路由与交换论文

路由与交换论文（精选12篇）

路由与交换论文 篇1

《核心路由交换技术》是网络工程、网络管理、计算机应用技术等专业课程体系中的核心课程之一。在明确当前网络技术发展的前提下,通过对网络管理职业岗位进行系统化调研与分析,形成的一门应用实践型课程。为了更好地发挥实验课堂的优势,激发学生的自主性和积极性,该文将根据教学工作中的体会,对《核心路由交换技术》课程中的教学改革措施探讨。

1 本课程实验环境和授课方式的独特性

本课程对实验环境和条件要求较高,配套实验室要求具备以下条件:足量可网管交换机和路由器设备、网络实验软件平台和服务器、足量学生实验微机,以及教师多媒体教学系统。为了便于实验资源的利用,实验室往往会按照一个机柜的网络硬件设备对应一个多台微机围合实验台的方案进行布局。学院采用的具体方案是为每个六角形实验台配备六台双网卡微机。每台微机均可通过网络实验平台配置所有机架的网络设备,并可连线及测试一组机柜上的六台网络设备。实验环境的独特性成为学生分组的良好条件。实验环境如图1所示。

同时,本课程授课讲练结合,学生操作设备时间相对一致且集中,会产生设备资源不足的问题,要求教师对实验任务的安排必须考虑到同一实验台内的多名学生分工合作和轮流使用的问题。《核心路由交换技术》课程讲练结合的授课方式和设备分组、任务分工的实验环境,使得分组教学在教学过程中将得到天然的运用。

2 问题驱动教学的引导方法

经过调查发现,目前市面上有关路由交换技术的书籍已有不少,其特点是大多面向认证,作为技术手册可以对有一定实际操作基础的读者进行职业技能的提升。但是这类书籍也存在着固有的缺点,通篇代码的实验命令往往与网络原理联系不够紧密。如果直接用作为高校教材,偏重技术而轻原理,很难让学生主动进行深层次的思考,从而忽略网络现象的本质,达不到培养目标。学院开设《核心路由交换技术》课程的四年来,从学院的实际情况出发,根据培养目标、授课对象以及实验环境的不同要求,自编了一套实验教程作为教材使用,并在教学过程中实践了问题驱动教学方法。

“问题驱动教学法”就是根据教学内容的需要,精心设计问题,以问题为导向,让学生带着问题去学习,处于不断探索的情境之中,极大地激发学生的学习兴趣,调动学习的积极性,培养学习能力。问题驱动法强调学生独立探索、亲自完成问题的全过程,以培养学生用探究式学习方法获取知识与技能的能力以及与他人合作的能力。作为教师在教学设计时应考虑以难度适中的问题为引导,充分调动学生的主动性,激发学生的求知欲望,用问题来驱动学生的学习过程。下面以“交换机划分vlan实验”教学中某步骤为例来说明此过程。

教师讲解清楚删除vlan的命令之后,要求小组进行实践来解决教师提出的两个问题。学生可以通过show vlan命令对比查看删除动作前后端口所属vlan的不同情况,可比较直观地得到以下初步结论。

教师对学生的结论作出评价,进一步总结删除操作的注意事项。

从授课效果来看,由于学生先自己动手实验得到现象,从中总结出的注意事项更容易被理解和掌握。本节课的问题设置主要考虑到,虽然删除操作很容易掌握,但是常见失误和错误也很容易发生,了解错误可以帮助学生在以后的配置过程中避免出现类似情况。教学设计要有问题意识,有效的教学设计要突出以问题为主导的,有效的课堂教学要突出以学生为主体,从而达到举一反三的效果。

3 分组实验的组织形式

所谓分组教学形式,就是通过将班级暂时划分为更多的工作组来形成小组,一起按照老师所安排的或者学生自己加工的主题工作,并将工作结果在稍后的全班的课堂阶段报告。其核心部分是小组工作,是指学习小组所要完成的、目标确定的工作任务。在小组工作中,小组成员间进行语言沟通并相互影响。

教师在课程开始时,从学生动手能力、性格气质、性别、专业课成绩等多方面考虑,根据“组内异质、组间同质”的原则分组。将全班学生划分出若干个实验组,每组4至6人,并安排各组的座次表。小组内设置组长1名,由组内推选出操作能力、沟通能力较强者胜任,或者教师参考上述因素指派。组长负责实验任务的划分、设备使用权的协调和实验结果的统计。教师将分组教学的方式和要求与向全体学生传达,带领学生逐渐适应该模式,鼓励学生更具独立性地思考、感受和行动。通过在小组中协同工作,促进学生合作沟通的能力;通过释放学生的想象力,诱发出学生创造力。

以“三层交换机实现vlan间通信实验”(图2)教学过程为例来说明此过程。

1)教师在详细讲解“三层交换机配置虚拟接口的命令”之后,将任务下发到每个小组,该实验任务是使用两台交换机分别划分三个vlan,得到隔离广播域的效果,并在三层交换机上实现不同vlan间通信。

2)教师告知各组组长,本实验需要三轮才能让六人组全部成员做完。组内成员随时可以交流讨论。

3)组长首先到分配角色,六台微机都充当测试PC(需分配IP),并分配其中两名同学A、B各申请一台二层和三层交换机。

4)同学A、B需根据本组实际情况对所需设备进行物理连线,在拓扑图上标记实际设备名和相应端口号。

5)教师巡视检查每一组的实际拓扑图与连线的正确定,分组给出修改意见。

6)申请二层交换机的A同学划分vlan、配置trunk;申请三层交换机的B同学要额外完成虚拟接口IP地址配置步骤。

7)同学A、B配置完成后,全组六台微机使用ping命令测试互相的连通性即可。实验成功结束后,组长验收并记录A、B实验通过,并分配设备如何轮换。

8)在此期间未能分到设备的同学使用模拟器软件搭建拓扑进行实验,并配合A、B进行测试。全组完成后可以要求教师验收。

从实验效果来看,分组教学形式相比于全班教学,学生能够更积极主动地表达自己的观点,学生能够不受严肃的课堂气氛的阻碍,能够发挥他们的好奇心和创造力。更重要的是,为了共同完成一个实验,组内成员更需要独立思考,积极合作沟通,认真协同行动,诱发出学生创造力。教师对各个小组的巡视了解,也更加全面直接地对答疑解惑,更好地把握教学重点难点和教学进度。

4 竞争考核的激励机制

作为一门实验课程的考核,它是评价学生学习效果和自己教学质量的标准,更重要的,它是一个激励体制,成为指导学生学习的方向和标准。本课程的考核分为三部分:平时实验成绩、考勤、期末上机考试。

其中考勤比重10%,期末上机考试比重约60%。严格考勤可以带动学生建立良好的班风,教师可以利用分组实验期间,教师巡视检查各组实验拓扑的时间进行不定时考勤。为了避免学生存在机会主义进行猜题、猜重点的现象,设计期末上机考试题目采用抽题考查,限时完成的方式。考题设计以综合运用多个知识点为宜,变化配置细节要求,建立抽题题库,防止泄题。

平时实验成绩,主要体现整个学期全部实验成绩的平均水平,建议比重30%。为了激励分组教学中每个人的积极性和责任感,教师采用竞争考核的方法对全组实验效果进行整体打分,可尝试采用随机抽取的方式验收实验操作,将评分结果当堂公布。采用随机抽取验收实验操作,主要是考虑到由于实验课程采用分组完成的方式,多人一组共同完成实验内容,往往存在一些学习态度不积极的学生,具有依赖心理而浑水摸鱼。采取随机抽取的验收方法可以在一定程度建立个人对小组的责任感。验收过程如下:

1)组内成员全部完成实验以后,可以要求教师验收小组的实验完成情况。

2)教师随机挑选某一个或某几个同学演示本次实验中的关键命令,并提问实验拓扑设计的细节问题。

3)依据被抽查学生的掌握程度,教师当堂给出本组本次的实验成绩(ABCD等级),优秀记为A;规定时间内没有通过教师验收的小组成绩记为D。

4)学期结束时统计某小组所有实验成绩,就是组内成员平时成绩的平均分。

以“制作双绞线实验”为例,教师要求每人用得到的四个水晶头完成一根交叉线和一根直连线。实验结束后统计各个小组的完成情况进行公布评比,完成数量较多的前3个小组才可以得到成绩A。后三组得到成绩D。期末时合计某组的历次实验评价全部为A的,可得平时实验成绩的满分。

这样竞争考核进行的差异化评价,会在小组之间迅速掀起竞争意识,组内成员建立集体荣誉感。小组荣誉感比较强的学生,还会主动总结课堂重难点分发给组内成员,提前做好实验的学生也会主动帮助组内其他同学解决疑难,以期全组更加顺利通过教师验收。对于个别总是拖小组后退的同学,可能因遭受组内埋怨而自暴自弃,教师应及时予以纠正、鼓励小组内的帮扶。

5 结束语

通过多年的网络实验教学实践,对于路由交换技术这样实践性强、实用性强的技术课程,必须加大实践教学环节,了解学生实际操作水平和分析能力,重视引导、实践和思考的过程。在增强学生参与实验的积极性和主动性、提高学生学习兴趣和自主学习的能力方面取得了较好的成效,学生互助、合作学习的意识确实逐步形成和增强。在实践中我们同样也在总结着不足,明确今后工作的目标,力争培养出基础扎实、有就业竞争力的网络人才。

摘要：作为计算机网络教学的实验环节,《核心路由交换技术》的授课往往面临着实践性强、教学内容和实践难以充分结合的挑战。为了提高计算机网络实验课程的教学水平和教学质量,提高学生参与实践的主动性,基于《核心路由交换技术》授课方式和实验环境的独特条件,提出了以“问题驱动教学”为引导方法,“分组实验”为组织形式,“竞争考核”为激励机制的教学改革措施,给出了教学案例的具体过程及效果分析。

关键词：教学改革,分组教学,问题驱动教学,计算机网络实验,核心路由交换技术

参考文献

[1]李倩.分组教学形式的模式研究[J].出国与就业,2011(01).

[2]杨靖,刘亮.实用网络技术配置指南[M].北京:希望电子,2006.

[3]汪双顶,徐江峰.计算机网络构建与管理[M].北京:高等教育出版社,2008.

[4]拉默尔(Lammle,T.L.),程代伟等.CCNA学习指南(中文第6版)[M].北京:电子工业出版社,2008.

[5]谢希仁.计算机网络(第5版)[M].北京:电子工业出版社,2008.

