路由基本原理:
路由器內(nèi)部有一個(gè)路由表,這表標(biāo)明了如果要去某個(gè)地方,下一步應(yīng)該往哪走。路由器從某個(gè)端口收到一個(gè)數(shù)據(jù)包,它首先把鏈路層的包頭去掉(拆包),讀取目的IP地址,然后查找路由表,若能確定下一步往哪送,則再加上鏈路層的包頭(打包),把該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)出去;如果不能確定下一步的地址,則向源地址返回一個(gè)信息,并把這個(gè)數(shù)據(jù)包丟掉。
路由技術(shù)其實(shí)是由兩項(xiàng)最基本的活動(dòng)組成,即決定最優(yōu)路徑和傳輸數(shù)據(jù)包。其中,數(shù)據(jù)包的傳輸相對(duì)較為簡(jiǎn)單和直接,而路由的確定則更加復(fù)雜一些。路由算法在路由表中寫入各種不同的信息,路由器會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)包所要到達(dá)的目的地選擇最佳路徑把數(shù)據(jù)包發(fā)送到可以到達(dá)該目的地的下一臺(tái)路由器處。當(dāng)下一臺(tái)路由器接收到該數(shù)據(jù)包時(shí),也會(huì)查看其目標(biāo)地址,并使用合適的路徑繼續(xù)傳送給后面的路由器。依次類推,直到數(shù)據(jù)包到達(dá)最終目的地。
路由器之間可以進(jìn)行相互通訊,而且可以通過(guò)傳送不同類型的信息維護(hù)各自的路由表。路由更新信息主是這樣一種信息,一般是由部分或全部路由表組成。通過(guò)分析其它路由器發(fā)出的路由更新信息,路由器可以掌握整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。鏈路狀態(tài)廣播是另外一種在路由器之間傳遞的信息,它可以把信息發(fā)送方的鏈路狀態(tài)及進(jìn)的通知給其它路由器。
動(dòng)態(tài)路由是與靜態(tài)路由相對(duì)的一個(gè)概念,指路由器能夠根據(jù)路由器之間的交換的特定路由信息自動(dòng)地建立自己的路由表,并且能夠根據(jù)鏈路和節(jié)點(diǎn)的變化適時(shí)地進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。
使用靜態(tài)路由的好處是網(wǎng)絡(luò)安全保密性高。動(dòng)態(tài)路由因?yàn)樾枰酚善髦g頻繁地交換各自的路由表,而對(duì)路由表的分析可以揭示網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)地址等信息。
靜態(tài)路由是在路由器中設(shè)置的固定的路由表du。除非管理員干預(yù),否則靜態(tài)zhi路由不會(huì)發(fā)生變化。一般dao用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不大、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)固定的網(wǎng)絡(luò)中。
當(dāng)動(dòng)態(tài)路由與靜態(tài)路由發(fā)生沖突時(shí),以靜態(tài)路由為準(zhǔn)。動(dòng)態(tài)路由是網(wǎng)絡(luò)中的路由器之間相互通信,傳遞路由信息,利用收到的路由信息更新路由器表的過(guò)程。
它能實(shí)時(shí)地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化,如果路由更新信息表明發(fā)生了網(wǎng)絡(luò)變化,路由選擇軟件就會(huì)重新計(jì)算路由,并發(fā)出新的路由更新信息。
這些信息通過(guò)各個(gè)網(wǎng)絡(luò),引起各路由器重新啟動(dòng)其路由算法,并更新各自的路由表以動(dòng)態(tài)地反映網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓?/p>
路由器的工作原理:
路由器工作在OSI七層協(xié)議中的第三層,也就是網(wǎng)絡(luò)層。其主要任務(wù)是接收來(lái)源于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口的數(shù)據(jù)包,根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)包中所含的目地址,決定轉(zhuǎn)發(fā)到的下一個(gè)目的地址。路由器中時(shí)刻維持著一張路由表,所有的數(shù)據(jù)包的發(fā)送和轉(zhuǎn)發(fā)都通過(guò)查找路由表來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)路由表可以靜態(tài)配置,也可以通過(guò)動(dòng)態(tài)路由協(xié)議產(chǎn)生。
路由器物理層從路由器的一個(gè)端口收到一個(gè)報(bào)文,上送到數(shù)據(jù)鏈路層。數(shù)據(jù)鏈路層去掉鏈路層封裝,根據(jù)報(bào)文的協(xié)議域上送到網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層首先看報(bào)文是否是送給本機(jī)的,若是,去掉網(wǎng)絡(luò)層封裝,送給上層。若不是,則根據(jù)報(bào)文的目的地址查找路由表,若找到路由,將報(bào)文送給相應(yīng)端口的數(shù)據(jù)鏈路層,數(shù)據(jù)鏈路層封裝后,發(fā)送報(bào)文。若找不到路由,報(bào)文丟棄。
路由器的作用:
1、異種網(wǎng)絡(luò)互連:比如具有異種子網(wǎng)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互連
2、子網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換:不同子網(wǎng)間包括局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換
3、路由:也就是尋路
4、速率適配:利用自己的緩存和流控協(xié)議進(jìn)行適配
5、隔離網(wǎng)絡(luò):防止廣播風(fēng)暴,還能實(shí)現(xiàn)防火墻
6、報(bào)文分片和重組:超過(guò)接口的MTU報(bào)文會(huì)被分片,到達(dá)目的地之后的報(bào)文會(huì)被重組
7、備份、流量控制:主備線路的切換和復(fù)雜的流量控制
