个局域网中的广播通信量不仅仅取决于连接到局域网上的站点数目，还有许多其他因素的影响，如在局域网上的服务器和路由器的数目，所用的协议类型、用户启动和终止网络应用程序的频率等等。同时，令牌环网中可观察到的广播特征不同于以太网，因为令牌环网用一种称为源路由探测帧（SourceRouteEXPloreFrames），这种帧在经过桥接的网络时如果面临多个路由选择就会复制自己。由于影响局域网广播通信量的因素很多，因此很难给出一个通用的衡量指标。然而，实际的网络测定表明，即使用一般的网桥或交换机连接有几百个甚至几千个结点的局域网。
平均的广播通信量一般不会超过每秒10-30个信息包，在偶尔发生的高峰期每秒也最多只有100-150个信息包。而每秒30个广播包意味占用大约以太*道的千分之二点五，（这里假定广播信息包平均长度为100字节）。因此广播流对整个网络性能的影响是可以忽略的。尽管局域网上的广播流对网络性能的影响甚微，但同样的情况却不适用于广域网的连接。在这种情形下，广播通信流将占用宝贵的广域网带宽的相当一部分，而路由器在这种环境中起着最小化广播通信的影响的作用。当前对网络协议和软件的类型和用法的趋势是：倾向于减少在局域网中的广播通信流量。
（3）广播风暴（BroadcastStorm）具有多年网络管理经验的系统管理员可能知道广播风暴。在一个大型网络中，一个高等级的广播通信流可能暂时轰炸网络的某一部分，造成站点失去与服务器的连接，于是当这些站点试图重建它们的连接时引发了更多的广播通信流，因此引起的连锁反应就是广播风暴。最终迅速增长的广播通信流会淹没整个网络，使整个网络陷入瘫痪。路由器能很好地解决广播风暴问题。客户机发出用来寻找服务器的广播包在路由器处被截获。由路由器进行向前转发。因此路由器提供了一类针对广播包的防火墙。从而抑制了可能引发广播风暴的连锁反应。对广播风暴的恐惧，造成了局域网设计时常常以路由器为中心。后面我们将说明以路由器为中心的网络结构。毫无疑问，在今天通过网桥互连的大型局域网中，广播风暴会导致十分严重的网络服务丢失问题。然而，该问题的出现主要源于迄今为止仍缺乏足够重视的三个事实：
使用远程网桥通过低速专用线路连接外部网点。这种原始的远程局域网网桥具有很少的或者没有广播包的过滤能力。因此原本在10Mbps的以太网中占用微不足道带宽的广播通信流量可能很快轰炸64Kbps的线路。站点间失去连接的结果很容易引发广播风暴。实践中往往采用路由器支持低速线路连接远程网点，利用路由器来防止远程线路被广播包轰炸。端站实现IP协议栈时的特性也容易引发广播风暴。在有关IP的资料中记述了许多早期实现IP协议栈的方式，它们都可能引发广播风暴。如在早期的BerkeleyUNIX版本中站点在收到一个错误IP的信息包会继续转发它，以及站点可能会对特定的广播包发出ICMP错误信息。当前的IP实现的版本已经消除了这个问题。
端站的网络接口和协议栈的糟糕的实现。由于历史的原因，不足的处理能力，不足的缓冲内存，以及对协议栈的不成熟的软件实现，造成了对局域网中的广播通信流的过度的敏感。若在相对较低等级的广播通信流的情况下，局域网的接口变得拥塞，则连接可能会失去，站点试图重建连接的努力又形成了引发广播风暴的条件。经历了十多年的技术发展，局域网的接口现在能处理很高的广播流了。可能引发广播风暴的通信流的下限也提高很多了。总而言之，今天的交换式局域网中广播风暴的风险被极大地夸大了。如果把适度的注意点移到如何更好的配置交换式局域网上，那没有理由不能构建拥有数千个结点的大型局域网，而且仍具有良好的性价比和可扩展性等好处。
（4）子网间信息包的传输大量应用的网络协议如IP和IPX以及NetBIOS等提供了一个独立于下层局域网传输的网络层寻址结构。IP和IPX都是可寻址的协议。也就是说它们实现了分层次的寻址方案，用如来标识所有的网络主机。NetBIOS是一个不可寻址的协议，因为网络主机只是简单的用一个名字标识它，而没有层次结构。网络协议的寻址结构对交换式局域网的设计具有重要的意义。因为网络地址的层次特性需要把网络主机分成许多的组，每组中的主机具有相同的网络标识号。在某一组中的一个主机想和另一组中的主机进行通信的唯一办法是把信息包送往路由器，由路由器进行转发。