路由与交换论文 篇2

一、传统的交换机和路由器

普通交换机工作在开放系统互连(OSI)七层模型的第二层，即数据链路层，交换以介质访问控制(MAC)地址为基础，能够识别数据流中的每个数据包的源一目的站点的MAC地址，可提供价格便宜、高带宽的网络连接，但控制数据包的能力被限制在广播域内;路由器工作在OSI七层模型的第三层，即网络层，能够识别数据流的源和目的网络地址，控制数据包的能力限于源一目的地址对，内置路由协议，同时具有大容量的缓存能力，通常通过路由软件实现网间互连，

普通交换机和路由器都有自己的一些不足。如路由器需要功能很强的处理器，它的巨大的路由表会在网络中造成延迟，引起转发速度慢，且价格昂贵，往往成为制约网络高速传输的瓶颈;位于第2层的普通交换机因为仅读取源一目的MAC地址，没有获得数据包中更高层信息，因而交换功能有限，对主干数据流不具备必要的控制能力。

二、第三层交换和路由交换机

第三层交换借助于线速交换技术，使交换速度达到传输线上的数据传输速度，消除了交换瓶颈。实现线速交换的关键作用是用硬件(一个专用处理器)而不是传统的软件方式实现协议解析和包转发。线速交换有设计简单、可靠性高、功耗低、功能多等优点。线速交换的实现还依赖于分布式处理技术，它能同时处理多个端口的数据流。所以第三层交换一般是中央处理器(CPU)、精简指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)并用的并行处理体系。采用第三层交换技术，同时集成部分路由功能的交换机就是第三层交换机或路由交换机。它保留了第三层上的网络拓扑结构和服务，这些结构和服务在网络分段、安全性、可管理性和抑制广播等方面具有很大优势，具有鉴别各种应用层协议的能力，有助于实现基于策略的网络控制。

路由交换机有较高的路由能力和较低的延迟，能同时支持网络协议(IP)和IPX，具备一些安全机制，如存取控制等。但是路由交换机缺乏路由器的灵活性，且仅支持有限的路由协议，同时也缺乏高级路由器的缓存能力。

三、第四层交换和交换式路由器

对网络的每次访问都会在客户机与服务器之间产生一串数据包，这些数据包构成的数据流可分别在第二、三或第四层进行识别，各层会依次提供关于该数据流的越来越详尽的信息。网络管理的一个最基本的工作就是控制这些网络数据流。如果一台客户机同时使用同一服务器上的多个应用程序，那么，仅仅读取第三层信息就不会知道在同一服务器上有多个不同应用程序被使用，这样就无法辩认出不同应用的数据流，更无法为每个数据流逐一实施不同的有针对性的控制规则。路由交换机(第三层交换机)集成了交换和路由处理功能，从而将第二层交换和路由功能结合起来，解决了传统路由器在性能方面的某些不足，

但它不能完成全部的路由功能，也无法在应用层提供对数据流的控制。

显然，要想兼顾数据包的转发性能和数据流的控制功能，必须进一步在网络的第四层识别数据流。OSI模型的第四层是传输层，它负责协调网络源与目的系统之间的通信。传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)都位于第四层，它们的报头都包含有端口号，这些端口号可以确定每个包中包含的应用程序协议，如端口号21对应文件传送协议(FTP)、端口号80对应超文本传输协议(HTTP)等等。所以识别第四层，能够得到每个数据包中这些应用程序的一些信息。

将第四层报头的端口号信息和第三层报头的源一目标信息结合使用，就能够在客户机与服务器间针对不同的应用程序实现较精确的控制，如果交换式路由器是全功能的，则所有这些工作都可以以线速完成，并能实施多种控制，这样的交换机被称为交换式路由器。

交换贡路由器的查询和控制功能都是通过硬件ASIC实现的。ASIC能够收集到的关于第一数据包流量的信息越多，可作用于该数据包流的控制水平就有越精确。一对客户/服务器可同时进行多个不同的应用程序会话，而一个企业主干网又可存在数千个客户/服务器对，因此一个主干网级的交换式路由器必须具有极大的表容量，以便存储多达数百个第四层信息。路由交换机一般都不具备足以保存有关第四层数据流信息的大容量缓存。

四、交换式路由器的优势

交换式路由器具有第四层交换的能力，可以阅读第四层报头信息，由于第四层TCP和UDP报头都包含有端口号，标明了每个包中包含的应用程序协议，因而交换式路由器可依此完成在第四层上的控制功能，这会带来许多好处。

1、针对应用程序更合理的服务质量策略

真正的服务质量(QOS)策略应该能够对所有应用程序提供线速带宽和低延时，满足网络中所有通信流量的需要。当交换机的某一个输出端口发生过载以及内部缓冲区被写满时，服务质量应当有优先权的规则，以便对网络流量排定优先次序。

交换式路由器允许对应用层流量设定服务质量策略，从而使用网络管理人员能够对主干网的带宽使用进行完全控制。在第二、四层交换中，服务质量策略仅能做到控制基于源一目标地址的网络流量。对第四层使用基于不同应用程序的服务质量策略，则意味着个别客户机与主机的应用程序对话也可以设定优先次序，这样的QOS策略会更合理、更全面。

2、基于应用层灵活、高效的网络安全措施

传统路由器出于对公司网络和数据库的安全需求，使用安全过滤器和访问控制列表控制不同的访问实现。基于软件处理导致的一个后果是，一旦启用安全过渡器，中央处理器在每个包上需要执行的指令大大增加，这会导致路由器性能的大幅下降，例如，在某些路由器中设置一个DNS过滤器将可能使性能下降70%。

而交换式路由器与安全特性有关的性能损失则小得多，当包括安全性在内的所有高级特性被激活时，交换式路由器还能提供线速性能。在交换式路由器中，数据包是在特定的ASIC中进行处理的，由于捕捉到了源和目的的端口信息，所以应用层安全和线速性能是可能同时实现的。例如，网络管理员可根据用户的应用程序来控制用户对公司的信息访问，而不是禁止所有用户访问某一特定应用程序。这使网络管理员拥有了更多的灵活性和对公司网络更好的控制能力，并使桌面机能够选择使用更多的应用程序。

路由与交换论文 篇3

一、一个原则性的建议

在对思科路由器或者交换机的IOS软件进行升级之前，应当将原来在思科闪存中的软件复制到TFTP服务器等网络设备上进行备份。以防止新的映像文件坏掉或者烧毁而不能够正常运行。

这个原则性的建议是非常重要的。因为IOS映像文件就如同温室中的花朵，稍有不慎，其就会罢工。如：当在IOS软件升级过程中，把TFTP上新的IOS软件映像复制到路由器的闪存中，如果闪存的容量不够。就会覆盖掉原有的IOS映像。此时，若万一新版本的IOS软件映像有问题，则以前的IOS软件因为已经被新版本覆盖掉，无法恢复。就会导致路由器的启动故障。若事先已经对旧版本的IOS软件进行了备份。当出现了这种问题的时候，只需要对其进行简单的恢复作业即可。

二、IOS软件备份与恢复的一些准备作业

在对IOS软件进行备份或者恢复之前，我们网络管理员必须先做一些准备工作，以保障这些作业能够顺利进行。通常情况下，网络管理员需要验证四项任务。

1、要确保路由器等网络设备与网络服务器连接的正常性。如果路由器不能够顺利访问TFTP等类似的网络服务器，则这个备份或者恢复根本无法完成。这是因为路由器等网络设备与普通的PC毕竟有所不同。在路由器等网络设备上，没有足够的空间来保存路由器IOS软件的备份文件。也就是说，要对路由器的IOS软件进行备份，必需进行异地备份。这就必需要求路由器等网络设备能够顺利访问企业网络上的服务器。

2、要确保网络服务器有足够的空间用来保存IOS软件备份。虽然IOS软件一般不会像Windows操作软件那么庞大。IOS软件备份通常情况下不会超过100M。不过。为了安全方面的需要，在对IOS软件进行备份之前，网络管理员还是需要确认一下。看看保存备份文件的网络服务器上，是否有足够的空间可以使用。

3、需要验证所需备份的IOS文件名与路径。通常情况下，思科交换机等网络设备的IOS软件是存储在闪存中的。但是，在一些特殊的应用情况下，路由器可以从远程TFTP服务器上运行IOS软件。故网络管理员在备份或者升级IOS软件之前，需要先确认一下当前需要备份或者升级的路由器运行的是哪一个IOS软件。

4、若在恢复IOS软件的时候，需要验证其需要使用的IOS软件是否被保存在TFTP服务器的默认路径下。这项任务非常重要。因为在通常情况下，从TFTP服务器把IOS软件恢复到路由器的闪存中的时候，其会把TFTP服务器默认路径下的IOS软件复制到路由器的闪存中。如果TFTP服务器下没有可用的IOS软件的话，则这个恢复作业就会以失败告终。

只有以上四个作业验证无误的时候才能够做接下去的工作。

三、验证闪存

正如笔者所说的，思科路由器等网络设备在大部分情况下。其采用的是闪存中的IOS软件。这也是思科官方的推荐配置。所以，无论是备份IOS软件，还是恢复或者升级IOS软件，必须要先对闪存中的进行验证。

如：当对闪存中的IOS软件进行恢复或者升级的时候，就需要验证闪存是否有足够的空间用来保存新的映像文件。由于不同版本的IOS软件其所需空间有所不同。所以在对IOS软件进行升级的时候，这个验证就变得非常的重要。

为了验证闪存中是否有足够的可用空间，网络管理员可以利用showflash命令来查看。这个命令会显示路由器等网络设备当前IOS软件所使用的内存数量。同时。还会显示是否有足够的空间用来容纳当前映像文件和新的映像文件。正如前面笔者所说的。如果没有足够的空间同时容纳已有的和网络管理员想新使用的映像文件，则原有的映像文件将会被删除。这是非常危险的。

另外，在某些路由器版本中，还可以使用showversion命令来更加精确地显示闪存数量。但是，网络管理员要清楚，这两个命令还是有所不同。前者会显示出闪存中所有的文件名字。而后者只显示当前路由器等网络设备在使用的文件名。如果路由器的闪存比较大，其同时有多个版本的IOS软件。而网络管理员只需要备份路由器当前使用的IOS软件的话，就可以利用后者，来确认路由器当前使用的IOS软件。不过，通常情况下，路由器的闪存中往往只会保存一个IOS软件的版本。这主要是因为闪存的空间往往不会很大。

四、进行IOS软件升级或者恢复作业的额外提醒

虽然说IOS软件升级与备份作业大同小异。但是，因为其IOS软件恢复直接关系到路由器的运行，所以，对于IOS软件升级作业，笔者还是要多说几句。

1、如：网络管理员把TFTP服务器上的备份文件复制到路由器的闪存中，如果两者文件名字相同的话。则网络管理员会被询问是否需要覆盖前一个IOS文件，即路由器闪存中的IOS文件。所以在软件备份的时候，不更改备份软件的名字，就非常重要。因为此处的提醒，可以告知网络管理员，是对现有IOS软件的备份还是对其进行升级。

2、IOS软件恢复后，需要重新启动后才会生效。也就是说，网络管理员将备份文件复制到闪存中之后，如果文件因为被覆盖而遭受到损坏的话。路由器不会马上提醒网络管理员。只有下次启动路由器时才能够发现。所以，网络管理员需要小心使用软件恢复功能。因为路由器缺乏相关的自我检测功能。如果恢复或者升级不成功的话，则网络管理员只有通过ROM监控恢复来恢复IOS软件。这不是一个很好的处理方法，网络管理员应该尽量避免这种情况。另外，如果正在加载一个新IOS文件，并且闪存中没有足够的空间同时存储新的文件与已有的文件，路由器将会询问在将新文件写入到闪存之前是否删除闪存中的现有内容。在网络管理员选择是之前，一定要确保已有的文件已经备份，并且不会影响到路由器的后续运行。毕竟无论在升级还是在备份的过程中，首要的任务就是要保障路由器等网络设备的正常运行。

