模块 17：构建小型网络

第五次课

  • 17.1 小型网络中的设备

    • （1）小型网络拓扑构成

      小型网络设计简洁、设备数量少，典型架构包含以下组件：

      • 核心基础设备：1 台路由器（负责 WAN 互联与路由转发）、若干台交换机（实现 LAN 内终端接入与数据交换）、用户 PC（终端节点）；
      • 可选扩展设备：无线 AP（或无线路由器，提供无线接入）、IP 电话（实现企业语音通信）；
      • 外网连接方式：通过单条 WAN 链路（如电缆、DSL）完成与 Internet 的互联，满足外网访问需求。

    • （2）小型网络的管理特点

      小型网络的运维工作以现有设备维护和故障排除为主，且多数场景下由第三方公司技术人员承接，企业内部一般不配备专职网络运维团队。

    • （3）设备选择的核心考量维度

      为匹配业务需求，选择网络中间设备时需综合评估 5 个关键因素：

      考量维度 核心关注点
      成本 设备采购成本、后期运维与能耗开销
      端口 端口数量、端口类型（如电口 / 光口）是否适配终端接入规模
      速度 设备数据转发速率能否支撑网络峰值流量
      可扩展 / 模块化 是否支持后续端口扩容、功能模块升级（如新增光模块、无线模块）
      可管理 是否具备 CLI、Web 等便捷配置与监控接口，便于故障排查

  • 17.2 小型网络的核心规划要点

    • （1）IP 编址规划

      • 基本要求：网络内所有联网设备（路由器、交换机、PC、IP 电话等）必须分配唯一 IP 地址；
      • 管理规范：需提前制定 IP 地址分配方案，做好记录与维护；
      • 规划价值：完整的地址文档可快速定位网络故障节点，同时为资源访问权限控制提供依据（如基于 IP 的访问策略）。

    • （2）网络冗余设计

      • 设计目标：通过冗余规避单点故障，提升网络可靠性（即容错能力）；

      • 实现方式：复制核心网络设备或链路，典型场景包括：

        • 服务器冗余：双服务器部署，一台故障时另一台可无缝接管业务请求；
        • 链路冗余：交换机双链路互联，主链路故障时备用链路自动启用；
        • 设备冗余：部署备用交换机，避免单台交换机故障导致整个 LAN 瘫痪。

    • （3）流量管理（服务质量 QoS）

      • 设计原则：按流量类型划分优先级，保障核心业务数据的传输质量；
      • 优先级排序（从高到低）：语音＞SMTP（邮件）＞即时消息＞FTP（文件传输），其中语音、视频类实时流量优先级最高，需优先送入主干网络；普通数据流量则按默认规则转发。

  • 17.3 小型网络扩展为大型网络

    • （1）扩展必要性

      业务增长是小型企业的常态，网络需随业务同步扩容，以满足更多终端接入、更大流量传输的需求。

    • （2）网络扩容的必备要素

      网络扩容需提前做好 4 项准备，为扩容决策提供数据支撑：

      1. 网络文档：包含物理拓扑图（设备物理连接关系）和逻辑拓扑图（IP 网段划分、路由协议部署等）；
      2. 设备清单：详细记录网络内所有设备的型号、位置、运行状态；
      3. 预算：制定财年 IT 设备采购预算，明确扩容设备的资金额度；
      4. 流量分析：统计网络内各类协议（如 TCP、UDP）、应用（如办公软件、业务系统）、服务的流量占比与峰值需求，判断现有设备瓶颈。

  • 17.4 网络性能基线与 ICMP 协议联动

    • （1）网络性能基线的定义与价值

      • 定义：网络在正常运行状态下的各类性能参数（如带宽利用率、设备 CPU / 内存占用、ping 往返时延等）；
      • 核心价值：是网络 “健康快照”，可作为故障诊断的基准，快速识别网络异常状态。

    • （2）基于 ICMP 协议的连通性与路径测试

      ping 和 traceroute 命令均基于 ICMP 协议实现，具体功能如下：

      1. ping 命令：测试主机间连通性

        • 工作原理：向目标主机发送 ICMP Echo 请求消息，若目标可达则返回 Echo 应答消息；

        • 结果解读（IOS 设备）：

          • !：收到应答，连通正常；
          • .：请求超时，未连通（可能是路由缺失、防火墙拦截、ARP 解析超时等）；
          • U：收到 ICMP 不可达消息，未连通（路由器无目的路由或请求被策略拦截）；

        • 命令形式：标准 ping（ping 目标IP，用户 / 特权 EXEC 模式可用）、扩展 ping（直接输入ping，仅特权 EXEC 模式，支持自定义数据包大小、超时时间等参数）。

      2. traceroute 命令：测试数据包传输路径

      3. 工作原理：利用 IPv4 TTL（生存时间）/IPv6 跳数限制字段和 ICMP 超时消息，通过逐次增加 TTL 值（从 1 开始），获取数据包沿途经过的每一跳路由器地址；

      4. 命令差异：Cisco IOS/Linux 系统用traceroute，Windows 系统用tracert；
      5. 结果解读：星号（*）表示数据包丢失或设备未应答（多为防火墙策略拦截），数值为每一跳的往返时延，可定位路径中的故障路由器。

  • 17.5 主机与 IOS 设备的核心运维命令

    • （1）Cisco IOS 设备 show 命令（特权 / 用户 EXEC 模式执行）

      show 命令是 IOS 设备故障排查与配置核查的核心工具，常用命令及功能如下：

      命令缩写 完整命令 核心功能
      sh run show running-config 查看设备当前生效的运行配置
      sh start show startup-config 查看设备启动时加载的配置（存于 NVRAM）
      sh int show interfaces 查看接口详细状态（如链路状态、流量统计、错误包数量）
      sh ip int b show ip interface brief 查看 IP 接口简要信息（IP 地址、接口状态、协议状态）
      sh arp show arp 查看设备 ARP 缓存表（IPv4 与 MAC 地址映射关系）
      sh ip route show ip route 查看设备路由表，确认路由条目是否完整
      sh protocols show protocols 查看设备已启用的网络协议（如 IP、OSPF、EIGRP 等）
      sh version show version 查看设备软硬件版本、系统启动时间、设备型号等基础信息

    • （2）Windows 主机网络命令

      Windows 主机可通过以下命令核查自身网络配置、管理地址缓存：

      1. IP 配置查询命令
      2. ipconfig：查看主机 IP 地址、子网掩码、默认网关等基础信息；
      3. ipconfig /all：查看详细配置，包括 MAC 地址、DHCP 服务器地址、DNS 服务器地址、IP 地址租期等；
      4. ipconfig /displaydns：查看本地 DNS 缓存（已解析的域名 - IP 映射）；
      5. ipconfig /flushdns：清除 DNS 缓存（适用于修改 hosts 文件或 DNS 服务器后，获取最新域名解析结果）。
      6. 地址解析缓存管理命令
      7. IPv4：arp -a查看 ARP 缓存表，arp -d清除 ARP 缓存；
      8. IPv6：netsh interface ipv6 show neighbors查看 IP-MAC 映射，netsh interface ipv6 delete neighbors清除映射（IPv6 无 ARP 协议，通过 NDP 协议实现地址解析）。