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网络基础知道之路由器

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摘要:早在40多年之间就已经出现了对路由技术的讨论,但是直到80年代路由技术才逐渐进入商业化的应用。路由技术之所以在问世之初没有被广泛使用主要是因为80年代之前的网络结构都非常简单,路由技术没有用武之地。直到最近十几年,大规模的互联网络才逐渐流行起来,为路由技术的发展提供了良好的基础和平台。

路由器是互联网的主要节点设备。路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由选择(routing),这也是路由器名称的由来(router, 转发者)。作为不同网络之间互相连接的枢纽,路由器系统构成了基于 TCP/IP 的国际互连网络 Internet 的主体脉络,也可以说,路由器构成了 Internet 的骨架。它的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一,它的可靠性则直接影响着网络互连的质量。因此,在园区网、地区网、乃至整个 Internet 研究领域中,路由器技术始终处于核心地位,其发展历程和方向,成为整个 Internet 研究的一个缩影。在当前我国网络基础建设和信息建设方兴未艾之际,探讨路由器在互连网络中的作用、地位及其发展方向,对于国内的网络技术研究、网络建设, 以及明确网络市场上对于路由器和网络互连的各种似是而非的概念,都具有重要的意义。

路由器的作用

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,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。

路由器的结构

路由器的体系结构

从体系结构上看,路由器可以分为第一代单总线单CPU结构路由器、第二代单总线主从CPU结构路由器、第三代单总线对称式多CPU结构路由器;第四代多总线多CPU结构路由器、第五代共享内存式结构路由器、第六代交叉开关体系结构路由器和基于机群系统的路由器等多类。

路由器的构成

路由器具有四个要素:输入端口、输出端口、交换开关和路由处理器。

输入端口是物理链路和输入包的进口处。端口通常由线卡提供,一块线卡一般支持4、8或16个端口,一个输入端口具有许多功能。第一个功能是进行数据 链路层的封装和解封装。第二个功能是在转发表中查找输入包目的地址从而决定目的端口(称为路由查找),路由查找可以使用一般的硬件来实现,或者通过在每块 线卡上嵌入一个微处理器来完成。第三,为了提供QoS(服务质量),端口要对收到的包分成几个预定义的服务级别。第四,端口可能需要运行诸如SLIP(串 行线网际协议)和PPP(点对点协议)这样的数据链路级协议或者诸如PPTP(点对点隧道协议)这样的网络级协议。一旦路由查找完成,必须用交换开关将包 送到其输出端口。如果路由器是输入端加队列的,则有几个输入端共享同一个交换开关。这样输入端口的最后一项功能是参加对公共资源(如交换开关)的仲裁协 议。

交换开关可以使用多种不同的技术来实现。迄今为止使用最多的交换开关技术是总线、交叉开关和共享存贮器。最简单的开关使用一条总线来连接所有输入和 输出端口,总线开关的缺点是其交换容量受限于总线的容量以及为共享总线仲裁所带来的额外开销。交叉开关通过开关提供多条数据通路,具有 N×N个交叉点的交叉开关可以被认为具有2N条总线。如果一个交叉是闭合,输入总线上的数据在输出总线上可用,否则不可用。交叉点的闭合与打开由调度器来 控制,因此,调度器限制了交换开关的速度。在共享存贮器路由器中,进来的包被存贮在共享存贮器中,所交换的仅是包的指针,这提高了交换容量,但是,开关的 速度受限于存贮器的存取速度。尽管存贮器容量每18个月能够翻一番,但存贮器的存取时间每年仅降低5%,这是共享存贮器交换开关的一个固有限制。

输出端口在包被发送到输出链路之前对包存贮,可以实现复杂的调度算法以支持优先级等要求。与输入端口一样,输出端口同样要能支持数据链路层的封装和解封装,以及许多较高级协议。

路由处理器计算转发表实现路由协议,并运行对路由器进行配置和管理的软件。同时,它还处理那些目的地址不在线卡转发表中的包。

路由器的类型互联网各种级别的网络中随处都可见到路由器。接入网络使得家庭和小型企业可以连接到某个互联网服务提供商;企业网中的路由器连接一个校 园或企业内成千上万的计算机;骨干网上的路由器终端系统通常是不能直接访问的,它们连接长距离骨干网上的ISP和企业网络。互联网的快速发展无论是对骨干 网、企业网还是接入网都带来了不同的挑战。骨干网要求路由器能对少数链路进行高速路由转发。企业级路由器不但要求端口数目多、价格低廉,而且要求配置起来 简单方便,并提供QoS。