路由与交换论文 篇4

关键词：CDIO教育理念,路由交换技术,课程教学

在高校网络工程专业中,路由交换技术是一种核心教育内容,其所涉及的理论原理、教学概念以及实用技术等内容十分繁杂[1]。而由于该技术的掌握需要通过大量的实践,仅有理论基础无法完成该技术的学习,所以应为学生创造有效的实践锻炼平台。然而,当前在教学过程中不可避免的出现诸多问题,以下述几种最具代表性。

1 课程教学存在的问题

1.1 缺乏实践体系

课程教学内容一方面要为学生奠定坚实的理论基础,另一方面还要提供丰富的实践锻炼资源。而从当前教学成效来看,无论是在理论或者是实践等方面,教学内容都缺乏严整的体系,无法形成完整的理论系统。以知识点为中心的教学方式,虽然有助于学生对概念内容和技术原理进行深入透彻的理解。但在知识点的串联和整体理论结构体系的创建上仍有所不足。对于现实网络工程中所存在的问题无法针对性的给予有效的解决措施,致使理论与实践相脱节[2]。

1.2 教学方法陈旧

在高新知识技术领域所采用的教学方法仍然局限在传统课堂教学当中,这是导致教学效率不高的主要原因。一味强调教师的引导作用而忽略学生的主体地位,无法学以致用。且当前教学模式尚未从听中学向做中学进行转变,孔洞的理论灌输,导致教学效率十分低下[3]。此外,没有足够的工程项目作为课程实践的背景,这些虚拟出来的背景一方面无法与现实背景起到相同的教学作用,另一方面也无法促使各部分知识点内容相互联系,不利于教学体系的构建。

1.3 教学实效性差

作为现代网路工程技术,其教学应该围绕如何解决问题展开,而不是将所有精力都放在理论教学之上。理解知识内容只是教学的一方面,解决实际问题才是教学的最终目的。可当前教学环境下,教育工作者与学校管理者对此的认识都存在不足。无法将理论课程内容与教学实际功用联系起来,无法就实际问题进行解决,也无法真正意思上在学校环境中培养网络工程技术人员。

2 基于CDIO教育理念的路由交换教学措施

在传统教育中引入CDIO理念,首先需要为教学师生创造良好的实践条件,创造现实工程实践背景。以下即针对工程案例引入过程中所应注意的相关事项进行深入分析。

2.1 选择工程项目背景

CDIO教学需要以实际背景案例作为依托,只有将实际工程背景融入到工程项目当中才能确保学生所学内容能够真正解决现实问题,才能保证对学生的技能训练始终是以现实问题的解决为导向的。此外,由于网络工程问题的解决方法多种多样,其问题也十分繁多冗杂。因此,在实际工程项目背景中,能有效调动学社的积极性和自主探究的兴趣,甚至提出一些新颖观点和比较有特点的解决措施。从而深化理论学习成果,强化学生技术水平和经验水平。

2.2 调整项目工程背景

实际网络工程问题的复杂性极高,对技术水平、细节处理能力以及操作严格性等方面均具有严格的要求。其中大部分内容无法与教学内容相契合,其理论和解决难度已经超过学生的接受水平和能力。此外,对大型网络工程而言,路由交换技术中部分核心内容并不能向外界透露,对教学题材的选择也造成一定程度的干扰。而工程师通过多年深入学习和经验累积所获得的技术,也不是学生和教师在一朝一夕之间通过网络工程模拟背景下的操作就能学习掌握的。因此,在具体项目工程案例的选择和调整上,都需要教师进行自己甄别和删选。

2.3 加强理论教学和实际工程之间的联系

教学过程中学生与教师必须进行亲身演练并进行训练指导,所以教学在空间和时间上应该减少限制,以确保学生的实践训练和课堂教学水平能达到相应标准。高新技术课程尤其是路由交换技术中,所有原理和概念的教学都需要以交换机和路由器等基础硬件设备作为依托。而其他各种不同的教学内容也需要不同的网络硬件环境进行支持。所以在具体教学中,应该完善基础设施,并将之引入课堂内。传统模拟器教学所需的采购费用和维护费用相对较少,可若全套购入相关物理设备,则所需花费的资金更多。在学校基础建设环节中,应一方面加强物理设备的完善程度,另一方面保持模拟器的先进行。从而在不同的设备运行环境里运用不同的教学方法,兼顾经济性和教学效率、

2.4 对教学方式进行改革

基于CDIO理念下的教学更加注重与实际相联系,因此应该对传统教学方式与方法进行改革。在路由交换技术的教学改革中可将校园网络建设的相关内容引入,或者与校外企业联合,展开项目工程设计维护,通过工程实践提高学生理论知识的掌握程度,并积累网络工程处理的相关经验,为进一步深造和将来就业创造良好的基础。而校园网络的建设所属权归学校所有,在建设过程中网络技术的应用都能为师生教学创造很多的空间和余地。此外,由于国家为学校调配的资源比较丰富,而相关的限制因素和条件比较少,所以应该将校园网络建设作为首要选择,以驱动学校的网络技术教学。

而公司企业的网络建设在技术上的难度较高,从建设目的上看相关的限制内容较多。能为学生实践所提供的空间和余地较少,因此应作为辅助选项。在具体教学中将两方面网络工程实践背景并行考虑,从多个角度提高教学效率。

2.5 更新教学组织形式

传统教学组织形式无法适应CDIO教学理念,在CDIO理念下的路由交换技术教学应该将世纪网络工程流程作为课堂教学流程,从而真正将实践纳入教学体系当中。例如,在校园网建设过程中,首先要让学生对项目背景有一个大致的了解,而后结合本校学生宿舍、教学楼、图书馆等建筑的分布状况,确定不同区域内的路由及交换方式。而后总结这些建设相关需求,充分利用已经学到的技术操作方法和理论知识,让学生对具体问题予以解决。若遇到解决不了的困难,教师可从旁协助,并引导学生去图书馆和网络上搜集资料信息。在自主探究与师生讨论中解决问题,实现学以致用的目的,并让学生积累相关经验。

综合利用各种教学手段,如分组操作讨论以及组间评比等方式,从而提高教学效率。在整个教学组织过程中,教师所针对的仅仅是对教学内容及相关知识点的原理进行剖析,并在典型问题的解决方法上为学生提供思路,并做适当延伸。尤其是在运行调试、设备配置,以及拓扑结构设计和需求分析等方面,在予以针对性指导的同时,对学生学习效果进行综合的评价,实现在做中学的教学目的。

3 总结

路由交换技术教学在网络工程中属于核心内容,传统的教学方法和教学组织形式无法适应时代与技术的飞速发展。而通过引入CDIO教学理念,将教学过程纳入现实网络工程框架之内,从而提高教学的实效性,加强教学理论与实际技术之间的联系。从而为社会培养更多的实用型人才,对现代化建设起到一定程度的推动作用。

参考文献

[1]吴建胜,孙良旭.基于CDIO教育理念的路由交换技术课程教学改革与实践[J].中国冶金教育,2015,12(3):21-23.

[2]杨晓英.基于CDIO的《路由交换技术》课程改革实践与研究[J].湖南工业职业技术学院学报,2015,12(2):90-91.

路由与交换论文 篇5

集线器：以前10M共享式以太网专用，现在用得比较少，只工作在物理层，端口与主机之间使用半双工通信，一般来说无论物理连接是总线型还是星型，它的逻辑连接都是总线型的，只要其中一台主机发出信息，集线器会把信息复制给其他的所有端口主机，集线器也被称为多端口中继器，连接到一个集线器的所有主机共享一个冲突域，所谓冲突域即本来不打算发送给所有主机，但经过集线器之后所有端口都会收到信息，即共享一个冲突域，此时若有其他主机发送消息，就会发生冲突并拥堵，集线器可以当作中继器使用进行网络长距离的中继，但这样会导致冲突域的扩大，下面还会谈到这个问题。

二层交换机：二层交换机用于100M交换式以太网比较多，工作与数据链路层，具有MAC列表，根据端口映射进行通信，可以同时进行多路通信独享带宽而互不影响。端口与主机之间使用全双工通信，二层交换机有分割冲突域的作用，如下图：

则上图有4个冲突域，如果中间设备为集线器hub，则为一个冲突域。

路由器与三层交换机：路由器有分割广播域和冲突域的作用，每个端口应该属于不同的广播域，当然也可能出现单臂路由，即一个路由以太网端口分成两个子逻辑接口来分割广播域，广播域即有意识地向本网内的所有主机广播。对二层交换机来说没有arp的概念，就像在一个不跟外界通信的局域网，使用二层交换机足以，利用交换机的mac列表就可以跟局域网内的主机进行通信，

而一旦两个不同的子网主机要通信，或者局域网的主机想连入广域网，或者不同vlan的主机要互相通信，此时就要为两个不同的网络配备中间的网关，一般来说可以使用路由器或者三层交换机达到此种目的，但需要知道的是三层交换机不能互联局域网和广域网，原因无他，因为三层交换机没有那么多类型的端口，虽然端口数量比路由器多得多。拿vlan通信来说，路由器两个端口应该连着不同的vlan，如果想扩展主机数量，应该在路由器端口外联二层交换机再连主机，而对于三层交换机来说，由于以太网端口很多，所有主机直接连接在端口上并划分进某个vlan(可以不根据物理位置），这里需要注意的是一个端口可以属于不同的vlan，一个vlan当然也可以包含多个端口。

碰撞槽时间：这个概念出现在共享以太网中，是一个确定有多少设备可以共享网络的重要参数。碰撞槽确保当冲突发生时，将在最小帧传输时间内检测到。以太网速度为10M，100M时，碰撞槽时间为以太网最小帧传输时间即64*8bit=512bit时间。而速度为1G时，碰撞槽时间为4096bit时间。如果发生了冲突将在第一个碰撞槽时间内检测的。碰撞槽时间包括信号沿电缆和集线器传输的时间，用于定义网络电缆的最大长度和共享介质以太网网段所能使用的集线器个数。因为集线器个数越多，时延越大，有可能双方同时发信息了，但距离远时延大导致没有检测到，相当于集线器扩大了冲突域，就会导致冲突的发生，即CSMA/CD在这里不起作用了。

就时延来说 线缆<集线器><交换机><路由器>

局域网中路由交换技术研究 篇6

【关键词】　路由技术；整体性能；优缺点

路由技术是构成虚拟网络必不可少的部分，而选择路由技术的正确与否直接影响着整个网络性能的发挥。所以网络设计者及生产商非常重视路由技术的研发。

1　路由技术

目前共有3种交换路由方法：①最保守的技术，它简单的结合了交换机（第二层）与传统路由器（第三层）；②利用桥结构的多层交换机对数据进行不同节点的交换，从而实现数据的LAN虚拟功能；③应用全新的交换结构。即使用边界交换机与路由服务器相结合[1-2]。路由服务器只有当目标节点在地址表中找不到自身地址时才会被访问，此时服务器会返回正确的地址给交换机，交换机再进行缓存以防备用。