華為:
路由協(xié)議或路由種類|相應(yīng)的默認(rèn)路由優(yōu)先級(jí)(Preference)
direct| 0
OSPF| 10
IS-IS I 15
Static I 60
RIP| 100
IBGP I 130
OSPF ASE/import I 150
EBGP| 170
UNKNOWN I 255
思科:
Route Source I Default AD (Administrative Distance)
Connected interface| 0
Static route| 1
EIGRPI90
IGRP | 100
OSPF | 110
RIP| 120
Extemal EIGRP I 170
Unknown| 255 (this route will never be used)
路由器路由匹配順序總結(jié):
1.路由策略匹配。若路由器上有路由策略,首先執(zhí)行路由策略,若無(wú)路由策略,則查詢路由表。
2.最長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼匹配。即當(dāng)在路由表中有多條 到達(dá)某個(gè)IP地址的路由時(shí),優(yōu)先選擇子網(wǎng)掩碼最長(zhǎng)的路由。
3.管理距離最小匹配。若執(zhí)行最長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼匹配后,路由表中 仍有多條到達(dá)某個(gè)IP地址的路由,優(yōu)先選擇管理距離(AD)最小的。
4.負(fù)載均衡。若執(zhí)行管理距離最小匹配后,路由表中仍有多條達(dá)到某個(gè)IP地址的路由,則 在剩余的多條鏈路上執(zhí)行負(fù)載均衡。注意:這里的負(fù)載均衡可能是等價(jià)的,也可能不是等價(jià)的,具體要看使用的路由協(xié)議。
交換機(jī)的作用:
交換機(jī)是一種工作在OSI七層協(xié)議中的第二層,也就是數(shù)據(jù)鏈路層,可以對(duì)電信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā),為接入交換機(jī)的任意兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)提供獨(dú)享的電信號(hào)通路,對(duì)接入的信息重新生成,通過(guò)內(nèi)部處理轉(zhuǎn)發(fā)到指定端口,達(dá)到自動(dòng)尋址和交換的作用,避免端口沖突問(wèn)題,提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。作用體現(xiàn)如下:
1、集線器:由于提供了大量的可供線纜連接的端口,因此可以被作為集線器使用,達(dá)到部署型星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的目的。
2、中繼器:在轉(zhuǎn)發(fā)幀的時(shí)候重新產(chǎn)生一個(gè)不失真的方形電信號(hào)。
3、網(wǎng)橋:在內(nèi)置的端口上使用相同的轉(zhuǎn)發(fā)和過(guò)濾邏輯,所以具備網(wǎng)橋功能。
4、分成多個(gè)沖突域:將部署好的局域網(wǎng)分為多個(gè)沖突域,而每個(gè)沖突與都有自己獨(dú)立的帶寬,所以可以提高寬帶利用效率。
交換機(jī)的基本工作原理:
1、學(xué)習(xí)。根據(jù)收到數(shù)據(jù)幀中的源MAC地址建立該地址同交換機(jī)端口的映射,寫入MAC地址表中。
2、直接轉(zhuǎn)發(fā)。如果交換機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址在建立好的MAC地址表中查詢到了,就對(duì)對(duì)應(yīng)端口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
3、泛洪(flood)。如果數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址不在MAC地址表中,則向所有端口轉(zhuǎn)發(fā),也就是泛洪。
4、對(duì)于廣播幀和組播幀向所有端口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
5、更新。MAC地址表會(huì)每300s更新一次。
二層交換技術(shù)
二層交換機(jī)是數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備,它能夠讀取數(shù)據(jù)包中的MAC地址信息并根據(jù)MAC地址來(lái)進(jìn)行交換。
交換機(jī)內(nèi)部有一個(gè)地址表,這個(gè)地址表標(biāo)明了MAC地址和交換機(jī)端口的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)交換機(jī)從某個(gè)端口收到一個(gè)數(shù)據(jù)包,它首先讀取包頭中的源MAC地址,這樣它就知道源MAC地址的機(jī)器是連在哪個(gè)端口上的,它再去讀取包頭中的目的MAC地址,并在地址表中查找相應(yīng)的端口,如果表中有與這目的MAC地址對(duì)應(yīng)的端口,則把數(shù)據(jù)包直接復(fù)制到這端口上,如果在表中找不到相應(yīng)的端口則把數(shù)據(jù)包廣播到所有端口上,當(dāng)目的機(jī)器對(duì)源機(jī)器回應(yīng)時(shí),交換機(jī)又可以學(xué)習(xí)一目的MAC地址與哪個(gè)端口對(duì)應(yīng),在下次傳送數(shù)據(jù)時(shí)就不再需要對(duì)所有端口進(jìn)行廣播了。
二層交換機(jī)就是這樣建立和維護(hù)它自己的地址表。由于二層交換機(jī)一般具有很寬的交換總線帶寬,所以可以同時(shí)為很多端口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。如果二層交換機(jī)有N個(gè)端口,每個(gè)端口的帶寬是M,而它的交換機(jī)總線帶寬超過(guò)N×M,那么這交換機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)線速交換。二層交換機(jī)對(duì)廣播包是不做限制的,把廣播包復(fù)制到所有端口上。
二層交換機(jī)一般都含有專門用于處理數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的ASIC (Application specific Integrated Circuit)芯片,因此轉(zhuǎn)發(fā)速度可以做到非??臁?/p>
