典型问题解析

某校园网的拓扑结构如图3.8所示，该网络中的部分需求如下：

（1）信息中心距图书馆2 km，距教学楼300 m，距实验楼200 m。

（2）图书馆的汇聚交换机置于图书馆主机房内。楼层设备间共两个，分别位于二层和四层，距图书馆主机房距离均大于200 m。其中，二层设备间负责一层和二层的计算机接入，四层设备间负责三层、四层、五层的计算机接入，各层的信息点数如表3.1所示。

（3）所有计算机采用静态IP地址。

（4）网络要求千兆干线，百兆到桌面。

（5）信息中心有两条百兆出口线路，防火墙根据外网IP设置出口策略，分别从两个出口访问互联网。

（6）信息中心有多台服务器，通过交换机接入防火墙。

（7）信息中心提供的信息服务包括Web、FTP、数据库和流媒体等，数据流量较大，要求千兆接入。

【例3-1】根据网络的需求和拓扑结构图，在满足网络功能的前提下，本着最节约成本的布线方式，参见图3.8，传输介质1应采用（1），传输介质2应采用（2），传输介质3应采用（3），传输介质4应采用（4）。（1）～（4）的备选答案如下。

a.单模光纤　　　　　b.多模光纤　　　c.基带同轴电缆

d.宽带同轴电缆　　　e.1类双绞线　　f.5类双绞线

【解析】解答本题要了解各类传输介质的传输特性，需要熟悉单模光纤、多模光纤、基带同轴电缆、宽带同轴电缆、1类双绞线，以及5类双绞线的传输速率和传输长度。同时要细致审题，由于题目给出了一个前提，即“在满足网络功能的前提下，本着最节约成本的布线方式”，因此既要考虑满足功能，又要考虑经济效益。

由于信息中心距图书馆2 km，超出了双绞线和多模光纤的有效传输距离，并且选项中的单模光纤传输距离是最长的，因此（1）选a；图书馆的汇聚交换机置于图书馆主机房内，楼层设备间距图书馆主机房距离均大于200 m，故不能选择双绞线。并且由于多模光纤比单模光纤便宜，因此（2）选b；PC到交换机目前5类和超5类双绞线使用得最多，因此（3）选f；信息中心距实验楼200 m，因此（4）选b。综上，参考答案：

（1）选项a或单模光纤；

（2）选项b或多模光纤；

（3）选项f或5类双绞线；

（4）选项b或多模光纤。

【例3-2】学校根据网络需求选择了4种类型的交换机，其基本参数如表3.2所示。

根据网络需求、拓扑图和交换机参数类型，在图3.8中Switch 1应采用（5）类型交换机，Switch 2应采用（6）类型交换机，Switch 3应采用（7）类型交换机，Switch 4应采用（8）型交换机。根据需求描述和所选交换机类型，图书馆的2层设备间最少需要交换机（9）台，图书馆的4层设备间最少需要交换机（10）台。

【解析】解决本题需要了解交换机的如下相关参数。

（1）背板带宽。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，它反映了交换机总的数据交换能力，也称为“交换带宽”，一般交换机的背板带宽从几Gb/s到上千Gb/s不等。一台交换机的背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强，但设计成本也会越高。一般的公式为背板带宽=端口数×相应端口速率×2（全双工模式）。如果总带宽≤标称背板带宽，那么在背板带宽上是线速的。

（2）转发率。包转发率反映了交换机转发数据包能力的大小，单位一般为p/s（包/秒）。

包转发率=万兆端口数量×14.88 Mp/s+千兆端口数量×1.488 Mp/s+百兆端口数量×0.1488 Mp/s+其余类型端口数×相应计算方法。如果总速率能≤标称的包转发速率，那么交换机在作为第2层交换时可以做到线速。

这里以千兆包转发线速为例解释1.488 Mp/s的由来，由于包转发线速的衡量标准以单位时间内发送64 B（字节）的数据包（最小包）的个数作为计算基准，所以千兆以太网的计算方法如下：

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

当以太网帧为64 B时，需考虑8 B的帧头和12字节的帧间隙的固定开销，故一个线速的千兆以太网端口在转发64 B包时的包转发率为1.488 Mp/s。

快速以太网的线速端口包转发率正好为千兆以太网的十分之一，为148.8 kp/s，万兆以太网的一个线速端口的包转发率为14.88 Mp/s；千兆以太网的一个线速端口的包转发率为1.488 Mp/s。对于快速以太网，一个线速端口的包转发率为0.1488 Mp/s。

本题Switch 1需要接入各子单位的千兆网络，需要处理大量数据，因此数据转发量很大，选择背板带宽为1.8 Tb/s的交换机C；Switch 2属于汇聚层交换机，对背板带宽和包转发率要求较高，因此选择交换机B；Switch 3属于接入层交换机，直接连接PC。对百兆接口需求量大，因此选择交换机D；Switch 4连接多台服务器，由于题目给出服务器流量较大，推断服务器均使用RJ-45接口的千兆网卡，因此选择交换机A。

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

【例3-3】该网络采用核心层、汇聚层和接入层的三层架构，根据层次化网络设计原则，数据包过滤和协议转换应在（11）层完成；（12）层提供高速骨干线路；MAC层过滤和IP地址绑定在（13）层完成。

【解析】根据层次化网络设计原则，数据包过滤和协议转换应在汇聚层完成；核心层提供高速骨干线路；MAC层过滤和IP地址绑定在接入层完成。

参考答案：（11）汇聚；（12）核心；（13）接入。

【例3-4】根据该网络的需求，防火墙至少需要（14）个百兆接口和（15）个千兆接口。

【解析】该题的拓扑图中没有明确防火墙的具体位置，但实际上黑框代表的即防火墙，连接两台路由器通向不同的出口。信息中心有两条百兆出口线路，因此防火墙需要两个百兆接口。信息中心有多台服务器，通过交换机接入防火墙；同时其他单位通过一个千兆接口接入防火墙，因此防火墙需要两个千兆接口。

参考答案：（14）2；（15）2。