2　路由技术间的比较与分析评价

由于交换技术在三种路由器间有不同特点，所以笔者从4方面进行了分析，旨在为设计人员在设计路由时提供参考意见。

2.1网络规模

利用路由器进行组网时，网络规模的大小起着决定性作用。规模小的网络适合使用交换机与传统路由器相结合的技术，这种技术既经济又实用。当网络的规模不断扩大，主干网与虚拟LAN也不断扩展，此时保守的交换法不再具有优势。而多层交换机的桥式方法过滤性能及安全性较好，还可以减少主干网数据的传播量，减少部门和工作组间路由器的使用量，所以更具优势。同时路由服务器和分布路由器也适合在大型网络中应用。

2.2延迟

设备在转发数据前处理作业的能力与网络延迟大小呈反比，而网络延迟关系整个网络性能的高低，因此需提高作业能力，以降低网络延迟。第二层不用路由器而选择桥式结构正是基于这点考虑。如在执行MAC地址寻找时，64字节的信息包延迟时间不超过100微妙，而使用路由器会加大头标的寻找力度并执行更多的算法，这就增加了信息包的延迟时间。而这种保守方法在同一交换机进行交换时，时间性能较好，但在通过路由器交换给不同交换机的时效较差，所以节点间数据应在同一虚拟网络的MAC层进行交换。但分布式技术却可以在协议网间进行信息传递，这就克服了传统路由器的瓶颈[3]。同时路由服务器只会在边界交换机寻找地址无果时才会被访问，而后出现延迟，但这种情况很少见，因为交换机在一般情况下会在缓存地址中进行目标地址的寻找，然后信息包直接被转发，而在此时产生的延迟基本同于MAC层的延迟。

2.3路由器管理

当企业的网络扩大时，管理人员会对路由器进行重新配置，但分布式路由对人机界面的管理开销、交换表及路由的数量会呈现指数式增长。为了克制这一缺陷，厂家一般会采取如下防治措施：在控制台中心应用交通管制，并在网络中进行自动传递，省略逐一配置过程。另外在人机界面增加图形，利用服务器的管理能力，通过配置一个服务器使整个虚拟网络的服务质量得到提升，而且路由服务器可以使管理人员制定透明化的交通管理对策或进行改变，无需考虑用户端种類。

2.4组网价格

进行组网时还需考虑价格因素。保守方法的组网价格最便宜，路由服务器居中，分布式技术最高。若网络规模不断扩大，保守法和路由服务器进行组网时，端口的价格会随着数量的增多而下降，但分布式的组网不具有规模效应。

3　ATM主干与路由器的连接

目前，ATM与路由器的交换还没有统一标准，但有几种常用的连接方法。如将虚拟网中的数据通过令牌环或以太局域网传送到路由器（带有ATM接口），但这种方法会使整个网络的性能过于集中，网络风险也过于集中。在较多方法中，建立LAN与ATM间的直接连接是行之有效的方法，该连接利用每个LAN交换机的ATM接口，且不与路由器进行数据交换[4]。但这只存在同一网络中，若进行异网数据的传递，还会受到路由器的限制。ATM传送传统交通有两种标准：①用ATM论坛进行LAN仿真；②用IETE制定IP　Over　ATM标准。LAN仿真能够保证令牌环和以太数据在ATM网上进行正常运作，也不对人机界面和应用程序作出改变。而IP　Over　ATM　中的ATM数据在IP网络运行，并未完全解决不同网络间的数据传递问题，还依旧需要设置路由器，而且还要进行信元与信息包间的转换，大大降低了数据运行的效率。为了解决路由器瓶颈，ATM论坛制订了新的标注—MPOA（多协议传输标准），它能够解决IPX/SPX、IP、和Apple　talk等在ATM上的传输。MPOA的数据在不同网络间依据网络层的IP子网地址等数据进行传输，不再使用外部路由器。

4　结论

通过对路由器组网规模、延迟、管理、价格及其与ATM的连接进行对比分析，发现网络规模决定着路由器的组网形式。而网络延迟关系到整个网络性能的高低，所以要利用交通管制、服务器、ATM与路由器的连接进行科学合理的设置，从而提高虚拟网络的管理能力及运行效率。

参考文献

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[2]梁艳，曾碧卿，唐华等.路由交换技术课程教学改革研究[J].中国教育技术装备.2011（12）：33-35

[3]王艳娜.利用路由交换技术构建安全有效的园区网[J].网络与信息.2011（1）：28-29

[4]张玉军，吴建胜，孙良旭等.对《路由交换技术》课程教学改革的探索与实践[J].中国科教创新导刊.2010（7）：183-183

作者简介：王雅婷，女，（1983.9-），吉林长春人，任职于中国联合网络通信有限公司长春市分公司，本科，研究方向：通信交换技术

路由与交换论文 篇7

高校课程建设是教学基本建设的核心部分, 是实现人才培养目标的基石。课程建设的质量直接反映出课程教学水平, 影响着学校的教学质量和人才培养目标的实现。进入21世纪以来, 应用型本科教育为实现与老本科院校和高职高专院校的错位竞争, 新建本科院校在重新审视办学定位的过程中提出举办应用型本科教育。当前, 应用型本科高校课程建设遇到了两大问题。一是培养什么样的人, 学生的知识、素质、能力内涵尚未完全明晰, 导致课程目标不是很明确;二是课程缺乏科学理论的指导, 对课程观没有清晰的认识, 造成课程特色不甚鲜明。本文将着重探讨应用型本科院校通信工程专业中最为重要的一门专业课程"现代交换与路由技术"对该专业人才培养和课程建设的重要意义。

1、当前通信网络课程教学以及人才培养定位方面存在的问题

目前应用型本科院校通信工程专业在通信网络类课程教学以及人才培养定位方面存在着较多的问题:

(1) 理论知识较为单一。目前传统的通信网络课程教学中, 主要传授通信原理中的相关知识, 这些内容过于关注于理论知识的讲解, 单纯地侧重于传统交换例如程控交换的讲解, 而这与当前工程实际应用领域偏重于分组IP网络的实际环境有一定差距。

(2) 教学方式以课堂传授型教学为主。教师在教学内容上往往强调认知层面的记忆和理解。这必然导致学生在学习相关知识过程当中缺少实际的动手能力, 无法将所学内容应用于实际。

(3) 课程内容方面较为陈旧。当前通信网络类课程的主要内容仍然集中于程控交换、传统局域网技术;对较新的网络通信技术涉及不多, 诸如IP交换、MPLS交换、软交换、NGN SIP协议的讲解仍然较为缺失。

(4) 人才培养方面过于强调知识的系统和全面化, 忽略了学生动手能力的培养, 一些学生甚至没有实际动手接触过交换机与路由器等设备;而当前的人才竞争导致对学生掌握知识的要求愈来愈高, 最受用人单位欢迎的是既有扎实理论基础又有较强动手能力的人才, 因此学校当前的人才培养目标与社会需求有点差距, 人才培养定位有待微调。

2、"现代交换与路由技术"课程建设的内容与定位、意义

针对上述问题, "现代交换与路由技术"课程的提出可以很大程度上克服当前应用型本科院校通信工程专业在通信网络类现有课程的不足之处。《现代交换与路由技术》课程是通信工程专业的最主要的专业基础课之一, 该课程是在通信工程专业原有课程"程控交换"基础上结合最新通信技术发展趋势---软交换与路由技术所提出的。课程中所涉及到的一些基本概念和基本方法、技术覆盖该专业的四年课程学习中, 有的贯穿在今后的工作中, 因此《现代交换与路由技术》为通信工程专业的学生必须认真学好的课程。只有学好这门课程, 才能为学习后续课程打下良好基础, 否则将严重影响后续课程的学习。通过以《现代交换与路由技术》课程为中心, 可以带动前期课程 (如《计算机网络》、《网络协议》等) 和后期课程 (如《现代通信网》、《信息处理技术》、《移动通信》、《光纤通信》等) 的全方位建设, 整体推进通信工程专业培养平台的提升。《现代交换与路由技术》课程设计的许多环节涉及到学生在四年大学学习的过程中所学到的其他科目的原理技能的运用, 诸如综合布线、网络拓扑设计、协议配置、指令的配置调试、VLAN子网归划、CISCO设备的配置和使用等。围绕《现代交换与路由技术》课程设计, 可以在一个集中的环境下要求学生综合运用大学所学的主要知识技能和开发方法, 是一个培养、锻炼学生综合科研能力和动手能力的最佳平台和切入点, 也是通信专业落实我校应用型人才培养策略的途径。

2.1 课程建设的内容

该门课程与以往通信网络类课程有着很大的不同, 可以说本课程融合了传统交换与现代交换与路由技术, 内容丰富、知识面紧跟当今通信领域的前沿技术。围绕《现代交换与路由技术》课程的建设, 可以要求学生重点掌握如下内容:

(1) :能根据所学课程中的基本理论和技术利用路由器与交换机独立设计出各种网络组件;

(2) :能综合微处理器 (例如8/16/32位CPU) 设计出程控交换的中间构件, 以达到综合通信网络的相关原理, 整合出简单通信系统的目的;

(3) :能熟悉各种基本的典型调制/解调方式, 并能适当加以外围功能扩展, 以达到创造性的设计、开发符合实际需要的通信方式和手段的目的;

(4) :能紧密围绕《现代交换与路由技术》的基本理论, 并能结合后续通信与网络技术方面的课程, 围绕电路交换、分组交换、报文交换、静态路由、动态路由、内部路由 (RIP、OSPF、IS-IS、EIGRP) 、外部路由 (BGP) 、子网规划、软交换等方面的内容, 多方位培养学生对通信技术的理解和实际运用能力;

(5) :能在综合设计交换系统例如VLAN的基础上, 对系统中存在的各种不同的实际现象, 通过分析系统, 做出合理、科学的判断和推论, 以进一步加深对分析通信系统的方法的运用和掌握;

(6) :能通过在构建网络通信交换系统过程中运用其他学科领域的相关知识和相关开发工具, 进而达到横向联系其他关联学科的目的, 培养复合型知识体系结构;

(7) :能通过开放式、富有创新气息的实验环境, 培养对通信专业广泛的兴趣和爱好, 通过掌握实验室的CISCO交换机和路由器、网络仿真软件BOSON、NS2、SSFNet等造就高素质的通信专业的人才。

2.2 现代交换与路由技术课程定位及意义

本课程的定位主要集中于两个方面:

(1) 为了适应通信网络技术的飞速发展, 要求这门课程的讲授不同于一般的专业课程, 必须密切关注通信网络技术发展的最新动态, 随时更新教案内容。比如将NGN中的关键支撑技术IPv6技术和流媒体技术等内容均纳入授课内容。

(2) 以通信设备制造商和电信运营商的需要为导向, 以工作实际工程领域的环境为要求, 要求学生对主流设备诸如Cisco、华为、锐捷网络等均有较好的掌握, 同时有所侧重地选择内容来重点讲。例如软交换和IMS都属于NGN的范畴, 都遵循NGN的基本思路和网络架构, 均采用承载与控制分离的思想, 均基于IP承载, 设计理念一脉相承, 属于向NGN演进的不同阶段, 所以在课程教学时可以增加对这部分内容的讲解而通常这些是被现有的通信网络教材所忽视。