1.接入路由器

接入路由器连接家庭或ISP内的小型企业客户。接入路由器已经开始不只是提供 SLIP或PPP连接,还支持诸如PPTP和IPSec等虚拟私有网络协议。这些协议要能在每个端口上运行。诸如ADSL等技术将很快提高各家庭的可用带 宽,这将进一步增加接入路由器的负担。由于这些趋势,接入路由器将来会支持许多异构和高速端口,并在各个端口能够运行多种协议,同时还要避开电话交换网。

2.企业级路由器

企业或校园级路由器连接许多终端系统,其主要目标是以尽量便宜的方法实现尽可能多的端点互连,并且进一步要求支持不同的服务质量。许多现有的企业网 络都是由Hub或网桥连接起来的以太网段。尽管这些设备价格便宜、易于安装、无需配置,但是它们不支持服务等级。相反,有路由器参与的网络能够将机器分成 多个碰撞域,并因此能够控制一个网络的大小。此外,路由器还支持一定的服务等级,至少允许分成多个优先级别。但是路由器的每端口造价要贵些,并且在能够使 用之前要进行大量的配置工作。因此,企业路由器的成败就在于是否提供大量端口且每端口的造价很低,是否容易配置,是否支持QoS。另外还要求企业级路由器 有效地支持广播和组播。企业网络还要处理历史遗留的各种LAN技术,支持多种协议,包括IP、IPX和Vine。它们还要支持防火墙、包过滤以及大量的管 理和安全策略以及VLAN。

3.骨干级路由器

骨干级路由器实现企业级网络的互联。对它的要求是速度和可靠性,而代价则处于次要地位。硬件可靠性可以采用电话交换网中使用的技术,如热备份、双电 源、双数据通路等来获得。这些技术对所有骨干路由器而言差不多是标准的。骨干IP 路由器的主要性能瓶颈是在转发表中查找某个路由所耗的时间。当收到一个包时,输入端口在转发表中查找该包的目的地址以确定其目的端口,当包越短或者当包要 发往许多目的端口时,势必增加路由查找的代价。因此,将一些常访问的目的端口放到缓存中能够提高路由查找的效率。不管是输入缓冲还是输出缓冲路由器,都存 在路由查找的瓶颈问题。除了性能瓶颈问题,路由器的稳定性也是一个常被忽视的问题。

4.太比特路由器

在未来核心互联网使用的三种主要技术中,光纤和DWDM都已经是很成熟的并且是现成的。如果没有与现有的光纤技术和DWDM技术提供的原始带宽对应 的路由器,新的网络基础设施将无法从根本上得到性能的改善,因此开发高性能的骨干交换/路由器(太比特路由器)已经成为一项迫切的要求。太比特路由器技术 现在还主要处于开发实验阶段。

路由器的基本协议与技术

VPN

VPN(Virtual Private Network-虚拟专用网)解决方案是路由器具有的重要功能之一。其解决方案大致如下:

1.访问控制

一般分为PAP(口令认证协议)和CHAP(高级口令认证协议)两种协议。PAP要求登录者向目标路由器提供用户名和口令,与其访问列表 (Access List)中的信息相符才允许其登录。它虽然提供了一定的安全保障,但用户登录信息在网上无加密传递,易被人窃取。CHAP便应运而生,它把一随机初始值 与用户原始登录信息(用户名和口令)经Hash算法翻译后形成新的登录信息。这样在网上传递的用户登录信息对黑客来说是不透明的,且由于随机初始值每次不 同,用户每次的最终登录信息也会不同,即使某一次用户登录信息被窃取,黑客也不能重复使用。需要注意的是,由于各厂商采取各自不同的Hash算法,所以 CHAP无互操作性可言。要建立VPN需要VPN两端放置相同品牌路由器。

2.数据加密

在加密过程中加密位数是一个很重要的参数,它直接关系到解密的难易程度,其中Intel 9000系列路由器表现最为优异,为一百多位加密。

3.NAT(Network Address Translation-网络地址转换协议)

