第17章 通信系统架构
核心知识点
1. 局域网（LAN）典型架构
单核心架构
- 结构：一台核心交换设备 + 若干接入交换设备
- 优点：结构简单、节省投资
- 缺点：单点故障、扩展能力有限、核心端口密度要求高
双核心架构
- 结构：两台核心交换设备 + 接入交换设备
- 优点：消除单点故障、高可用性
- 连接方式：两台核心之间互联，接入交换分别上联到两台核心
环型架构
- 优点：无单点故障、自愈能力强
- 缺点：布线复杂、成本高
层次化架构（三层架构）
- 核心层：高速数据交换
- 汇聚层：策略控制、安全、流量管理、路由
- 接入层：用户接入、VLAN 划分
2. VLAN（虚拟局域网）
- 目的：逻辑上划分广播域
- 优点：
- 控制广播风暴
- 提高安全性
- 灵活管理
- 提高网络效率
- VLAN 间通信：需要三层路由（三层交换机或路由器）
- VLAN 划分方式：基于端口、基于 MAC 地址、基于 IP 子网、基于策略
3. 网络设备
| 设备 | OSI 层次 | 功能 | |------|---------|------| | 集线器（Hub） | 物理层 | 信号放大，广播 | | 交换机（Switch） | 数据链路层 | 基于 MAC 转发，隔离冲突域 | | 路由器（Router） | 网络层 | 基于 IP 路由，隔离广播域 | | 三层交换机 | 网络层 | 交换 + 路由功能 |
4. IP 地址与子网
- IPv4：32 位，点分十进制
- IPv6：128 位，冒号十六进制
- 子网掩码：区分网络位和主机位
- CIDR：无类别域间路由，如 192.168.1.0/24
5. 路由协议
- 静态路由：手动配置，适合小网络
- 动态路由：
- RIP：距离矢量，跳数限制 15，收敛慢
- OSPF：链路状态，收敛快，适合大网络
- BGP：路径矢量，用于自治系统间
6. 网络安全设备
- 防火墙：隔离网络，访问控制
- 入侵检测系统（IDS）：检测攻击行为
- 入侵防御系统（IPS）：检测并阻止攻击
- VPN：加密隧道，安全远程访问
7. 5G 网络架构
- SA（独立组网）：5G 核心网 + 5G 基站
- NSA（非独立组网）：4G 核心网 + 5G 基站
- 5G 特点：eMBB（大带宽）、mMTC（大连接）、uRLLC（低时延高可靠）
- 网络切片：为不同业务提供独立虚拟网络
8. SDN（软件定义网络）
- 核心思想：控制平面与数据平面分离
- 优势：灵活控制、快速部署、集中管理
- 组件：SDN 控制器、南向接口、北向接口
真题考点映射
| 考点 | 频率 | 说明 | |------|------|------| | VLAN | 偶尔 | 划分方式、间通信 | | 路由协议 | 偶尔 | RIP/OSPF 区别 | | 网络设备 | 偶尔 | 各设备层次和功能 | | IPv6 | 偶尔 | 特点与优势 | | 三层架构 | 偶尔 | 核心/汇聚/接入 |
易错点/陷阱
- 交换机隔离冲突域但不隔离广播域（路由器才隔离广播域）
- VLAN 间通信必须经过三层设备
- Hub 是物理层设备（不是数据链路层）
- 防火墙不能替代 IDS/IPS（功能不同）
- 5G NSA 仍依赖 4G 核心网
案例分析模板
本章单独出案例题的概率较低，通常与其他章节结合考察。
论文素材
- 通信架构相关论文较少
- 可作为系统集成类论文的支撑内容