现代交换与路由技术课程的推广势必对现有通信工程专业网络通信类课程产生一定的创新与推动作用, 本课程内容涵盖广泛, 课程之间的关联性较强, 为学生提供了建立综合知识体系的途径, 并孕育了复合型知识应用的手段, 通过以《现代交换与路由技术》为中心的课程群的建设, 可以提供一个清晰的、综合性强的培养高素质工程技术人员的教学和实践平台, 是落实应用型人才培养方针的极佳的切入点。《现代交换与路由技术》课程本身也是一个多方位综合技术的载体, 在继承传统程控交换技术的基础上发展了最新的软交换VOIP、SIP及RIP、IS、EIGRP、OSPF、BGP等最新的路由技术。与相关课程甚至其他学科的课程都存在知识上的相互关联性, 可以在一个开放但又具有较强理论、逻辑关系的, 多方位延伸的平台上, 带动课程群的的整体教学、实验和科研水平的提高。

3、结果与总结

目前该门课程已经在本校的通信工程专业开设2年, 通过2年多的教学改革实践, 我们已经建立起了以思科交换机、思科路由器、防火墙、捷辉软交换综合实验系统为主的现代交换与路由实验室, 把教师讲授与学生动手研究能力相结合, 促进教学手段改革来提高学生素质;力求课程教学内容与现代通信网络技术的社会需求紧密结合, 培养学生分析问题、解决问题和创新思维能力。积极和用人单位合作, 使得学生毕业能很快适应实际工作的要求。从2010届、2011届通信工程毕业的就业情况看, 就业率高, 就业质量好, 基本达到了教学改革预期的目标。

摘要：分析了目前高校通信网络课程建设和人才培养中的不足, 提出从教学手段、课程内容以及课程定位三方面进行相应的改革。通过两届通信工程专业通信网络课程的教学改革实践的效果看, 达到了预期的目标。

关键词：通信工程,课程建设,人才培养

参考文献

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[2]伍佑明, 杨国良, 丁圣勇.IPv6技术及其在移动互联网中的应用[J].电信科学, 2009 (6) :18-23.

[3]尹浩, 林闯, 文浩, 等.大规模流媒体应用中关键技术的研究[J].计算机学报, 2008, 31 (5) :755-774.

路由与交换论文 篇8

关键词：交换机与路由器,一体化教学

交换机与路由器技术课程是计算机网络技术专业中的核心课程, 学生对该课程内容的掌握程度, 直接影响了其是否能成为一名合格的网络技术人才, 探讨如何让学生很好地掌握好这门课程, 意义深远。

一、理论与实践结合

在中专专业学校的课程教学中, 部分教师课堂教学中不太强调理论或实操的有机结合, 教学中要么只讲理论不做实操, 要么只搞实操不讲理论。对于《交换机与路由器技术》这门课程而言, 因实际工作环境的不同, 要求在配置交换机或路由器的过程中具体情况具体分析, 没有理论的支撑, 是不可能根据实际环境完成配置的, 因此在教学过程中, 务必需要理论与实操有机结合, 实现知识实用化、项目实际化, 否则学生将难于理解, 无法达到良好的教学效果[1]。

理论与实践比例分配方面, 讲求合理性[2]。如果在教学之初先花费了大量的时间长篇累牍地对其中的一些理论知识, 工作原理等进行讲解。自以为坚实的理论基础有利于学生对课程内容的理解, 甚至能促进学生深入掌握交换机与路由器的关键技术, 然而事实告诉我们, 以中专学生的基础现状, 往往是事与愿违的, 学生根本无法理解所谓的动态路由协议、多实例生成树协议等复杂的概念。教师讲授越深入, 学生越迷惘, 根本达不到教学目的。但如果认为中专生文化基础相对薄弱, 课堂教学只需搞实践不需讲理论, 势必影响学生今后的专业发展。一个连VLAN工作原理与划分意义都弄不明白的人, 很难相信他在以后的工作中能将企业的网络管理好。根据中专生的学习特点, 教师在教学的过程中务必要求学生熟练完成规定的实验任务, 对于理论部分, 应该将相关的重要的基本知识进行通俗化处理, 再进行传授。可采用案例教学法将理论教学与实践教学有机的结合在一起, 增强学习的趣味性, 使枯燥的理论知识通俗易懂, 让学生在完成操作的过程中理解知识的内涵[3]。如在讲授交换机配置中的生成树协议这部分内容时, 应该重点让学生掌握懂得在什么情况下使用生成树协议以及熟练使用生成树协议的配置命令, 而至于交换机如何实现实成树、什么根桥、根端口等复杂的原理概念, 只需用一些简单通俗的比喻扼要说明即可。值得一提的是, 理论与实践教学的开展在课堂上应该是相辅相承的, 应该是相互结合而不是独立分离的, 采取教、学、做的一体化教学模式, 在做中教, 做在学, 这样的教学效果才是最佳的[4]。总体而言, 在安排课程内容时必须有所取舍, 实践重于理论这个原则不能变, 根据多年的教学研究, 实践与理论比例约为4:1时教学效果较佳。

二、模拟与真实操作相结合

《交换机与路由器技术》这门课程的开设已经有相当长的时间, 可以说是伴随着计算机网络技术这个专业而诞生的。早期由于实验设备昂贵的原因, 相当多的学校无法购买足够设备来让学生进行实操, 因此, 在课程教学时是基于模拟器来完成的, 也就是所谓的学生的实践操作部分完全利用各种交换机与路由器的仿真模拟软件来实现, 如常见的模拟软件boson、packet tracer等, 学生没有对交换机以及路由器等网络设备进行过真实的配置。但随着近年办学条件的改善, 许多学校已经建立实际的网络实训基地, 具备了基本的实验条件。对于前者, 采用仿真软件来教学, 实属无奈之举, 因为毕竟是模拟, 不能完全体现真实交换机与路由器实际的工作情况, 况且目前软件功能也有一定的缺憾, 并不完美, 故建议这种情况的学校完全有必要至少买一套设备进行演示, 让学生在头脑中有一个具体的概念, 实在不行带学生到学校的网络中心参观也可。

那么建立了网络实训室后, 是否就完全采用真实的网络设备配置, 而不需要模拟仿真软件了呢?答案当然是否定的。根据多年的教学实践, 对于这门课程, 就算有了更完善的设备环境, 也应该模拟与真实操作相结合, 原因有三:

1、方便教学组织。

采用教、学、做一体化教学模式时, 重点是学生的做, 但由于交换机与路由器技术这门课程的特殊性, 牵涉到电脑接线、交换机摆放、设备配置、设备维护等环节, 若“教”的过程不好, 课堂秩序随时会变成一团糟, 甚至问题繁多, 事倍功半。这些在一些开放式实训室中更是体现得明显, 就算有的实训室配置了一些设备厂商开发的教学管理系统, 如目前职业学校网络专业较常用的神州数码网络学院 (netcollege) 系统, 虽然方便了设备的管理与维护, 但对于中专专业学校的学生来说, 直接进行交换机与路由器配置操作依然会存在着各种各样的大小问题, 与模拟操作不同的是, 许多学生一旦硬件操作调试出问题求助老师, 教师便要花费大量时间来查找原因, 同时多人有问题便会造成教师分身乏术, 因此, 有必要先让学生在模拟系统中先行进行配置测试, 成功了, 理顺了整个实验过程, 再实实在在的对交换机与路由器进行配置, 这样教学效果会更好。

2、解决现实设备的不足[5]。

对于一些简单的实验, 如教学初期的实验, 只用到一两台设备的, 一个班几十人下来, 或许还能分配每人一个工位, 但随着教学的深入, 实验的复杂性加强, 后面的实验动辄就需要多台设备, 如部分实验常会用到三四台交换机与路由器, 对于这种情况, 现实的设备数量几乎是不可能满足几十人同时有设备使用的。如一个相对较简单的“跨交换机相同VLAN间通信”实验, 也需要每个学生两台交换机, 算起来40人的话也要近百台交换机, 这对实验室的设备提供显然难以实现的。有人会说, 可以让学生分时操作或合作实验呀, 但现实的教学情况告诉我们, 这种方法对中专学生来说, 效果会大打折扣。因此, 可以利用仿真软件与真实操作结合的方式, 让部分学生在真实操作时, 另一部分学生不至于无所事事, 可以采用模拟仿真的软件配置, 然后再进行轮换。这样做的好处是不仅解决了现实设备不足的情况, 也迫使学生把每个实验做了两次, 加深了学生对知识的理解, 对配置操作更加熟练。

3、兼顾多种品牌的教学设备。

目前国内市场上所采用的交换机与路由器品牌众多, 大品牌主要有思科、华为、锐捷、神州数码等, 而学校在建设实验室场时, 为了教学的方便, 只能采取其中的一种设备。而这几个品牌设备之间, 各自有自己的配置代码, 也就是使用的命令不一样, 虽然配置原理几乎一样, 但不同厂商之间的设备配置代码依然会有至少20%左右的差异, 这就给教学带来了难题, 如果在校期间学校使用什么设备就只教学生相应系统的配置代码, 那么对学生出来社会以后的就业也是相当不利的。举个例子, 当学生求职于一间公司时, 发现公司所采用的交换机与路由器不是自己原来所学过的品牌设备, 总不能说自己不懂而放弃吧。因此, 采用模拟与真实操作相结合的方式, 实际上也无形中解决了这一问题, 使学生的学习内容更加全面。

总之, 为了追求教学效益的最大化, 采取理论与实践结合, 模拟与真实操作相结合, 是提高本课程教学效益的有效方式。

参考文献

[1]舒蕾, 马春文.计算机网络技术专业项目化教学的研究与实践[J].继续教育研究.2013 (3) :122-124.

[2]褚建立.交换机/路由器配置与管理项目教程[M].北京:清华大学出版社, 2011.

