典型問(wèn)題解析

某校園網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3.8所示，該網(wǎng)絡(luò)中的部分需求如下：

（1）信息中心距圖書(shū)館2 km，距教學(xué)樓300 m，距實(shí)驗(yàn)樓200 m。

（2）圖書(shū)館的匯聚交換機(jī)置于圖書(shū)館主機(jī)房?jī)?nèi)。樓層設(shè)備間共兩個(gè)，分別位于二層和四層，距圖書(shū)館主機(jī)房距離均大于200 m。其中，二層設(shè)備間負(fù)責(zé)一層和二層的計(jì)算機(jī)接入，四層設(shè)備間負(fù)責(zé)三層、四層、五層的計(jì)算機(jī)接入，各層的信息點(diǎn)數(shù)如表3.1所示。

（3）所有計(jì)算機(jī)采用靜態(tài)IP地址。

（4）網(wǎng)絡(luò)要求千兆干線，百兆到桌面。

（5）信息中心有兩條百兆出口線路，防火墻根據(jù)外網(wǎng)IP設(shè)置出口策略，分別從兩個(gè)出口訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)。

（6）信息中心有多臺(tái)服務(wù)器，通過(guò)交換機(jī)接入防火墻。

（7）信息中心提供的信息服務(wù)包括Web、FTP、數(shù)據(jù)庫(kù)和流媒體等，數(shù)據(jù)流量較大，要求千兆接入。

【例3-1】根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的需求和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，在滿足網(wǎng)絡(luò)功能的前提下，本著最節(jié)約成本的布線方式，參見(jiàn)圖3.8，傳輸介質(zhì)1應(yīng)采用（1），傳輸介質(zhì)2應(yīng)采用（2），傳輸介質(zhì)3應(yīng)采用（3），傳輸介質(zhì)4應(yīng)采用（4）。（1）～（4）的備選答案如下。

a.單模光纖　　　　　b.多模光纖　　　c.基帶同軸電纜

d.寬帶同軸電纜　　　e.1類雙絞線　　f.5類雙絞線

【解析】解答本題要了解各類傳輸介質(zhì)的傳輸特性，需要熟悉單模光纖、多模光纖、基帶同軸電纜、寬帶同軸電纜、1類雙絞線，以及5類雙絞線的傳輸速率和傳輸長(zhǎng)度。同時(shí)要細(xì)致審題，由于題目給出了一個(gè)前提，即“在滿足網(wǎng)絡(luò)功能的前提下，本著最節(jié)約成本的布線方式”，因此既要考慮滿足功能，又要考慮經(jīng)濟(jì)效益。

由于信息中心距圖書(shū)館2 km，超出了雙絞線和多模光纖的有效傳輸距離，并且選項(xiàng)中的單模光纖傳輸距離是最長(zhǎng)的，因此（1）選a；圖書(shū)館的匯聚交換機(jī)置于圖書(shū)館主機(jī)房?jī)?nèi)，樓層設(shè)備間距圖書(shū)館主機(jī)房距離均大于200 m，故不能選擇雙絞線。并且由于多模光纖比單模光纖便宜，因此（2）選b；PC到交換機(jī)目前5類和超5類雙絞線使用得最多，因此（3）選f；信息中心距實(shí)驗(yàn)樓200 m，因此（4）選b。綜上，參考答案：

（1）選項(xiàng)a或單模光纖；

（2）選項(xiàng)b或多模光纖；

（3）選項(xiàng)f或5類雙絞線；

（4）選項(xiàng)b或多模光纖。

【例3-2】學(xué)校根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求選擇了4種類型的交換機(jī)，其基本參數(shù)如表3.2所示。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求、拓?fù)鋱D和交換機(jī)參數(shù)類型，在圖3.8中Switch 1應(yīng)采用（5）類型交換機(jī)，Switch 2應(yīng)采用（6）類型交換機(jī)，Switch 3應(yīng)采用（7）類型交換機(jī)，Switch 4應(yīng)采用（8）型交換機(jī)。根據(jù)需求描述和所選交換機(jī)類型，圖書(shū)館的2層設(shè)備間最少需要交換機(jī)（9）臺(tái)，圖書(shū)館的4層設(shè)備間最少需要交換機(jī)（10）臺(tái)。