三層交換技術(shù)
傳統(tǒng)的交換機(jī)本質(zhì)上是具有流量控制能力的多端口網(wǎng)橋,即傳統(tǒng)的(二層) 交換機(jī)。把路由技術(shù)引入交換機(jī),可以完成網(wǎng)絡(luò)層路由選擇,故稱為三層交換,這是交換機(jī)的新進(jìn)展。交換機(jī)(二層交換)的工作原理交換機(jī)和網(wǎng)橋一樣,是工作在鏈路層的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,它的各個(gè)端口都具有橋接功能,每個(gè)端口可以連接一個(gè)LAN或一臺(tái)高性能網(wǎng)站或服務(wù)器,能夠通過(guò)自學(xué)習(xí)來(lái)了解每個(gè)端口的設(shè)備連接情況。所有端口由專用處理器進(jìn)行控制,并經(jīng)過(guò)控制管理總線轉(zhuǎn)發(fā)信息。


防火墻的定義
防火墻:一種高級(jí)訪問(wèn)控制設(shè)備,置于不同網(wǎng)絡(luò)安全域之間,它通過(guò)相關(guān)的安全策略來(lái)控制(允許、拒絕、監(jiān)視、記錄)進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)的訪問(wèn)行為。

防火墻的核心技術(shù)
1、?包過(guò)濾:最常用的技術(shù)。工作在網(wǎng)絡(luò)層,根據(jù)數(shù)據(jù)包頭中的IP、端口、協(xié)議等確定是否數(shù)據(jù)包通過(guò)
2、?應(yīng)用代理:另一種主要技術(shù),工作在第7層應(yīng)用層,通過(guò)編寫應(yīng)用代理程序,實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用層數(shù)據(jù)的檢測(cè)和分析
3、?狀態(tài)檢測(cè):工作在2-4層,控制方式與1同,處理的對(duì)象不是單個(gè)數(shù)據(jù)包,而是整個(gè)連接,通過(guò)規(guī)則表(管理人員和網(wǎng)絡(luò)使用人員事先設(shè)定好的)和連接狀態(tài)表,綜合判斷是否允許數(shù)據(jù)包通過(guò)。
4、?完全內(nèi)容檢測(cè):需要很強(qiáng)的性能支撐,既有包過(guò)濾功能、也有應(yīng)用代理的功能。工作在2-7層,不僅分析數(shù)據(jù)包頭信息、狀態(tài)信息,而且對(duì)應(yīng)用層協(xié)議進(jìn)行還原和內(nèi)容分析,有效防范混合型安全威脅。

包過(guò)濾技術(shù)
包過(guò)濾技術(shù)是一種簡(jiǎn)單、有效的安全控制技術(shù),它工作在網(wǎng)絡(luò)層,通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)間相互連接的設(shè)備上加載允許、禁止來(lái)自某些特定的源地址、目的地址、TCP端口號(hào)等規(guī)則,對(duì)通過(guò)設(shè)備的數(shù)據(jù)包進(jìn)行檢查,限制數(shù)據(jù)包進(jìn)出內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。
包過(guò)濾的最大優(yōu)點(diǎn)是對(duì)用戶透明,傳輸性能高。但由于安全控制層次在網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層,安全控制的力度也只限于源地址、目的地址和端口號(hào),因而只能進(jìn)行較為初步的安全控制,對(duì)于惡意的擁塞攻擊、內(nèi)存覆蓋攻擊或病毒等高層次的攻擊手段,則無(wú)能為力。

?應(yīng)用代理技術(shù)
應(yīng)用代理防火墻工作在OSI的第七層,它通過(guò)檢查所有應(yīng)用層的信息包,并將檢查的內(nèi)容信息放入決策過(guò)程,從而提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。
應(yīng)用網(wǎng)關(guān)防火墻是通過(guò)打破客戶機(jī)/服務(wù)器模式實(shí)現(xiàn)的。每個(gè)客戶機(jī)/服務(wù)器通信需要兩個(gè)連接:一個(gè)是從客戶端到防火墻,另一個(gè)是從防火墻到服務(wù)器。另外,每個(gè)代理需要一個(gè)不同的應(yīng)用進(jìn)程,或一個(gè)后臺(tái)運(yùn)行的服務(wù)程序,對(duì)每個(gè)新的應(yīng)用必須添加針對(duì)此應(yīng)用的服務(wù)程序,否則不能使用該服務(wù)。所以,應(yīng)用網(wǎng)關(guān)防火墻具有可伸縮性差的缺點(diǎn)。

?狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)
狀態(tài)檢測(cè)防火墻工作在OSI的第二至四層,采用狀態(tài)檢測(cè)包過(guò)濾的技術(shù),是傳統(tǒng)包過(guò)濾功能擴(kuò)展而來(lái)。狀態(tài)檢測(cè)防火墻在網(wǎng)絡(luò)層有一個(gè)檢查引擎截獲數(shù)據(jù)包并抽取出與應(yīng)用層狀態(tài)有關(guān)的信息,并以此為依據(jù)決定對(duì)該連接是接受還是拒絕。這種技術(shù)提供了高度安全的解決方案,同時(shí)具有較好的適應(yīng)性和擴(kuò)展性。狀態(tài)檢測(cè)防火墻一般也包括一些代理級(jí)的服務(wù),它們提供附加的對(duì)特定應(yīng)用程序數(shù)據(jù)內(nèi)容的支持。
狀態(tài)檢測(cè)防火墻基本保持了簡(jiǎn)單包過(guò)濾防火墻的優(yōu)點(diǎn),性能比較好,同時(shí)對(duì)應(yīng)用是透明的,在此基礎(chǔ)上,對(duì)于安全性有了大幅提升。這種防火墻摒棄了簡(jiǎn)單包過(guò)濾防火墻僅僅考察進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包,不關(guān)心數(shù)據(jù)包狀態(tài)的缺點(diǎn),在防火墻的核心部分建立狀態(tài)連接表,維護(hù)了連接,將進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)當(dāng)成一個(gè)個(gè)的事件來(lái)處理。主要特點(diǎn)是由于缺乏對(duì)應(yīng)用層協(xié)議的深度檢測(cè)功能,無(wú)法徹底的識(shí)別數(shù)據(jù)包中大量的垃圾郵件、廣告以及木馬程序等等。