如同用户登录信息一样,IP和MAC地址在网上无加密传递也很不安全。NAT可把合法IP地址和MAC地址翻译成非法IP地址和MAC地址在网上传递,到达目标路由器后反翻译成合法IP与MAC地址,这一过程有点像CHAP,翻译算法厂商各自有不同标准,不能实现互操作。

QoS

QoS(Quality of Service-服务质量)本来是ATM(Asynchronous Transmit Mode)中的专用术语,在IP上原来是不谈QoS的,但利用IP传VOD等多媒体信息的应用越来越多,IP作为一个打包的协议显得有点力不从心:延迟长 且不为定值,丢包造成信号不连续且失真大。为解决这些问题,厂商提供了若干解决方案:第一种方案是基于不同对象的优先级,某些设备(多为多媒体应用)发送 的数据包可以后到先传。第二种方案基于协议的优先级,用户可定义哪种协议优先级高,可后到先传,Intel和Cisco都支持。第三种方案是做链路整合 MLPPP(Multi Link Point to Point Protocol),Cisco支持可通过将连接两点的多条线路做带宽汇聚,从而提高带宽。第四种方案是做资源预留RSVP(Resource Reservation Protocol),它将一部分带宽固定的分给多媒体信号,其它协议无论如何拥挤,也不得占用这部分带宽。这几种解决方案都能有效的提高传输质量。

RIP、OSPF和BGP协议

互联网上现在大量运行的路由协议有RIP(Routing Information Protocol-路由信息协议)、OSPF(Open Shortest Path First--开放式最短路优先)和BGP(Border Gateway Protocol—边界网关协议)。RIP、OSPF是内部网关协议,适用于单个ISP的统一路由协议的运行,由一个ISP运营的网络称为一个自治系统。 BGP是自治系统间的路由协议,是一种外部网关协议。

RIP是推出时间最长的路由协议,也是最简单的路由协议。它主要传递路由信息(路由表)来广播路由。每隔30秒,广播一次路由表,维护相邻路由器的关系,同时根据收到的路由表计算自己的路由表。RIP运行简单,适用于小型网络,互联网上还在部分使用着RIP。

OSPF协议是“开放式最短路优先”的缩写。“开放”是针对当时某些厂家的“私有”路由协议而言,而正是因为协议开放性,才使得OSPF具有强大的 生命力和广泛的用途。它通过传递链路状态(连接信息)来得到网络信息,维护一张网络有向拓扑图,利用最小生成树算法得到路由表。OSPF是一种相对复杂的 路由协议。

总的来说,OSPF、RIP都是自治系统内部的路由协议,适合于单一的ISP(自治系统)使用。一般说来,整个互联网并不适合跑单一的路由协议,因 为各ISP有自己的利益,不愿意提供自身网络详细的路由信息。为了保证各ISP利益,标准化组织制定了ISP间的路由协议BGP。

BGP处理各ISP之间的路由传递。其特点是有丰富的路由策略,这是RIP、OSPF等协议无法做到的,因为它们需要全局的信息计算路由表。BGP 通过ISP边界的路由器加上一定的策略,选择过滤路由,把RIP、OSPF、BGP等的路由发送到对方。全局范围的、广泛的互联网是BGP处理多个ISP 间的路由的实例。BGP的出现,引起了互联网的重大变革,它把多个ISP有机的连接起来,真正成为全球范围内的网络。带来的副作用是互联网的路由爆炸,现 在互联网的路由大概是60000条,这还是经过“聚合”后的数字。 配置BGP需要对用户需求、网络现状和BGP协议非常了解,还需要非常小心,BGP运行在相对核心的地位,一旦出错,其造成的损失可能会很大! IPv6技术

迅速发展中的互联网将不再是仅仅连接计算机的网络,它将发展成能同电话网、有线电视网类似的信息通信基础设施。因此,正在使用的IP(互联网协议)已经难以胜任,人们迫切希望下一代 IP即IPv6的出现。

IPv6是IP的一种版本,在互联网通信协议TCP/IP中,是OSI模型第3层(网络层)的传输协议。它同目前广泛使用的、1974年便提出的 IPv4相比,地址由32位扩充到128位。从理论上说,地址的数量由原先的4.3×109个增加到4.3×1038个。之所以必须从现行的IPv4改用 IPv6,主要有二个原因。