浅议软交换路由技术结构 篇9

国内各大运营商对软交换技术倾注了很大热情, 从2002年开始, 中国电信率先在全国进行了软交换试验, 随后中国联通也进行了全国范围内软交换网络的测试, 酝酿着采用软交换技术使分组话音从长途走向本地, 慢慢吹响了进军本地话音业务的号角。各运营商也着手进行了建设软交换商用网络的建设。目前, 各大设备商推出了软交换的解决方案, 但由于下一代网络是一个庞大的系统工程, 软交换大规模应用还受限于很多问题, 例如没有大规模的组网和运营经验, 标准和协议还在发展, 寻址、路由问题等。

随着下一代网络的日益壮大, 用户数量和软交换机 (SS:Soft Switch) 数量也将迅速增长。面对一个全国甚至全球性的庞大网络, 经济有效的路由技术已成为业界普遍关注的一个重要课题。

1 软交换路由技术存在的问题

1.1 用户定位与网络寻址。

软交换网络初期规模较小, 可以通过粗略的局码或区域号码配置出对端软交换机。但随着软交换网络规模的增大, 软交换机逐步增多, 路由信息配置逐渐成为繁重的负担。路由信息维护、个别地区改号和升位时, 网内其他所有的软交换机都要做设置, 这种情况下如果仍利用设备本身的数据库保存路由信息显然是不现实的, 必须考虑用更合适的寻址方式来有效解决用户定位问题。

1.2 不同软交换网络之间的路由互通。

一般来说, 软交换网络内部的路由互通策略无法直接适用于多个运营商软交换网络之间的互通, 原因如下:不同软交换运营商在其网络内部可能采用完全不同的路由策略, 如运营商A选择平面式组网, 而运营商B可能选择分级式组网, 若运营商A与B要实现互通, 则要求采用统一的选路方法, 或者直接在网间采用与具体呼叫协议无关的路由机制。某些软交换运营商可能希望屏蔽其内部网络拓扑结构以确保网络的安全性, 所以采用直接基于被叫地址信息的端到端路由方式可能就行不通了, 这时需要软交换网络内存在一台充当网关角色的软交换机, 呼叫首先被路由到该网关软交换机, 然后由它建立到被叫目的软交换机的路由。

由于软交换运营商彼此间网络规划的独立性, 处于互通关口的软交换机节点不可能了解对方网络内的所有路由信息, 且对方网络内部的节点路由拓扑变化很可能不会自动通知到本网, 因此采用直接寻址模式的情况下, 需要建立机制以实现路由的自动广播。

2 软交换网络的路由结构

定义一个软交换机所辖的区域为一个控制域。在路由结构设计中, 要进行控制域的划分, 多个软交换机不论采取何种控制区域划分方式, 都涉及到对网关设备的寻址, 即路由问题。路由结构可以分为三种方式:全平面方式、分级方式、定位服务器方式。

2.1 全平面结构。

所有的软交换机处于同一逻辑平面, 每一台软交换机均掌握全网的路由设置数据。因此任一软交换机的增加或减少, 都需要对所有软交换机的路由数据做出更改。全平面方式如图1所示。全平面的路由结构可以通过局号或区号配置出对端的软交换机, 因此该结构适合应用于先期规模较小的软交换网络。由于目前世界上所有软交换运营商的网络规模都很小, 所以他们均采用这种软交换机全互联的平面式路由结构。

2.2 分级路由结构。

对于软交换大网, 软交换机全互联的平面式结构将导致路由数据信息维护极其复杂, 因此可借鉴PSTN网的分层思想, 将软交换机划分为不同层次, 实现分级路由。和PSTN不同的是, 此时软交换用户面的承载仍是端到端的分组承载。可将软交换机划分为不同层次, 例如划分为省、大区或者国家顶级软交换等层次, 实现多级路由。软交换分级路由方式如图2所示。由于软交换机的处理性能和容量都比PSTN交换机有较大增强, 而且用户面不再需要分级转发, 所以路由层次与以前PSTN C1～C5的五级结构相比可以大大减少。一般来说, 可考虑将软交换网络分成区域服务与域间互联两部分, 类似于PSTN本地网和长途网的概念。区域服务软交换机是指在某区域范围内服务的软交换机。如一个大本地网内的服务软交换机, 只需了解本区域内的路由信息, 对于非本区域的路由, 该软交换机只需要把请求转发到与之相连的域间互联软交换机即可。区域服务软交换机重点在于为其所带用户提供丰富的业务。域间互联软交换机则负责软交换多个域间的路由功能, 如省间路由, 或者不同软交换网络间路由。当域间互联软交换机的路由数据过于庞大时, 可考虑将其分成多级结构, 如省级互联软交换机、大区级互联软交换机和国家级软交换机, 但所有域内服务软交换机仍是平面结构。为实现域间互联路由功能, 需要为域间互联软交换机配置相应的路由信息。一般情况下, 路由配置是静态配置的, 其特点如下:域内和域间路由信息分别保存。域间静态路由信息没有必要向区域服务软交换机广播或同步。区域服务软交换机只保留本身所带用户和区域内软交换机的路由信息。路由只需配置到下一跳软交换机, 这样可减少每台软交换机中的路由信息, 便于维护管理。同时, 运营商之间的路由只需配置到对方的网间互联软交换机, 没有必要也可能不允许了解到对方内部的路由结构。总之, 这种分层软交换机结构的静态路由方式沿袭了PSTN成熟的多级路由体系, 使每台软交换机的路由数据相对简单, 并使软交换组网的结构比较清晰。

2.3 定位服务器的方式。

由于IP网的特点, 一种观点认为软交换网络不同于传统的分层PSTN网络, “局向”等基本路由概念将不再有任何意义, 网络中任意一个软交换机设备都应能够直接定位对端设备, 避免IP网中呼叫信令的逐跳处理转发。这可通过集中设置的共享的定位服务器 (LS:Location Server) 来实现, 其路由结构如图3所示。

当某个地域的软交换机扩展到一定数量, 可考虑设置LS为本域内某组软交换机提供路由服务, 以便本域内软交换机间可保持彼此的路由信息以确保快速的呼叫建立。这时每台软交换机仅与特定的LS联系 (根据主备用或者负荷分担的某些策略进行) , 由该LS完成对落地软交换机的定位并响应请求。LS可根据网络容量的大小灵活设置层次, 若规划合理, 能较好解决大型网络的组网问题。这时软交换机本身保存自己控制范围内用户的完整路由信息以及同一域内软交换机之间的路由数据。此外, 软交换机还可考虑对一些常用地址建立本地映射库来加快常见呼叫的接通时间, 也可由LS建立这样的本地映射库以便于维护。LS本身不是NGN网络框架中定义的标准实体, 而是在解决NGN大网路由问题时提出的一个功能实体, 其功能特性并没有得到业界统一认可。总的来说, LS主要特征包括:通过协议完成LS之间的信息互换;通过协议接受路由查询申请;支持E.164、IP地址、URI等多种路由信息;支持类似PSTN多层结构, 可划分不同的域和不同的层次, 各级LS均可具备汇接查询功能;提供安全性服务以及根据政府等方面的特别需求实现一些监控等特殊功能。目前, 软交换机和LS之间以及LS与LS之间业界尚未统一标准, 不同厂家用不同协议实现, 如TRIP, LDAP, DIAMETER+, RAS, H.323AnnexG协议等, 这将导致互通问题。而且, 不同实体之间的路由数据同步关联也是很重要的问题。从路由信息获得方式来看, LS有两种路由方式:采用静态目录服务实现的静态路由技术和动态路由协议实现的动态路由技术。静态路由指LS之间、软交换机和LS间路由信息静态配置。由于软交换机和LS一般都有静态IP地址, 所以在它们中保存用户号码和LS/软交换机IP地址的对应关系。近期刚出现的TRIP协议, 可用于LS之间, 以及软交换机与LS之间。它能保证软交换网上电话路由数据的一致性以及路由信息的自动更新。TRIP基于BGP-4协议, 在LS中完成类似于IP网络中路由器负责的IP路由信息自动生成和更新的功能。另外, 广义地说, 策略路由也是一种动态路由, 运营商可通过制定不同时间段、话务比例、安全级别等各种基于策略的路由数据使软交换网络的路由更高效灵活。

3 路由技术的发展和选定

对于国内主要运营商来说, 软交换网络必须能够覆盖到全国, 建设历程可以分阶段地从小容量向大容量过渡, 这就要求网络必须具备灵活、平滑的扩容方案, 以便最终形成覆盖全国数百个软交换端局和上亿终端设备的分层网络。

网络的发展并非一蹴而就, 运营商可以根据自己的网络情况逐步演进。在建设初期, 可采用软交换机全互联的平面结构和分级结构相结合的方案。在建设中期, 可采用一层定位服务器平面为软交换提供路由服务。在建设后期, 可采用分层的定位服务器为全网提供路由服务。

随着软交换的发展与成熟, 当软交换网络形成一定规模之后必然需要引入定位服务器来解决其呼叫路由问题。定位服务器的技术选择将影响整个软交换的网络架构, 关系到各运营商、各设备制造商的不同设备间的互通问题, 所以业界最终一定会就这方面的技术选择达成一致的标准。最终的路由技术标准可能是TRIP或ENUM路由技术的改进版本, 也可能是根据软交换路由需求重新定义的一套新的标准, 无论如何, 只有既能比较好地满足软交换路由的实际需求, 又能得到大多数团体认可的技术才可能成为最终的技术标准。目前处于标准形成的初始阶段, 多种路由技术并存发展, 各厂商从自身的实际状况出发对这些技术可能有着不同的主张与选择。

4 结论

软交换技术的发展是大势所趋, 也是今后重要的发展方向之一, 通过建设基于软交换技术的NGN网络, 整合宽带数据网络资源, 快速为用户提供所急需的各种语音、数据综合业务, 从而更好地开展网络业务的运营和满足用户通信业务不断增长的需求, 从而提升品牌, 也可以为未来基于软交换技术的NGN网络建设奠定良好的基础。

参考文献

[1]NGN原理及应用, 华为技术资料.

[2]赵学军.软交换技术与应用——现代通信网络技术丛书[M].北京:人民邮电出版社.

[3]赵慧玲, 叶华等.以软交换为核心的下一代网络技术[M].北京:人民邮电出版社.

光突发交换中路由技术的研究 篇10

关键词：光突发交换,免疫遗传算法,路由

近年来随着光纤通信技术的迅猛发展和Internet业务的急剧增长,“光因特网[1]”被认为是将来Internet骨干网的解决方案。为了消除目前的电子交换的瓶颈,在IP层和光传输层中使用光交换功能是未来的趋势,但是在缺乏成熟的光缓存设备情况下,光突发交换技术(Optical Burst Switching)[2]应运而生。

OBS网络的原理是在源边缘节点处将上层的IP包组装成较长的突发数据分组DB(Data Burst),并生成相应的较短的控制分组BCP(Burst Control Packet),BCP与DB采用分离的信道传输,控制分组在中间节点处要进行光/电转换,在电域中进行处理,经过很短的延迟,突发数据分组以全光形式通过。在到达边缘目的节点处被拆分为IP包。光突发交换的粒度适中,它的提出降低了对光器件性能和处理时间的要求,同时可以克服目前交换技术中的电子瓶颈,充分发挥了现有的光子技术和电子技术的特长,减小了系统的开销。

目前在OBS网络的路由机制的研究方面国内有以Dijkstra[3]最短路径算法进行路由计算。但最短路径算法容易造成负载的不均衡。国外有提出的基于可用波长概率的P-routing[4],它是根据链路的可用波长率,确定突发数据分组的路径选择。同时,由于单向预留机制,突发数据分组容易产生冲突,需要重新选路。通常采用偏射路由[5],波长变换和光缓存等技术解决冲突。其中偏射路由是最常用的也是最简单的方法,但这种方式同时也增加了选路的复杂程度,在负载较重时其性能反而会恶化。

借鉴生命科学中生物免疫机制与理论提出的免疫遗传算法(Immune Genetic Algorithm)[6]就是将免疫机理引入遗传算法(GA)中[7]。通过设计特定的增强群体多样性的免疫算子对交叉和变异产生的新个体进行优化,防止交叉变异中的个体退化,将随机性与确定性相结合,减小随机因素对遗传算法本身的影响,来改进遗传算法的搜索能力和收敛速度,避免早熟现象的发生,保证遗传算法尽快收敛到全局最优解。