?完全內(nèi)容檢測(cè)技術(shù)
完全內(nèi)容檢測(cè)技術(shù)防火墻綜合狀態(tài)檢測(cè)與應(yīng)用代理技術(shù),并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步基于多層檢測(cè)架構(gòu),把防病毒、內(nèi)容過(guò)濾、應(yīng)用識(shí)別等功能整合到防火墻里,其中還包括IPS功能,多單元融為一體,在網(wǎng)絡(luò)界面對(duì)應(yīng)用層掃描,把防病毒、內(nèi)容過(guò)濾與防火墻結(jié)合起來(lái),這體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)與信息安全的新思路,(因此也被稱為“下一代防火墻技術(shù)”)。它在網(wǎng)絡(luò)邊界實(shí)施OSI第七層的內(nèi)容掃描,實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)在網(wǎng)絡(luò)邊緣布署病毒防護(hù)、內(nèi)容過(guò)濾等應(yīng)用層服務(wù)措施。完全內(nèi)容檢測(cè)技術(shù)防火墻可以檢查整個(gè)數(shù)據(jù)包內(nèi)容,根據(jù)需要建立連接狀態(tài)表,網(wǎng)絡(luò)層保護(hù)強(qiáng),應(yīng)用層控制細(xì)等優(yōu)點(diǎn),但由于功能集成度高,對(duì)產(chǎn)品硬件的要求比較高。


VLAN是英文Virtual Local Area Network的簡(jiǎn)稱,又叫虛擬局域網(wǎng),是一種通過(guò)將局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備邏輯地而不是物理地劃分成一個(gè)個(gè)網(wǎng)段從而實(shí)現(xiàn)虛擬工作組的技術(shù)。要想劃分VLAN,必須購(gòu)買支持VLAN功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
劃分VLAN的作用:
VLAN是為解決以太網(wǎng)的廣播問(wèn)題和安全性而提出的,一個(gè)VLAN內(nèi)部的廣播和單播流量都不會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)到其他VLAN中。即使是處在同一網(wǎng)段的兩臺(tái)計(jì)算機(jī),如果不在同一VLAN中,它們各自的廣播流也不會(huì)相互轉(zhuǎn)發(fā)。
劃分VLAN有助于控制流量、減少設(shè)備投資、簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理、提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。由于VLAN隔離了廣播風(fēng)暴,也隔離了不同VLAN之間的通訊,因此,不同VLAN之間的通訊必須依靠路由器或者三層交換機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
優(yōu)勢(shì)
廣播風(fēng)暴防范
限制網(wǎng)絡(luò)上的廣播,將網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)VLAN可減少參與廣播風(fēng)暴的設(shè)備數(shù)量。VLAN分段可以防止廣播風(fēng)暴波及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。VLAN可以提供建立防火墻的機(jī)制,防止交換網(wǎng)絡(luò)的過(guò)量廣播。使用VLAN,可以將某個(gè)交換端口或用戶賦予某一個(gè)特定的VLAN組,該VLAN組可以在一個(gè)交換網(wǎng)中或跨接多個(gè)交換機(jī),在一個(gè)VLAN中的廣播不會(huì)送到VLAN之外。同樣,相鄰的端口不會(huì)收到其他VLAN產(chǎn)生的廣播。這樣可以減少?gòu)V播流量,釋放帶寬給用戶應(yīng)用,減少?gòu)V播的產(chǎn)生。 [4]
安全
增強(qiáng)局域網(wǎng)的安全性’含有敏感數(shù)據(jù)的用戶組可與網(wǎng)絡(luò)的其余部分隔離,從而降低泄露機(jī)密信息的可能性。不同VLAN內(nèi)的報(bào)文在傳輸時(shí)是相互隔離的,即一個(gè)VLAN內(nèi)的用戶不能和其他VLAN內(nèi)的用戶直接通信,如果不同VLAN要進(jìn)行通信,則需要通過(guò)路由器或三層交換機(jī)等三層設(shè)備。 [4]
成本降低
成本高昂的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)需求減少,現(xiàn)有帶寬和上行鏈路的利用率更高,因而可節(jié)約成本。 [4]
性能提高
將第二層平面網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)邏輯工作組(廣播域)可以減少網(wǎng)絡(luò)上不必要的流量并提高性能。 [4]
提高人員工作效率
VLAN為網(wǎng)絡(luò)管理帶來(lái)了方便,因?yàn)橛邢嗨凭W(wǎng)絡(luò)需求的用戶將共享同一個(gè)VLAN。 [4]
簡(jiǎn)化項(xiàng)目管理或應(yīng)用管理
VLAN將用戶和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備聚合到一起,以支持商業(yè)需求或地域上的需求。通過(guò)職能劃分,項(xiàng)目管理或特殊應(yīng)用的處理都變得十分方便,例如可以輕松管理教師的電子教學(xué)開發(fā)平臺(tái)。此外,也很容易確定升級(jí)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的影響范圍。 [4]
增加了網(wǎng)絡(luò)連接的靈活性
借助VLAN技術(shù),能將不同地點(diǎn)、不同網(wǎng)絡(luò)、不同用戶組合在一起,形成一個(gè)虛擬的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,就像使用本地VLAN一樣方便、靈活、有效。VLAN可以降低移動(dòng)或變更工作站地理位置的管理費(fèi)用,特別是一些業(yè)務(wù)情況有經(jīng)常性變動(dòng)的公司使用了VLAN后,這部分管理費(fèi)用大大降低。 [4]