1.由于互联网迅速发展,地址数量已经不够用,这使得网络管理花费的精力和费用令人难以承受。地址的枯竭是促使向拥有128位地址空间过渡的首要原因。

2.随着主机数目的增加,决定数据传输路由的路由表在不断加大。路由器的处理性能跟不上这种迅速增长。长此以往,互联网连接将难以提供稳定的服务。经由IPv6,路由数可以减少一个数量级。

为了使互联网连接许多东西变得简单,而且使用容易,必须采用IPv6。IPv6所以能做到这一点,是因为它使用了四种技术:地址空间的扩充、可使路由表减小的地址构造、自动设定地址以及提高安全保密性。

IPv6在路由技术上继承了IPv4的有利方面,代表未来路由技术的发展方向,许多路由器厂商目前已经投入很大力量以生产支持IPv6的路由器。当然IPv6也有一些值得注意和效率不高的地方,IPv4/NAT和IPv6将会共存相当长的一段时间。

路由器的配置与调试

路由器在计算机网络中有着举足轻重的地位,是计算机网络的桥梁。通过它不仅可以连通不同的网络,还能选择数据传送的路径,并能阻隔非法的访问。

路由器的配置对初学者来说,并不是件十分容易的事。现将路由器的一般配置和简单调试介绍给大家,供朋友们在配置路由器时参考,本文以Cisco2501为例。

Cisco2501有一个以太网口(AUI)、一个Console口(RJ45)、一个AUX口(RJ45)和两个同步串口,支持DTE和DCE设备,支持 EIA/TIA-232、 EIA/TIA-449、 V.35 、X.25和EIA-530接口。

一.配置

1.配置以太网端口

# conf t(从终端配置路由器)

# int e0(指定E0口)

# ip addr ABCD XXXX(ABCD 为以太网地址,XXXX为子网掩码)

# ip addr ABCD XXXX secondary(E0口同时支持两个地址类型。如果第一个为 A类地址,则第二个为B或C类地址)

# no shutdown(激活E0口)

# exit

完成以上配置后,用ping命令检查E0口是否正常。如果不正常,一般是因为没有激活该端口,初学者往往容易忽视。用no shutdown命令激活E0口即可。

2.X.25的配置

# conf t

# int S0(指定S0口)

# ip addr ABCD XXXX(ABCD 为以太网S0 的IP地址,XXXX为子网掩码)

# encap X25-ABC(封装X.25协议。ABC指定X.25为DTE或DCE操作,缺省为DTE)

# x25 addr ABCD(ABCD为S0的X.25端口地址,由邮电局提供)

# x25 map ip ABCD XXXX br(映射的X.25地址。ABCD为对方路由器(如:S0)的IP 地址,XXXX为对方路由器(如:S0)的X.25端口地址)

# x25 htc X(配置最高双向通道数。X的取值范围1-4095,要根据 邮电局实际提供的数字配置)

# x25 nvc X(配置虚电路数,X不可超过邮电局实际提供的数否则将影响数据的正常传输)

# exit

S0端口配置完成后,用no shutdown命令激活E0口。如果ping S0端口正常,ping 映射的X.25 IP地址即对方路由器端口IP地址不通,则可能是以下几种情况引起的:1)本机X.25地址配置错误,重新与邮局核对(X.25地址长度为13位);2) 本机映射IP地址或X.25地址配置错误,重新配置正确;3)对方IP地址或X.25地址配置错误;4)本机或对方路由配置错误。

能够与对方通讯,但有丢包现象。出现这种情况,一般有以下几种可能:1)线路情况不好,或网卡、RJ45插头接触不良;2)x25 htc最高双向通道数X的取值范围和x25nvc 虚电路数X超出邮电局实际提供的数字。最高双向通道数和虚电路数这两个值越大越好,但绝对不能超出邮电局实际提供的数字,否则就会出现丢包现象。