OBS网络中对路由机制的研究以延时、丢失率、信道利用率等参数为优化目标,它属于多目标优化问题。本文将智能算法和光突发交换网络相结合,提出的新的优化算法适合处理多目标优化问题,而且希望通过算法的设计尽量寻找到较好的路径开始传输突发数据分组,以减少业务的丢失率,提高网络的性能、节省网络资源。

1 免疫遗传算法

1.1 免疫遗传算法原理

免疫遗传算法就是利用免疫算法和遗传算法之间既相似又互相促进的特点,将二者有机结合起来的智能优化算法。具体来说,免疫遗传算法是利用生物免疫系统通过细胞的分裂产生大量的抗体抵御抗原,增强了遗传算法的群体多样性,再将其加入了遗传算子,避免了网络中早熟收敛问题和易于陷入局部最优的缺点。并且免疫系统具有学习和记忆功能[8],加快了搜索速度。引入了抗体间亲和度的计算及调节机制很好地提高局部搜索能力,体现了免疫系统的自我调节功能。同时设计了免疫算子来防止交叉变异中的个体退化,并自适应地保持种群的多样性,以此保证遗传算法尽快收敛到全局最优解。

1.2 免疫遗传算法的算法设计

免疫遗传算法将待求的问题看成入侵生命体的抗原,问题的候选解对应于免疫系统产生的抗体。部分抗体作为记忆细胞保存下来,当同类抗原再次入侵时,记忆细胞被激活而产生大量抗体,使免疫功能得以实现,称为记忆细胞演化。同时抗体与抗体之间也相互促进和抑制,然后利用遗传算子对抗体进行选择、交叉和变异,最后使得适应值高且浓度较低的抗体容易遗传到下一代抗体群,直至满足结束条件,算法结束。免疫遗传算法设计流程见图。

2 免疫遗传算法在光突发交换中的应用

2.1 OBS网络路由特点

OBS网络的物理组成是全光的核心节点、WDM链路和电的边缘节点(如图2所示)。整个网络在运行机制上可以看成是由两个耦合的子网构成的[9]:一个是用来传输和交换突发数据分组的全光网络,保证光突发数据分组的高速、透明的传送;另一个是用于传输和交换控制分组的分组交换网络,在电域上对分组控制头进行各种处理,实现对纯光层网络的智能控制,弥补了目前对纯光信号处理的技术上的不足。

路由技术是OBS网络中生存性的重要方面,OBS的路由是由包含在控制分组中的路由信息和核心节点共同实现的,核心节点根据其中的路由信息为每个突发数据分组选路,控制分组控制头包含的信息有突发数据分组的发送端地址、接收端地址、波长链路标识符、长度指示字节、生存时间及校验字节。一般以一个或多个波长上传送控制分组,其余的波长用来传送突发数据分组。控制分组提前突发数据分组Toffset时间发送,在核心节点(存有路由表,包括波长使用等信息)处为相应的突发数据分组预留带宽,即分配可用的端口和波长,两者之间的时序关系由OBS所采用的信令协议确定,因此在建立路由机制时需要对它们进行合理的配置,保证控制分组提前突发数据分组到达每个核心节点并为其预留波长。

OBS网络的路由机制与传统的IP网络相比具有自身的特点:

1)OBS网络中用于传输和交换控制分组的网络可以看成分组交换网络。不同于在电域传输。它采用混合的解决方案――传输与交换在光域中实现,而路由和转发功能则在电域中实现。

2)OBS网络中路由请求总是从边缘节点到边缘节点,核心节点不需要发起路由请求,只是交换和转发的功能,整个网络中的路由记录数小于同等规模的IP网络。

3)OBS网络中采用单路预留机制,即不需要对控制分组的确认信息,就发送突发数据分组。达到了提高效率、减小信令开销的目的。但是它不能确保突发数据分组到达终点而容易引起频繁的突发冲突,从而导致突发包的丢失。

2.2 光突发交换的路由模型

将OBS网络抽象为无向赋权图:G(V,E,A),其中V=(v1,v2,…,vm)为网络中所有交换节点的集合,E=(e1,e2,…,en)为通信链路的集合,∧=(λ1,λ2,…,λw)是波长集合。m=|V|、n=|E|和w=|∧|分别表示网络节点、链路和波长数。

假定相邻两节点间最多仅有一条链路,每一条链路表示相邻两节点间的直接通信路径。而且核心节点没有光纤延迟线,并采用固定的偏置时间。在每个核心节点中计算对控制分组的处理时间τ(vi)。通信链路的处理由两部分组成,一部分是链路的传播时延p(ei),另一部分是链路的可用率φ(ei)。这里引入了链路的可用率的概念,根据文献[3],由统计复用计算得到一定时间内波长没有被占用的概率为ρ(λj,ei)i∈E,j∈∧,则链路的可用波长率。采用链路的可用率可以为控制信息在为数据包预留资源时尽可能选取可用率较高的链路建立路由,力求网络负载均匀化。路由算法的思想就是找到一条从起点S到终点D(其中S,D∈V)的节点处理时间最短,链路传播时延最小而链路可用率最高的路径。即目标函数为

其中,0<α<1,0<β<1,0<γ<1为权重系数。

链路传播时延加上一个单元的核心节点处理时间又可以转化为链路花费,即。所以目标函数又可改写为:

其中,0<α'<1,0<β<1为权重系数。

2.3 具体应用

1)编码

抗原编码:将待求的问题看成抗原,这里就是以控制分组的“信源起点”到“信宿终点”的路由请求作为抗原。

抗体编码:首先将网络中的核心节点进行编号为1,2,3,…,m。i节点到j节点的链路用eij表示,并进行链路编码。给出下面的定义:

因此一条路径可以用二进制进行编码。以图2为例,若信源起点为边缘节点S,信宿终点为边缘节点D,这样一条完整路径的二进制编码如表1所示。

则链路e46、e68被选中。按照免疫算法理论,抗体就对应问题的解,则该路径编码就为一个抗体。

2)初始抗体群产生

按照免疫算法中的免疫应答机理[8],免疫系统具有记忆功能。对于抗原初次入侵机体时,免疫系统中一些被激活的B细胞作为记忆细胞被存于免疫系统中[10]。当相同或相似的抗原入侵机体时,免疫系统的记忆细胞立即对抗原产生应答,加速了抗原被清除的速度。这里设计了记忆库来记忆入侵的抗原及其相应的抗体,当作为输入路由请求的抗原产生,首先在记忆库中查找是否存在该抗原,若抗原在记忆库中有记载,则从其对应的抗体中产生部分初始抗体M1,另外再随机产生M-M2个抗体,组成抗体群。若抗原在记忆库中没有记载,则随机产生M个初始抗体,并把该抗原记录在记忆库中。采用记忆库记忆优良的抗体,可以控制初始群体的产生方向,提高算法寻优的快速性,促进算法的收敛。

3)抗体的自我判断:为防止产生无效路径组合需判断抗体是否由完整链路组成。对于任意的一个核心节点,流入该节点的业务量应该等于流出该节点的业务量,即:

4)适应值函数:根据前面对OBS网络路由思想的描述,适应值函数取为目标函数,即

5)计算亲和性:用于表明两抗体x,y间的相似度,根据信息熵理论,抗体之间的亲和性定义为:

Aff(x,y)的取值范围在[0,1]之间,其值越大表明抗体间相似程度越高。若Aff(x,y)=1则表明两抗体完全匹配。

6)浓度:抗体的浓度指抗体在抗体群中与其相似的抗体所占的比例,定义如下:

其中αCx,y定义为:

其中σ为浓度阈值,0.5≦σ≦1称为浓度抑制半径。由定义知0

7)激励度:设置激励度来表示抗体群中抗体应答抗原和被其他抗体激活的综合能力,定义为:

其中γ为调节因子,且γ≥1。从式中可以看出,激励度与亲和性成正比,与抗体在抗体群中的浓度c(x)成反比,可以有效调节抗体群的多样性。

8)免疫选择:按照免疫机理,免疫选择算子Ts规定为依据抗体的激励度act(x)在抗体群中比例选择抗体。方法如下:

在免疫选择中,不仅亲和性高的抗体可以得到更多的选择机会,而且亲和性及浓度皆低的抗体也有生存机会,因此存活的抗体种群比较多样,促进了寻优全局性。

9)免疫抑制:为增强群体多样性,模拟了免疫系统中抗体群中抗体之间相互抑制机理,设计了抑制算子Tr。依据抗体的浓度c(x)和浓度抑制半径σ(0≤σ≤1)(),对浓度高的抗体进行惩罚。设规模为M的抗体群中未被处罚的抗体组成的集合为Mr,按下列规则抑制M-Mr个抗体:

对集合Mr中的抗体进行惩罚的惩罚函数设置为:

10)交叉和变异:①单点交叉:首先两两配对抗体群中的抗体,以交叉概率Pc交叉互换随机指定某一位后的部分位,产生了两个新的抗体;②位变异:对抗体的每一位,按变异概率Pm指定为变异点,相应地对该位做取反操作,从而产生一个新抗体。

3 仿真

该文采用图2的网络拓扑结构进行仿真。S表示信源起点,D表示信宿终点,每条链路都是一对双向光纤,其权值分别表示链路花费和链路可用率。假设网络业务是对称的,即输入过程具有相同的统计特性,输出突发数据分组到相应的波长通道上的概率也是相同的。

仿真参数设定为:群体规模为50,终止代数为100,交叉概率为0.75,变异概率为0.08,进行500次实验,γ、σ参数的取值参考图3,图4的实验结果分析。

图3所示是在保持σ=0.98且其它参数不变,γ分别取1和20,每次还是运行100次取平均,共运行5次的实验结果。从图中可以看出,当γ=1时,平均在28.8代达到收敛,搜索成功率为91.4%。当γ=20时,平均在29代达到收敛,搜索成功率为91.7%。从公式(8)分析,若γ大,激励度也大,则被选中的几率增大,从而提高了全局收敛性,但因为γ的变化是分母上的指数变化,对激励度的影响有限。因此,综合考虑试验结果和理论分析γ取1。

图4所示是在保持γ=1且其它参数不变,σ分别取0.5和0.98,每次运行100次取平均,共运行5次的实验结果。从图中可以看出,当σ=0.98时,平均在28.8代达到收敛,搜索成功率为91.4%。当σ=0.5时,平均在31.8代达到收敛,搜索成功率为84.4%。按照公式(7),σ是设置浓度的参数,如果σ大,出现浓度高的抗体会少,提高了抗体的多样性,在抗体寻优的过程中不易于陷入局部最优,促进算法的收敛。可见,实验结果与理论分析是一致的。综合考虑σ取为0.95。

根据前面确定的参数值再进行仿真实验,由图5所示,在业务强度较小时,两种算法的性能差别不大。但是在业务强度较大时,两种算法所造成的丢失率差异增大,免疫遗传算法明显比最短路径算法优越。

4 结论

该文介绍的路由算法是将免疫遗传算法应用于OBS网络的路由技术。采用抗原识别和抗体记忆来控制收敛方向,引入免疫选择和免疫抑制增加了对抗体促进和抑制功能,并使存活的抗体群具有多样性,扩大了解的搜索范围,充分体现确定性和随机性地统一。仿真实验表明,采用免疫遗传算法的丢失率要小于采用最短路径算法的丢失率。

参考文献

[1]张宁,纪越峰.光因特网体系结构技术研究[J].北京联合大学学报:自然科学版,2004,18(2):41-46.