組建條件
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VLAN是建立在物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的一種邏輯子網(wǎng),因此建立VLAN需要相應(yīng)的支持VLAN技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的不同VLAN間進(jìn)行相互通信時(shí),需要路由的支持,這時(shí)就需要增加路由設(shè)備——要實(shí)現(xiàn)路由功能,既可采用路由器,也可采用三層交換機(jī)來(lái)完成,同時(shí)還嚴(yán)格限制了用戶數(shù)量。 [4]
劃分依據(jù)
按端口劃分VLAN
許多VLAN廠商都利用交換機(jī)的端口來(lái)劃分VLAN成員。被設(shè)定的端口都在同一個(gè)廣播域中。例如,一個(gè)交換機(jī)的1,2,3,4,5端口被定義為虛擬網(wǎng)AAA,同一交換機(jī)的6,7,8端口組成虛擬網(wǎng)BBB。這樣做允許各端口之間的通訊,并允許共享型網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)。但是,這種劃分模式將虛擬網(wǎng)限制在了一臺(tái)交換機(jī)上。 [4]
第二代端口VLAN技術(shù)允許跨越多個(gè)交換機(jī)的多個(gè)不同端口劃分VLAN,不同交換機(jī)上的若干個(gè)端口可以組成同一個(gè)虛擬網(wǎng)。 [4]
以交換機(jī)端口來(lái)劃分網(wǎng)絡(luò)成員,其配置過(guò)程簡(jiǎn)單明了。因此,從目前來(lái)看,這種根據(jù)端口來(lái)劃分VLAN的方式仍然是最常用的一種方式。 [4]
按MAC地址劃分VLAN
這種劃分VLAN的方法是根據(jù)每個(gè)主機(jī)的MAC地址來(lái)劃分,即對(duì)每個(gè)MAC地址的主機(jī)都配置它屬于哪個(gè)組。這種劃分VLAN方法的最大優(yōu)點(diǎn)就是當(dāng)用戶物理位置移動(dòng)時(shí),即從一個(gè)交換機(jī)換到其他的交換機(jī)時(shí),VLAN不用重新配置,所以,可以認(rèn)為這種根據(jù)MAC地址的劃分方法是基于用戶的VLAN,這種方法的缺點(diǎn)是初始化時(shí),所有的用戶都必須進(jìn)行配置,如果有幾百個(gè)甚至上千個(gè)用戶的話,配置是非常累的。而且這種劃分的方法也導(dǎo)致了交換機(jī)執(zhí)行效率的降低,因?yàn)樵诿恳粋€(gè)交換機(jī)的端口都可能存在很多個(gè)VLAN組的成員,這樣就無(wú)法限制廣播包了。另外,對(duì)于使用筆記本電腦的用戶來(lái)說(shuō),他們的網(wǎng)卡可能經(jīng)常更換,這樣,VLAN就必須不停地配置。 [4]
按網(wǎng)絡(luò)層劃分
這種劃分VLAN的方法是根據(jù)每個(gè)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)層地址或協(xié)議類型(如果支持多協(xié)議)劃分的,雖然這種劃分方法是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址,比如IP地址,但它不是路由,與網(wǎng)絡(luò)層的路由毫無(wú)關(guān)系。 [4]
這種方法的優(yōu)點(diǎn)是用戶的物理位置改變了,不需要重新配置所屬的VLAN,而且可以根據(jù)協(xié)議類型來(lái)劃分VLAN,這對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理者來(lái)說(shuō)很重要,還有,這種方法不需要附加的幀標(biāo)簽來(lái)識(shí)別VLAN,這樣可以減少網(wǎng)絡(luò)的通信量。 [4]
這種方法的缺點(diǎn)是效率低,因?yàn)闄z查每一個(gè)數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)層地址是需要消耗處理時(shí)間的(相對(duì)于前面兩種方法),一般的交換機(jī)芯片都可以自動(dòng)檢查網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)包的以太網(wǎng)幀頭,但要讓芯片能檢查IP幀頭,需要更高的技術(shù),同時(shí)也更費(fèi)時(shí)。當(dāng)然,這與各個(gè)廠商的實(shí)現(xiàn)方法有關(guān)。 [4]
按IP組播劃分
IP組播實(shí)際上也是一種VLAN的定義,即認(rèn)為一個(gè)組播組就是一個(gè)VLAN,這種劃分的方法將VLAN擴(kuò)大到了廣域網(wǎng),因此這種方法具有更大的靈活性,而且也很容易通過(guò)路由器進(jìn)行擴(kuò)展,當(dāng)然這種方法不適合局域網(wǎng),主要是效率不高。 [4]
基于規(guī)則的VLAN
也稱為基于策略的VLAN。這是最靈活的VLAN劃分方法,具有自動(dòng)配置的能力,能夠把相關(guān)的用戶連成一體,在邏輯劃分上稱為“關(guān)系網(wǎng)絡(luò)”。網(wǎng)絡(luò)管理員只需在網(wǎng)管軟件中確定劃分VLAN的規(guī)則(或?qū)傩裕?,那么?dāng)一個(gè)站點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)中時(shí),將會(huì)被“感知”,并被自動(dòng)地包含進(jìn)正確的VLAN中。同時(shí),對(duì)站點(diǎn)的移動(dòng)和改變也可自動(dòng)識(shí)別和跟蹤。 [4]
采用這種方法,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以非常方便地通過(guò)路由器擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。有的產(chǎn)品還支持一個(gè)端口上的主機(jī)分別屬于不同的VLAN,這在交換機(jī)與共享式Hub共存的環(huán)境中顯得尤為重要。自動(dòng)配置VLAN時(shí),交換機(jī)中軟件自動(dòng)檢查進(jìn)入交換機(jī)端口的廣播信息的IP源地址,然后軟件自動(dòng)將這個(gè)端口分配給一個(gè)由IP子網(wǎng)映射成的VLAN。 [4]
按用戶定義、非用戶授權(quán)劃分