【解析】解決本題需要了解交換機(jī)的如下相關(guān)參數(shù)。

（1）背板帶寬。背板帶寬是交換機(jī)接口處理器或接口卡和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量，它反映了交換機(jī)總的數(shù)據(jù)交換能力，也稱為“交換帶寬”，一般交換機(jī)的背板帶寬從幾Gb/s到上千Gb/s不等。一臺(tái)交換機(jī)的背板帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強(qiáng)，但設(shè)計(jì)成本也會(huì)越高。一般的公式為背板帶寬=端口數(shù)×相應(yīng)端口速率×2（全雙工模式）。如果總帶寬≤標(biāo)稱背板帶寬，那么在背板帶寬上是線速的。

（2）轉(zhuǎn)發(fā)率。包轉(zhuǎn)發(fā)率反映了交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包能力的大小，單位一般為p/s（包/秒）。

包轉(zhuǎn)發(fā)率=萬(wàn)兆端口數(shù)量×14.88 Mp/s+千兆端口數(shù)量×1.488 Mp/s+百兆端口數(shù)量×0.1488 Mp/s+其余類型端口數(shù)×相應(yīng)計(jì)算方法。如果總速率能≤標(biāo)稱的包轉(zhuǎn)發(fā)速率，那么交換機(jī)在作為第2層交換時(shí)可以做到線速。

這里以千兆包轉(zhuǎn)發(fā)線速為例解釋1.488 Mp/s的由來(lái)，由于包轉(zhuǎn)發(fā)線速的衡量標(biāo)準(zhǔn)以單位時(shí)間內(nèi)發(fā)送64 B（字節(jié)）的數(shù)據(jù)包（最小包）的個(gè)數(shù)作為計(jì)算基準(zhǔn)，所以千兆以太網(wǎng)的計(jì)算方法如下：

1 000 000 000 b/s÷8 b÷（64+8+12）B=1 488 095 p/s

當(dāng)以太網(wǎng)幀為64 B時(shí)，需考慮8 B的幀頭和12字節(jié)的幀間隙的固定開(kāi)銷，故一個(gè)線速的千兆以太網(wǎng)端口在轉(zhuǎn)發(fā)64 B包時(shí)的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488 Mp/s。

快速以太網(wǎng)的線速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率正好為千兆以太網(wǎng)的十分之一，為148.8 kp/s，萬(wàn)兆以太網(wǎng)的一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為14.88 Mp/s；千兆以太網(wǎng)的一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488 Mp/s。對(duì)于快速以太網(wǎng)，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為0.1488 Mp/s。

本題Switch 1需要接入各子單位的千兆網(wǎng)絡(luò)，需要處理大量數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)量很大，選擇背板帶寬為1.8 Tb/s的交換機(jī)C；Switch 2屬于匯聚層交換機(jī)，對(duì)背板帶寬和包轉(zhuǎn)發(fā)率要求較高，因此選擇交換機(jī)B；Switch 3屬于接入層交換機(jī)，直接連接PC。對(duì)百兆接口需求量大，因此選擇交換機(jī)D；Switch 4連接多臺(tái)服務(wù)器，由于題目給出服務(wù)器流量較大，推斷服務(wù)器均使用RJ-45接口的千兆網(wǎng)卡，因此選擇交換機(jī)A。

綜上，參考答案：（5）C；（6）B；（7）D；（8）A；（9）2；（10）4。

【例3-3】該網(wǎng)絡(luò)采用核心層、匯聚層和接入層的三層架構(gòu)，根據(jù)層次化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)原則，數(shù)據(jù)包過(guò)濾和協(xié)議轉(zhuǎn)換應(yīng)在（11）層完成；（12）層提供高速骨干線路；MAC層過(guò)濾和IP地址綁定在（13）層完成。

【解析】根據(jù)層次化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)原則，數(shù)據(jù)包過(guò)濾和協(xié)議轉(zhuǎn)換應(yīng)在匯聚層完成；核心層提供高速骨干線路；MAC層過(guò)濾和IP地址綁定在接入層完成。

參考答案：（11）匯聚；（12）核心；（13）接入。

【例3-4】根據(jù)該網(wǎng)絡(luò)的需求，防火墻至少需要（14）個(gè)百兆接口和（15）個(gè)千兆接口。

【解析】該題的拓?fù)鋱D中沒(méi)有明確防火墻的具體位置，但實(shí)際上黑框代表的即防火墻，連接兩臺(tái)路由器通向不同的出口。信息中心有兩條百兆出口線路，因此防火墻需要兩個(gè)百兆接口。信息中心有多臺(tái)服務(wù)器，通過(guò)交換機(jī)接入防火墻；同時(shí)其他單位通過(guò)一個(gè)千兆接口接入防火墻，因此防火墻需要兩個(gè)千兆接口。

參考答案：（14）2；（15）2。