3.专线的配置

# conf t

# int S2(指定S2口)

# ip addr ABCD XXXX(ABCD 为S2 的IP地址,XXXX为子网掩码)

# exit

专线口配置完成后,用no shutdown命令激活S2口即可。

4.帧中继的配置

# conf t

# int s0

# ip addr ABCD XXXX (ABCD 为S0 的IP地址,XXXX为子网掩码)

# encap frante_relay (封装frante_relay 协议)

# no nrzi_encoding (NRZI=NO)

# frame_relay lmi_type q933a (LMI使用Q933A标准.LMI(Local management Interface) 有3种:ANSI:T1.617、CCITTY:Q933A和Cisco特有的标准)

# fram-relay intf-typ ABC(ABC为帧中继设备类型,它们分别是DTE设备、DCE交换机或NNI(网络接点接口)支持)

# frame_relay interface_dlci 110 br(配置DLCI(数据链路连接标识符))

# frame-relay map ip ABCD XXXX broadcast (建立帧中继映射。ABCD为对方IP地址,XXXX为本地DLCI号,broadcast允许广播向前转发或更新路由)

# no shutdown (激活本端口)

# exit

帧中继S0端口配置完成后,用ping命令检查S0口。如果不正常,通常是因为没有激活该端口,用no shutdown命令激活S0口即可。如果ping S0端口正常,ping 映射的IP地址不正常,则可能是帧中继交换机或对方配置错误,需要综合排查。

5.配置同步/异步口(适用于2522)

# conf t

# int s2

# ph asyn (配置S2为异步口)

# ph sync (配置S2为同步口)

6.动态路由的配置

# conf t

# router eigrp 20 (使用EIGRP路由协议。常用的路由协议有RIP、IGRP、IS-IS等)

# passive-interface serial0 (若S0与X.25相连,则输入本条指令)

# passive-interface serial1 (若S1与X.25相连,则输入本条指令)

# network ABCD (ABCD为本机的以太网地址)

# network XXXX (XXXX为S0的IP地址)

# no auto-summary

# exit

7.静态路由的配置

# ip router ABCD XXXX YYYY 90 (ABCD为对方路由器的以太网地址,XXXX 为子网掩码,YYYY为对方对应的广域网端口地址)

# dialer-list 1 protocol ip permail

二. 综合调试

当路由器全部配置完毕后,可进行一次综合调试。

1.首先将路由器的以太网口和所有要使用的串口都激活。方法是进入该口,执行no shutdown。

2.将和路由器相连的主机加上缺省路由(中心路由器的以太地址)。方法是在Unix系统的超级用户下执行:router add default XXXX 1(XXXX为路由器的E0口地址)。每台主机都要加缺省路由,否则,将不能正常通讯。

3.ping本机的路由器以太网口,若不通,可能以太网口没有激活或不在一个网段上。ping广域网口,若不通,则没有加缺省路由。ping对方广域网口,若不通,路由器配置错误。ping主机以太网口,若不通,对方主机没有加缺省路由。

4.在专线卡X.25主机上加网关(静态路由)。方法是在Unix系统的超级用户下执行:router add X.X.X.X Y.Y.Y.Y 1(X.X.X.X为对方以太网地址,Y.Y.Y.Y为对方广域网地址)。

5.使用Tracert对路由进行跟踪,以确定不通网段。

问:什么是网关?

——答:网关是网络连接设备的重要组成部分,它不仅具有路由的功能,而且能在两个不同的协议集之间进行转换,从而使不同的网络之间进行互联。例如: 一个 Net-ware局域网通过网关可以访问IBM的SNA网络,这样使用IPX协议的PC就可和SNA网络上的IBM主机进行通信。

问:什么是交换机?

——答:交换机也叫交换式集线器,它通过对信息进行重新生成,并经过内部处理后转发至指定端口,具备自动寻址能力和交换作用,由于交换机根据所传递 信息包的目的地址,将每一信息包独立地从源端口送至目的端口,避免了和其他端口发生碰撞,因此,交换机可以同时互不影响的传送这些信息包,并防止传输碰 撞,提高了网络的实际吞吐量。

问:什么是级联?

——答:级联是通过双绞线把需要级联的设备通过级联端口相连接,从而达到增加同一网络端口数目的方法。

问:什么是集线器?

——答:集线器是对网络进行集中管理的最小单元,它只是一个信号放大和中转的设备,不具备自动寻址能力和交换作用,由于所有传到集线器的数据均被广播到与之相连的各个端口,因而容易形成数据堵塞。

问:什么是服务器?

——答:服务器是指具有固定的地址,并为网络用户提供服务的节点,它是实现资源共享的重要组成部分,服务器主要有网络服务器、打印服务器、终端服务器、磁盘服务器和文件服务器等。

问:什么是工作站?