基于用戶定義、非用戶授權(quán)來(lái)劃分VLAN,是指為了適應(yīng)特別的VLAN網(wǎng)絡(luò),根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)用戶的特別要求來(lái)定義和設(shè)計(jì)VLAN,而且可以讓非VLAN群體用戶訪問(wèn)VLAN,但是需要提供用戶密碼,在得到VLAN管理的認(rèn)證后才可以加入一個(gè)VLAN。 [4]
以上劃分VLAN的方式中,基于端口的VLAN端口方式建立在物理層上;MAC方式建立在數(shù)據(jù)鏈路層上;網(wǎng)絡(luò)層和IP廣播方式建立在第三層上。 [4]
VLAN之間的通信
盡管大約有80%的通信流量發(fā)生在VLAN內(nèi),但仍然有大約20%的通信流量要跨越不同的VLAN。目前,解決VLAN之間的通信主要采用路由器技術(shù)。 [5]
VLAN之間通信一般采用兩種路由策略,即集中式路由和分布式路由。 [5]
(1)集中式路由
集中式路由策略是指所有VLAN都通過(guò)一個(gè)中心路由器實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。對(duì)于同一交換機(jī)(一般指二層交換機(jī))上的兩個(gè)端口,如果它們屬于兩個(gè)不同的VLAN,盡管它們?cè)谕唤粨Q機(jī)上,在數(shù)據(jù)交換時(shí)也要通過(guò)中心路由器來(lái)選擇路由。[5]
這種方式的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單明了,邏輯清晰。缺點(diǎn)是由于路由器的轉(zhuǎn)發(fā)速度受限,會(huì)加大網(wǎng)絡(luò)時(shí)延,容易發(fā)生擁塞現(xiàn)象。因此,這就要求中心路由器提供很高的處理能力和容錯(cuò)特性。 [5]
(2)分布式路由
分布式路由策略是將路由選擇功能適當(dāng)?shù)胤植荚趲в新酚晒δ艿慕粨Q機(jī)上(指三層交換機(jī)),同一交換機(jī)上的不同VLAN可以直接實(shí)現(xiàn)互通,這種路由方式的優(yōu)點(diǎn)是具有極高的路由速度和良好的可伸縮性。
優(yōu)點(diǎn):廣播控制、帶寬利用、降低延遲、安全性
總結(jié):它的全稱是虛擬局域網(wǎng),作用就是把連接在同一交換機(jī)下的主機(jī)分為更小的邏輯網(wǎng)段,以減少?gòu)V播的數(shù)量,不同的VLAN之間不能通訊,這樣廣播就被限制在同一個(gè)業(yè)務(wù)需求主機(jī)的VLAN里,即便是連接在同一個(gè)交換機(jī)下,不同的VLAN也不會(huì)收到廣播的ARP請(qǐng)求!如果他們之間需要通訊,只能借助路由器或三層交換機(jī)
實(shí)現(xiàn)不同VLAN之間的訪問(wèn),有兩種方式:
一種是通過(guò)三層交換機(jī),通過(guò)默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的方式實(shí)現(xiàn)不同VLAN之間的訪問(wèn);一種是通過(guò)路由器,利用路由器的子端口和默認(rèn)路由的方式實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)。
1.三層交換機(jī)與路由器實(shí)現(xiàn)不同VLAN間訪問(wèn)的原理相同,均是通過(guò)默認(rèn)路由的方式。
首先,需要在三層交換機(jī)上建立不同VLAN的網(wǎng)關(guān);其次,將二層交換機(jī)的具體端口加入到該VLAN當(dāng)中;最后,在三層交換機(jī)中會(huì)默認(rèn)生成靜態(tài)路由,實(shí)現(xiàn)不同VLAN間的訪問(wèn)。

2.通過(guò)路由器實(shí)現(xiàn)不同VLAN之間的訪問(wèn)
路由器實(shí)現(xiàn)的方式基本類似,通過(guò)端口劃分子端口來(lái)實(shí)現(xiàn)。
首先,想要實(shí)現(xiàn)多少個(gè)VALN之間的通訊,就需要建立多少個(gè)子端口;其次,需要在子端口封裝802.1q協(xié)議,用于支持VLAN協(xié)議;最后,在子端口設(shè)置IP地址,也就是VLAN的網(wǎng)關(guān)地址。
單臂路由(router-on-a-stick)是指在路由器的一個(gè)接口上通過(guò)配置子接口(或“邏輯接口”,并不存在真正物理接口)的方式,實(shí)現(xiàn)原來(lái)相互隔離的不同VLAN(虛擬局域網(wǎng))之間的互聯(lián)互通。
3、跨交換機(jī)實(shí)現(xiàn)VLAN間的通信






關(guān)于NAT的基礎(chǔ)知識(shí)
NAT,Network Address Translation 地址轉(zhuǎn)換,是路由器將內(nèi)網(wǎng)地址轉(zhuǎn)換為公網(wǎng)地址的一種技術(shù)。
NAT的實(shí)現(xiàn)方式主要有三種:
(1)靜態(tài)轉(zhuǎn)換:靜態(tài)轉(zhuǎn)換是一對(duì)一的轉(zhuǎn)換,有多少內(nèi)網(wǎng)地址需要轉(zhuǎn)換,就需要相應(yīng)的公網(wǎng)地址;用得很少;
(2)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換:動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換是多對(duì)多的轉(zhuǎn)換,通常需要轉(zhuǎn)換的內(nèi)網(wǎng)地址略多于相應(yīng)的公網(wǎng)地址;將公網(wǎng)地址放在一個(gè)地址池里,當(dāng)有內(nèi)網(wǎng)地址需要訪問(wèn)外部網(wǎng)站時(shí),從地址池中取出一個(gè)公網(wǎng)地址,用于內(nèi)網(wǎng)地址到公網(wǎng)地址的轉(zhuǎn)換;該方式適用于內(nèi)網(wǎng)地址略多于給定的公網(wǎng)地址,如果內(nèi)網(wǎng)地址遠(yuǎn)大于公網(wǎng)地址,當(dāng)多臺(tái)內(nèi)網(wǎng)機(jī)器需要訪問(wèn)公網(wǎng)時(shí),會(huì)出現(xiàn)地址池枯竭,無(wú)法獲得對(duì)應(yīng)的公網(wǎng)地址;
NAT的優(yōu)點(diǎn):
(1)寬帶共享 :通過(guò)一個(gè)公網(wǎng)地址可以讓許多機(jī)器連上網(wǎng)絡(luò);理論上所有網(wǎng)絡(luò)端口有多少一個(gè)公網(wǎng)IP就能夠支持多少臺(tái)機(jī)器聯(lián)網(wǎng);解決了IP地址不夠用的情況;