[2]Qiao C,Yoo M,Optical burst switching(OBS)a new paradigm for an optical Internet[J].High Speed Networks,1999,8(1):68-84.

[3]纪越峰,王宏祥.光突发交换网络[M].北京:北京邮电大学出版社,2005:76-79.

[4]Chen Biao,Wang Jian-ping.Hybrid Switching and P-Routing for obs network[J].IEEE Journal on Selected Areas in Communications,2003,21(7):1075-1079.

[5]Sungchang Kim,Namook Kim,Minho Kang.Contention Resolution for Optical Burst Switching Networks Using Alternative Routing[C]/Proceedings IEEE,ICC 2002,New York,NY,2002.

[6]黄席樾,张著洪,何传江,等.现代智能算法理论及应用[M].北京:科学出版社,2005.

[7]周明,孙树栋.遗传算法原理及应用[M].北京:国防工业出版社,1999.

[8]王熙法,张显俊,曹先彬,等.一种基于免疫原理的遗传算法.小型微型计算机系统,1999,20(2):117-120.

[9]刘祺.WDM光突发交换网中的生存性问题[J].电信工程技术与标准化,2004(6):50-53.

路由与交换论文 篇11

在山西教育行业获得广泛应用

随着信息化和网络应用的快速发展，城域网、校园网、电子政务网和企业网等网络的核心层、汇聚层对高性能、高可靠性、高扩展性的需求也在不断提高，因此能提供更大带宽和更强大的处理能力，并可以大大简化网络结构、进一步降低网络建设成本的万兆交换机正在成为这些网络核心层的首选。日前，凭借领先的产品技术和丰富的行业经验，国际著名网络设备和解决方案提供商D-Link所推出的新一代万兆核心路由交换机DES-8500系列在山西文水教育城域网、山西交城中学校园网、山西浮山中学校园网获得了成功应用，进一步体现出D-Link在高端产品方面所具有的强大实力。作为新一代大容量、高密度、高性能、模块化万兆核心路由交换机，DES-8500系列交换机可广泛应用于各行业的IP网、企业数据中心、IP城域网、校园网等网络的核心层与汇聚层，帮助用户构建起一个可以实现多种业务接入、路由与交换一体化的安全融合网络。

山西文水教育局的整体网络是一个较庞大的城域网，其核心网络现已采用DES-8500系列万兆核心路由交换机，并开启了该系列交换机在山西教育行业应用的新篇章。随着该项目的进一步实施，山西文水教育局新办公楼网络和文水县下设各中小学将通过与运营商合作的方式全部接入该核心网络，实现全县教育资源的共享与互联网的出口。而在山西交城中学校园网建设项目中，D-Link已成为唯一的网络设备指定厂商，山西浮山中学校园网也在网络设备的采购上确定采用D-Link的产品。同时，这两个校园网的核心交换设备均为DES-8500系列万兆核心路由交换机，以此为核心构建的万兆校园网将提供一个高速稳定的网络平台和全新的网络环境，实现整个校园的信息化，从而可以极大地提高这些学校的教育水平。

DES-8500系列万兆核心路由交换机采用了分布式、模块化设计理念，其背板带宽高达3.2Tbps，包转发速率最大为952Mpps，具有L2/L3/L4线速交换能力，具备QoS、MPLS、NAT、带宽控制、组播等高级性能，可提供10GE、GE、FE等各种丰富的接口模块。基于硬件的流量分类和组播以及速率限制和先进的服务质量保证（QoS）机制，使DES-8500系列万兆核心路由交换机可为用户开展增值业务提供强大的支持。该系列交换机所具备的高可靠性、高扩展性、强大的业务能力等特点可以满足各种网络核心层的建设需求。

作为网络核心层的交换机不仅仅是交换数据的核心，还要具备专业安全产品的性能，抵抗对交换机本身的各种攻击。DES-8500系列万兆核心路由交换机支持ACL安全过滤机制，可提供基于用户、地址、应用以及端口级的安全控制功能，并支持IPSec、MPLS VPN特性。同时，支持基于端口不同优先级对列和基于流的入口和出口带宽限制、uRPF、防DDOS攻击、SSH2.0安全管理、802.1x接入认证及透传以及VLAN ID与MAC地址、端口号、IP地址捆绑等安全功能。此外，DES-8500系列万兆核心路由交换机还具备完善的抗病毒机制，可以为网络运营提供全面的安全保证。

目前，由D-Link实施的山西文水教育城域网、山西交城中学校园网和山西浮山中学校园网工程已经完成，在两个多月的运行中，DES-8500系列万兆核心路由交换机表现出极高的稳定性。用户认为，D-Link所提供的方案以万兆高端路由交换机这个面向未来超大型多业务应用为基础的网络平台，将网络提升到更高的层次。在实际使用中，网络工作稳定，各项功能运转正常。

基于路由交换平台的网络管理 篇12

1 路由交换平台

路由交换平台Zeb OS是一种嵌入式的路由交换软件平台, 以Linux为基础, 能够实现完整的三层和二层以太网交换软件方案[1]。路由交换平台是一种预先集成的路由软件和交换系统, 能够适应无线端、城市端和企业端的开发。路由交换平台在实际生产生活中的运用非常广泛。

2 简单的网络管理协议

SNMP是一种比较简单的标准网络管理协议, 以TCP/IP的Internet网络为基础, 具有方便实用、结构简单的特点, 可用来解决网络管理造成的系统资源占用问题。除此之外, SNMP还具有成本低、维护容易、扩展性和健壮性强的特点, 因此, 当前世界范围内支持SNMP协议的网络设备厂家非常多。

SNMP中明确规定的协议数据单元PDU主要有五种, 也就是SNMP的报文, 主要用来对代理和管理进程之间进行交换[2]。

2.1 trap操作

主要负责将发生的事情告知管理进程, 并向代理进程主动发出报文。

2.2 get-response操作

由代理进程发出get-response操作, 返回多个或一个参数值。

2.3 set-require操作

主要负责将一个或多个参数值从代理进程中提取出来。

2.4 get-next-request操作

在代理进程处进行参数值的提取。

2.5 get-request操作

主要负责将一个或多个参数值从代理进程中提取出来。

3 在架构式交换平台中使用基于路由交换平台来配置管理功能

网络管理部分在路由交换设备中的主要作用是对设备报警信息进行监控、对用户信息进行管理、对设备工作的配置和状态进行查询、对设备的工作参数进行查看。因此, 可以说路由交换设备中的网络管理主要有三种基本的功能模式, 也就是报警监控、查询和配置[3]。具体情况见图1。

3.1 实现网络管理的查询和配置功能

基于路由交换平台能够将很多数据代理模式提供出来, 在这其中主子代理模式运用的最广泛。主子代理模式指的是对代理进行分层, 将其分为子代理和主代理, 使其能够各司其职。在大型分布式网络管理中, 使用主子协调合作模式能够极大的提高大型分布式网络管理的时效性和稳健性[4]。

在路由交换平台Zeb OS中, 普遍的使用模块化设计, 可以容纳多个模块在软件运行时同时运行。在路由交换平台中还设有协议模块、IMI模块和NSM模块。由于路由交换模块的这一特点, 可以使用SNMP的主子代理模式。在主子代理模式中, 可以将SNMP的主代理独立出来, 使其成为一个相对独立的进程模块;然后在路由交换平台中进行子代理的集成, 从而实现多模块的运行。

使用Agentx协议, 可以实现主代理和子代理之间的通信。主代理既要接收来自MIB库的注册请求和子代理的Agentx会话请求, 又要接收上级的设备网管请求。主代理并不直接操作MIB, 而是对每个子代理分发MIB的操作请求, 再由子代理负责直接操作MIB库, 从而对各进程模块内的数据进行直接操作。

在设备管理中使用SNMP, 要将管理信息库的MIB提供出来, 这是由于管理信息库的MIB能够对网络元素所在位置的变量进行指明, 网络元素所在位置的变量指的是能够被管理进程设置和查询的信息。通过MIB, 能够将网络中所有管理数据对象的结构给找出来。

在进行MIB文件的制作时, 要注意被管理对象在MIB文件中的定义。可以使用与文件一一对应的OID来标识每个被管理的对象, 为此需要使用一一对应的MIB文件来与子代理对应, 每个子代理都只能处理与自身对应的MIB定义对象。通过对MIB对象进行设置和读取, 设备网络管理就可以有效的控制和检测设备。

通过应用get-request报文操作和get-next-request报文操作, 能够对用户信息、设备参数以及设备的工作状态信息进行单个或批量查询, 将查询的结果通过getresponse报文操作进行返还。例如, 可以对端口参数信息、路由交换设备的流量统计信息等进行查询, 要对用户信息和设备参数进行配置, 可以使用set-require报文操作。

在进行查询和设置的过程中, 查询请求和配置请求主要由MIB从设备网管端进行发送, 由SNMP主代理对其进行接收。接收之后要以OID为依据, 向子代理发送命令, 由子代理进行处理。

3.2 实现报警功能

要实现报警功能, 就要实现其主动性和实时性。交换平台要能够在报警状态时第一时间内主动向设备网管端发送报警信息, 此时由SNMP的trap报文对报警信息进行操作, 并向设备网管端上交trap报文。报警功能并不需要MIB的支持, 这是由于其具有主动性。

Trap报文的API接口是由Net-snmp主代理源码提供的。状态信息和报警信息的上报功能主要是靠接口的方式实现的。可以将SNMP主代理建立起来, 并建立向SNMP主代理传输报警信息的通道, 由SNMP主代理对报警信息进行接收和封装, 向设备网管端发送trap报文。通过NSM模块, 可以对报警的描述信息、报警的级别、时间和类型进行分析, 并对其进行封装。要将固定的空间分配给报文的每个信息, 从而提高信息提取和报文分析的效率。IP接收端需要接收并分析报文, 以报警类型和级别为依据对其进行处理。

根据不同的报文格式, 网管端可以对报警报文进行解析, 从而对其进行针对性的处理。该报警设计方法的效果良好, 能够实现实时准确的报警功能。

4 结语

在此对路由交换平台中SNMP的应用进行了简要的分析, 并简要的减少了SNMP和Zeb OS, 以及软件系统中的运行流畅和功能的实现, 设计了相应的报警功能。基于路由交换平台的网络管理具备扩展性强、可移植性强和架构式设计的特点, 在基于路由交换平台的设计中, 要切实提高其网络管理的可操作性、简单化、可视化。

该软件系统能实现报警功能、查询功能和系统配置功能, 能够结合路由交换平台和SNMP的特点, 具有较强的移植性、可扩展性和稳定性。在其他路由交换设备中也可以使用该软件系统, 从而有效的节约后续路由交换设备的开发时间和开发成本, 使管理者能够通过同一图形化网管平台来进行网络管理, 提高管理的便利性。

参考文献

[1]王雁博.基于SNMP协议的网络流量管理[J].西安文理学院学报 (自然科学版) , 2011 (03) .