——答:工作站是一种高档的微型计算机,通常配有高分辨率的大屏幕显示器及容量很大的内存储器和外部存储器,并且具有较强的信息处理功能和高性能的图形、图像处理功能以及联网功能。

问:什么是MAC地址?

——答:MAC地址一般是一个12位的十六进制地址,用于标识网卡,一般来说,每块网卡的MAC地址是唯一的。

什么是独立磁盘冗余阵列(RAID)技术独立磁盘冗余阵列(RAID)是在服务器等级用于高容量数据存储的公用系统。RAID系统使用许多小容量磁 盘驱动器来存储大量数据,并且使可靠性和冗余度得到增强。对计算机来说,这样一种阵列就如同由多个磁盘驱动器构成的一个逻辑单元。

RAID存储的方式多种多样。某些类型的RAID强调性能,某些则强调可靠性、容错或纠错能力。因此,可根据要完成的任务来选择类型。不过,所有的 RAID系统共同的特点——也是其真正的优点则是“热交换”能力:用户可以取出一个存在缺陷的驱动器,并插入一个新的予以更换。对大多数类型的RAID来 说,不必中断服务器或系统,就可以自动重建某个出现故障的磁盘上的数据。

RAID并非保护大量数据的唯一途径,但是,常规的备份和镜像软件速度较慢,而且,如果一个驱动器出现故障,则往往需要中断系统。即使磁盘不导致服 务器中断,IT工作人员仍需要断掉服务器来更换驱动器。相反,RAID利用镜像或奇偶信息来从剩余的驱动器重建数据,不必中断系统。

Level0、3和5是三种最常见的RAID实施方式:

RAIDLevel0即数据分割,是最基本的方式。在一个普通硬盘驱动器上,数据被存储在同一张盘的连续扇区上。RAID0至少使用两个磁盘驱动 器,并将数据分成从512字节到数兆字节的若干块,这些数据块被交替写到磁盘中。第1段被写到磁盘1中,第2段被写到磁盘2中,如此等等。当系统到达阵列 中的最后一个磁盘时,就写到磁盘1的下一分段,以下如此。分割数据将I/O负载平均分配到所有的驱动器。由于驱动器可以同时写或读,性能得以显著提高。但 是,它却没有数据保护能力。如果一个磁盘出故障,数据就会丢失。RAID 0不适用于关键任务环境,但是,它却非常适合于视频生产和编辑或图像编辑。

RAIDLevel3包括数据分割,另外,它还指定一个驱动器来存储奇偶信息。这就提供了某种容错功能,在数据密集型环境或单一用户环境中尤其有益于访问较长的连续记录。RAID 3需要同步主轴驱动器来预防较短记录的性能下降。

RAIDLevel5类似于Level0,但是它不是将数据分成块,而是将每个字节的位拆分到多个磁盘。这样会增加管理费用,但是,如果一个磁盘出 现故障,则它可以更换,数据可以从奇偶和纠错码中重建。RAID 5包括所有的读/写运行。它需要三到五个磁盘来组成阵列,最适合于不需要关键特性或几乎不进行写操作的多用户系统。

其它不常见的RAID类型:

RAIDLevel1是磁盘镜像——写到磁盘1中的一切也写到磁盘2中,从任何一个磁盘都可以读取。这样就提供了即时备份,但需要的磁盘驱动器数量 最多,不能提高性能。RAID 1在多用户系统中提供最佳性能和容错能力,是最容易实施的配置,这最适用于财务处理、工资单、金融和高可用数据环境。

RAIDLevel2是为大型机和超级计算机开发的。它可在工作不中断的情况下纠正数据,但是,RAID2倾向于较高的数据校验和纠错率。

RAIDLevel4包括较大的数据条,这样,就可以从任何驱动器读取记录。由于这种类型缺乏对多种同时写操作的支持,因而,几乎不使用。

RAIDLevel6几乎没有进行商用。它使用一种分配在不同的驱动器上的第二种奇偶方案,扩展了RAID5。它能承受多个驱动器同时出现故障,但是,性能——尤其是写操作却很差,而且,系统需要一个极为复杂的控制器。

RAIDLevel7有一个实时嵌入操作系统用作控制器,一个高速总线用于缓存。它提供快速的I/O,但是价格昂贵。

RAIDLevel10由数据条阵列组成,其中,每个条都是驱动器的一个RAID1阵列。它与RAID1的容错能力相同,面向需要高性能和冗余,但不需要高容量的数据库服务器。

RAIDLevel53是最新的一种类型,实施情况同Level0数据条阵列,其中,每一段都是一个RAID3阵列。它的冗余与容错能力同RAID3。这对需要具有高数据传输率的RAID 3配置的IT系统有益,但是它价格昂贵、效率偏低.