(2)安全防護(hù):通過(guò)NAT技術(shù)轉(zhuǎn)換后,實(shí)際機(jī)器隱藏自己的真實(shí)IP,僅通過(guò)端口來(lái)區(qū)別是內(nèi)網(wǎng)中的哪個(gè)機(jī)器,保證了自身安全。
NAT的缺點(diǎn):
在一個(gè)具有NAT功能的路由器下的主機(jī)并沒有建立真正的端對(duì)端連接,并且不能參與一些因特網(wǎng)協(xié)議。一些需要初始化從外部網(wǎng)絡(luò)建立的TCP連接,和使用無(wú)狀態(tài)協(xié)議(比如UDP)的服務(wù)將被中斷。除非NAT路由器作一些具體的努力,否則送來(lái)的數(shù)據(jù)包將不能到達(dá)正確的目的地址。(一些協(xié)議有時(shí)可以在應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)的輔助下,在參與NAT的主機(jī)之間容納一個(gè)NAT的實(shí)例,比如FTP。)NAT也會(huì)使安全協(xié)議變的復(fù)雜。
在整個(gè)NAT的轉(zhuǎn)換中,最關(guān)鍵的流程有以下幾點(diǎn)
網(wǎng)絡(luò)被分為私網(wǎng)和公網(wǎng)兩個(gè)部分,NAT網(wǎng)關(guān)設(shè)置在私網(wǎng)到公網(wǎng)的路由出口位置,雙向流量必須都要經(jīng)過(guò)NAT網(wǎng)關(guān)
網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)只能先由私網(wǎng)側(cè)發(fā)起,公網(wǎng)無(wú)法主動(dòng)訪問(wèn)私網(wǎng)主機(jī);
NAT網(wǎng)關(guān)在兩個(gè)訪問(wèn)方向上完成兩次地址的轉(zhuǎn)換或翻譯,出方向做源信息替換,入方向做目的信息替換;
NAT網(wǎng)關(guān)的存在對(duì)通信雙方是保持透明的;
NAT網(wǎng)關(guān)為了實(shí)現(xiàn)雙向翻譯的功能,需要維護(hù)一張關(guān)聯(lián)表,把會(huì)話的信息保存下來(lái)。
三、NAT應(yīng)用
NAT主要可以實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能:數(shù)據(jù)包偽裝、平衡負(fù)載、端口轉(zhuǎn)發(fā)和透明代理。
數(shù)據(jù)偽裝:?可以將內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)包中的地址信息更改成統(tǒng)一的對(duì)外地址信息,不讓內(nèi)網(wǎng)主機(jī)直接暴露在因特網(wǎng)上,保證內(nèi)網(wǎng)主機(jī)的安全。同時(shí),該功能也常用來(lái)實(shí)現(xiàn)共享上網(wǎng)。例如,內(nèi)網(wǎng)主機(jī)訪問(wèn)外網(wǎng)時(shí),為了隱藏內(nèi)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),使用全局地址替換私有地址。
端口轉(zhuǎn)發(fā):?當(dāng)內(nèi)網(wǎng)主機(jī)對(duì)外提供服務(wù)時(shí),由于使用的是內(nèi)部私有IP地址,外網(wǎng)無(wú)法直接訪問(wèn)。因此,需要在網(wǎng)關(guān)上進(jìn)行端口轉(zhuǎn)發(fā),將特定服務(wù)的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)網(wǎng)主機(jī)。例如公司小王在自己的服務(wù)器上架設(shè)了一個(gè)Web網(wǎng)站,他的IP地址為192.168.0.5,使用默認(rèn)端口80,現(xiàn)在他想讓局域網(wǎng)外的用戶也能直接訪問(wèn)他的Web站點(diǎn)。利用NAT即可很輕松的解決這個(gè)問(wèn)題,服務(wù)器的IP地址為210.59.120.89,那么為小王分配一個(gè)端口,例如81,即所有訪問(wèn)210.59.120.89:81的請(qǐng)求都自動(dòng)轉(zhuǎn)向192.168.0.5:80,而且這個(gè)過(guò)程對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是透明的。
負(fù)載平衡:目的地址轉(zhuǎn)換NAT可以重定向一些服務(wù)器的連接到其他隨機(jī)選定的服務(wù)器。
失效終結(jié):目的地址轉(zhuǎn)換NAT可以用來(lái)提供高可靠性的服務(wù)。如果一個(gè)系統(tǒng)有一臺(tái)通過(guò)路由器訪問(wèn)的關(guān)鍵服務(wù)器,一旦路由器檢測(cè)到該服務(wù)器當(dāng)機(jī),它可以使用目的地址轉(zhuǎn)換NAT透明的把連接轉(zhuǎn)移到一個(gè)備份服務(wù)器上,提高系統(tǒng)的可靠性。
透明代理:例如自己架設(shè)的服務(wù)器空間不足,需要將某些鏈接指向存在另外一臺(tái)服務(wù)器的空間;或者某臺(tái)計(jì)算機(jī)上沒有安裝IIS服務(wù),但是卻想讓網(wǎng)友訪問(wèn)該臺(tái)計(jì)算機(jī)上的內(nèi)容,這個(gè)時(shí)候利用IIS的Web站點(diǎn)重定向即可輕松的幫助我們搞定。
NAT術(shù)語(yǔ):比較難理解,所以這里用最明了的語(yǔ)言總結(jié)如下
內(nèi)部本地地址(?inside local address?):局域網(wǎng)內(nèi)部主機(jī)的地址,通常是RFC1918地址空間中的地址,稱為私有地址。(待轉(zhuǎn)換的地址)
內(nèi)部全局地址(inside global address):內(nèi)部本地地址被NAT路由器轉(zhuǎn)換后的地址,通常是一個(gè)可路由的公網(wǎng)地址。
外部全局地址(outside global address):是與內(nèi)部主機(jī)通信的目標(biāo)主機(jī)的地址,通常是一個(gè)可路由的公網(wǎng)地址。
外部本地地址(outside local address):是目標(biāo)主機(jī)可路由的公網(wǎng)地址被轉(zhuǎn)換之后的地址,通常是RFC1918地址空間中的地址。
示例
如圖所示: PC1地址:192.168.0.2/24,PC2地址:192.168.0.3/24,R1 E0/0地址:192.168.0.1/24??