WINS服务

WINS是Windows Internet Name Server(Windows网际名字服务)的简称。WINS为NetBIOS名字提供名字注册、更新、释放和转换服务,这些服务允许WINS服务器维护 一个将NetBIOS名链接到IP地址的动态数据库,大大减轻了对网络交通的负担。

一.我们为什么需要WINS服务

在默认状态中,网络上的每一台计算机的NetBIOS名字是通过广播的方式来提供更新的,也就是说,假如网络上有n台计算机,那么每一台计算机就要 广播n-1次,对于小型网络来说,这似乎并不影响网络交通,但是当大型网络来说,加重了网络的负担。因此WINS对大中型企业来说尤其重要。

二.WINS工作原理

上面说过,WINS服务器为客户端提供名字注册了、更新、释放和转换服务,下面就详细介绍这四个基本服务的工作原理:

1.名字注册

名字注册就是客户端从WINS服务器获得信息的过程,在WINS服务中,名字注册是动态的。

当一个客户端启动时,它向所配置的WINS服务器发送一个名字注册信息(包括了客户机的IP地址和计算机名),如果WINS服务器正在运行,并且没 有没有其它客户计算机注册了相同的名字,服务器就向客户端计算机返还一个成功注册的消息(包括了名字注册的存活期----TTL)。

与IP地址一样,每个计算机都要求有唯一的计算机名,否则就无法通信。如果名字已经被其它计算机注册了,WINS服务将会验证该名字是否正在使用。如果该名字正在使用则注册失败(发回一个负确认的信息),否则就可以继续注册。

2.名字更新

因为客户端被分配了一个TTL(存活期),所有它的注册也有一定的期限,过了这个期限,WINS服务器将从数据库中删除这个名字的注册信息。它的过程是这样的:

(1).在过了存活期的1/8后,客户端开始不断试图更新它的名字注册,如果收到不到任何响应,WINS客户端每过2分钟重复更新浓度,直到存活期过了一半。

(2).当存活期过了一半时,WINS客户端将尝试与次选WINS服务器更新它的租约,它的过程与首选WINS服务器一样。

(3).如果时间过了一半后仍然没有成功的话,该客户端又回到它的首选WINS服务器了。

在该过程中,不管是与首选还是次选WINS服务器,一旦名字注册成功之后,该WINS客户端的名字注册将被提供一个新的TTL值。

WINS服务介绍(二)

3.名字释放

在客户端的正常关机过程中,WINS客户端向WINS服务器发送一个名字释放的请求,以请求释放其映射在WINS服务器数据库中的IP地址和 NetBIOS名字。收到释放请求后,WINS服务器验证一下在它的数据库中是否有该IP地址和NetBIOS名,如果有就可以正常释放了,否则就会出现 错误(WINS服务器向WINS客户端发送一个负响应)。

如果计算机没有正常关闭,WINS服务器将不知道其名字已经释放了,则该名字将不会失效,直到WINS名字注册记录过期。

4.名字解析

当客户端在许多网络操作中需要WINS服务器解析名字,例如当使用网络上其它计算机的共享文件时,为了得到共享文件,用户需要指定两件事:系统名和共享名,而系统名就需要转换成IP地址。

名字解析过程是这样的:

(1).当客户端计算机想要转换一个名字时,它首先检查本地NetBIOS名字缓存器。

(2).如果名字不在本地NetBIOS名字缓存器中,便发送一个名字查询到首选WINS服务器(每隔15秒发送一次,共发三次),如果请求失败,则向次选WINS发送同样的请求。

(3).如果都失败了,那么名字解析可以通过其它途径来转换(例如本地广播、lmhosts文件和hosts文件、或者DNS来进行名字解析。

三.WINS服务器和客户端的需求

1.Microsoft对服务器的需求

(1).至少提供一个首选WINS服务器和一个次选WINS服务器来提供容错功能。

(2).一个WINS服务器每分钟可以处理近1500个名字注册和约4500个名字查询。因此我们强烈建议你一个首选和一个次选WINS服务器可以带动10000个客户端。

(3).如果WINS服务器与客户机不在同一个子网上,就要考虑到路由器的性能了。

2.客户端的需求

几乎所有的支持网络互联的Microsoft客户端都可以是WINS客户端,下面列出了可以与WINS一起工作的客户端:

*Windows NT Server 3.5x,4.0

*Windows NT Workstation 3.5x,4.0

*Windows 9x/me/2000

*Windows for Workgroups with TCP/IP-32

*Microsoft Network Client 3.0 for MS-DOS

*LAN Manager 2.2c for MS-DOS

基于DOS的客户端也可以用WINS服务器进行名字解析,但你必须为它们在WINS服务器中添加静态词条。

问:什么是“DNS”?其中文为何?

答:DNS,简单地说,就是Domain Name System,翻成中文就是“域名系统”。

问:DNS有什么用途?

答:在一个TCP/IP架构的网络(例如Internet)环境中,DNS是一个非常重要而且常用的系统。主要的功能就是将人易于记忆的 Domain Name与人不容易记忆的IP Address作转换。而上面执行DNS服务的这台网络主机,就可以称之为DNS Server。基本上,通常我们都认为DNS只是将Domain Name转换成IP Address,然后再使用所查到的IP Address去连接(俗称“正向解析”)。事实上,将IP Address转换成Domain Name的功能也是相当常使用到的,当login到一台Unix工作站时,工作站就会去做反查,找出你是从哪个地方连线进来的(俗称“逆向解析”)。

问:DNS是怎么运作的?

答:DNS是使用层的方式来运作的。例如:哈工大紫丁香站的Domain Name为bbs.hit.edu.cn,这个Domain Name当然不是凭空而来的,是从.edu.cn所分配下来的。.edu.cn又是从.cn授予(delegation)的。.cn是从哪里来的呢?答案 是从“.”,也就是所谓的“根域”(root domain)来的。根领域已经是Domain Name的最上层。而“.”这层是由InterNIC(Internet Network InFORMation Center,互联网信息中心)所管理。全世界的Domain Name就是这样,一层一层的授予下来。

问:当我查一个Domain Name时,DNS是怎么查出它的IP的呢?

答:举个例子,假设今天我们查的Domain Name(作一个dns query)为bbs.hit.edu.cn时,DNS Server会这么处理:

(1)你所用的电脑(可能是PC,也可能是工作站)送出一个问题给这台电脑所设定的DNS Server,提问:bbs.hit.edu.cn的IP是什么?

(2)这台DNS会先看看是不是在它的cache中,如果是,就丢出答案。如果不是,就从最上头查起。在DNS Server上面一定有设定“.”要跟谁问。所以,这个时候它就往“.”层的任何一台DNS(目前“.”有13台)问:.cn要问谁?

(3)“.”层的DNS会回答.cn要向谁查(同时你用的DNS会cache起来这个答案)。

(4)接下来你所用的DNS就会向.cn这层的DNS问:.edu.cn要问谁?

(5).cn的这层就会回答.edu.cn要向谁查(同时你用的DNS也把这答案cache起来)。

(6)直到bbs.hit.edu.cn回答:bbs.hit.edu.cn的IP是202.118.224.2(又cache起来)。

经过了这么多的过程,终于得到了这个IP,接下来才能作进一步的连线。要注意的是,在每一层都会问一个问题,并且把答案记下来(cache起),而且还会忘掉(看该层的设定是要cache多久)。

问:DNS要怎么设置?

答:如果,只是要使用DNS,那只要在TCP/IP的网络属性中设置即可。设置的方法跟使用的操作系统有关。例如:Windows 9x在“控制面板”→“网络”→“TCP/IP”→“属性”中,找到DNS的部分再来设置。Unix在/etc/resolv.conf这个文件中设置 (如果,要架设一台DNS Server,就不是在这里讨论的了)。

问:哪一台DNS资料最新?

答:如果你知道DNS是利用阶层架构运作的,那就应该知道,离你最近的DNS,就是最好的

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