R1?S0/0地址:202.106.0.1/24,R2?S0/0地址:202.106.0.2/24
R2 E0/0地址:202.106.1.1/24,?PC3地址:202.106.1.2/24?(模擬公網(wǎng)服務(wù)器)
1.靜態(tài)NAT:將一個(gè)私有地址和一個(gè)公網(wǎng)地址一對(duì)一映射的配置方法,這種方式不能節(jié)省IP,通常只為需要向外網(wǎng)提供服務(wù)的內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器配置。
各接口地址按上面配置好之后,在R1和R2上配置路由(注意不要為192.168.0.0網(wǎng)絡(luò)增加路由項(xiàng),因?yàn)樗接芯W(wǎng)絡(luò)不可以出現(xiàn)在公網(wǎng)路由表中,不然也不叫私有地址了)
路由配置好之后在R1上可以ping通PC3,但是PC1只能ping到R1的S0/0,再向前就ping不通了。因?yàn)闆]有192.168.0.0網(wǎng)絡(luò)的路由表項(xiàng),所以被丟棄了!下面在R1上配置靜態(tài)NAT讓PC1可以和PC3通信。
Router(config)#int fa0/0
Router(config-if)#ip nat inside?//將該接口標(biāo)記為內(nèi)部接口
Router(config-if)#int s0
Router(config-if)#ip nat outside //將該接口標(biāo)記為外部接口
Router(config-if)#exit
Router(config)#ip nat inside source static 192.168.0.2 202.106.0.3 //將來(lái)自標(biāo)記為內(nèi)部接口的地址做為轉(zhuǎn)換源,將?192.168.0.2一對(duì)一的轉(zhuǎn)換成?202.106.0.3
動(dòng)態(tài)NAT:現(xiàn)在PC1就可以和PC3通信了。但是PC2不能,因?yàn)镽1并沒有為PC2提供地址轉(zhuǎn)換。當(dāng)然我們可以在R1上像給PC1做靜態(tài)轉(zhuǎn)換一樣也給PC2做一個(gè),可如果我們有100臺(tái)機(jī)器工作量就太大了。下面在R1上再繼續(xù)配置:
Router(config)#access-list 10 permit 192.168.0.0?0.0.0.255?//定義標(biāo)準(zhǔn)訪問(wèn)控制列表10只允許定義的地址能夠被轉(zhuǎn)換
Router(config)#ip nat pool out 202.106.0.4 202.106.0.24 netmask 255.255.255.0?//定義名稱為out的地址池。
Router(config)#ip nat inside source list 10 pool out //將訪問(wèn)控制列表定義的地址和地址池關(guān)聯(lián)這樣就有前21個(gè)內(nèi)部主機(jī)能夠得到公網(wǎng)地址。
現(xiàn)在PC2也可以和PC3通信了。這就是動(dòng)態(tài)NAT,這種方式也不能節(jié)約IP地址。有一百臺(tái)主機(jī)就要100個(gè)公網(wǎng)IP,不常用。
PAT(Port Address Translation)端口地址轉(zhuǎn)換:用一個(gè)或多個(gè)公網(wǎng)IP為多個(gè)私有地址提供轉(zhuǎn)換,能夠節(jié)省大量IP地址,這種方式在現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中最常用。
Router(config)#ip nat inside source list 10 pool out? overload //只需要在動(dòng)態(tài)NAT的基礎(chǔ)上多出一個(gè)“overload”就可以讓上面的21個(gè)公網(wǎng)地址反復(fù)使用。
如果我們只有一個(gè)公網(wǎng)地址且已經(jīng)分配給了R1的S0/0口,可以使用下面的命令來(lái)對(duì)這僅有的一個(gè)公網(wǎng)地址反復(fù)利用或叫超載。
Router(config)#ip nat inside source list 10 interface serial 0 overload //就是在R1上不設(shè)置地址池,因?yàn)橹挥幸粋€(gè)公網(wǎng)地址,而只對(duì)S0/0接口的地址超載。
?5、配置TCP負(fù)載平衡:還是上圖IP也不變,假如PC1和PC2提供的是相同的WWW服務(wù),為了實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡可以做如下配置:
Router(config)#ip nat pool www 192.168.0.2 192.168.0.3 netmask 255.255.255.0 type rotary //配置地址池www并設(shè)成旋轉(zhuǎn)。
Router(config)#access-list 10 permit 202.106.0.3
Router(config)#ip nat inside?destination list 10?pool?www?//這樣當(dāng)外網(wǎng)主機(jī)訪問(wèn)202.106.0.3的時(shí)候路由器會(huì)自動(dòng)定向到192.168.0.2再有請(qǐng)求就定向到192.168.0.3如果地址池里還有別的地址會(huì)依次循環(huán),實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡的目的。注意,地址有了,網(wǎng)絡(luò)中還要有對(duì)應(yīng)的主機(jī)存在,否則會(huì)使對(duì)方第一次連接失敗。