組網(wǎng)工程第4章

1、第4章 網(wǎng)絡方案設計 第4章 網(wǎng)絡方案設計 4.1 邏輯網(wǎng)絡方案設計邏輯網(wǎng)絡方案設計 4.2 物理網(wǎng)絡方案設計物理網(wǎng)絡方案設計小結(jié)小結(jié)習題與思考習題與思考 第4章 網(wǎng)絡方案設計 4.1 邏輯網(wǎng)絡方案設計邏輯網(wǎng)絡方案設計 4.1.1 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)設計網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)設計 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)設計應該考慮的因素有： 經(jīng)濟性； 靈活性和擴展性； 可靠性； 易于管理和維護。網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)與用戶網(wǎng)絡規(guī)模有關(guān)，由此可將其分為平面拓撲結(jié)構(gòu)、層次型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)以及企業(yè)網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)和園區(qū)網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)。 第4章 網(wǎng)絡方案設計 1平面拓撲結(jié)構(gòu)設計對于小型網(wǎng)絡，平面網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)就可以滿足要求。所謂平面網(wǎng)絡就是沒有層次化的

2、結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡，互連的設備實質(zhì)上具有相同的工作，網(wǎng)絡不進行分層，不進行模塊劃分。因而平面拓撲結(jié)構(gòu)易于設計和實現(xiàn)，并且便于網(wǎng)絡管理和網(wǎng)絡維護。 第4章 網(wǎng)絡方案設計 1) 廣域網(wǎng)平面拓撲結(jié)構(gòu)小型企業(yè)網(wǎng)可能是幾個局域網(wǎng)互聯(lián)的網(wǎng)絡，每個局域網(wǎng)與其他局域網(wǎng)連接通過一個廣域網(wǎng)路由器實現(xiàn)，因而形成了點到點的鏈路，西區(qū)總部北區(qū)分部東區(qū)分部南區(qū)分部第4章 網(wǎng)絡方案設計 2) 局域網(wǎng)平面拓撲結(jié)構(gòu)設計小型局域網(wǎng)采用的拓撲結(jié)構(gòu)圖主要就是平面拓撲結(jié)構(gòu)，也就是將網(wǎng)絡的用戶終端(如計算機)、服務器連接到一個或多個集線器、交換機上，網(wǎng)絡構(gòu)架主要是以太網(wǎng)，并采用CSMA/CD作為訪問控制。第4章 網(wǎng)絡方案設計 2層次型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)

3、設計在一個網(wǎng)絡系統(tǒng)規(guī)模龐大的情況下，往往將系統(tǒng)中的設備按照承擔的功能進行劃分，形成多層結(jié)構(gòu)，進行分擔處理，這就是常見的分層方法，是一種層次型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)。使用層次型拓撲結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點：(1) 減輕了網(wǎng)絡中一些主設備CPU的負載。(2) 降低了網(wǎng)絡成本。(3) 簡化了每個設計元素，易于理解。(4) 容易變更層次結(jié)構(gòu)。(5) 層次化網(wǎng)絡中的各個設備都可以按照所處節(jié)點功能充分發(fā)揮自己的特性。 第4章 網(wǎng)絡方案設計 最為常見的層次型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)就是三層模型即分為核心層、分布層和訪問層(或接入層)，如圖所示。 核心層提供多個網(wǎng)絡之間的優(yōu)化傳輸路徑；分布層將網(wǎng)絡服務連接到訪問層，并且實現(xiàn)安全、流量負載和

4、選路策略；而訪問層就是直接面對網(wǎng)絡終端用戶的接入。第4章 網(wǎng)絡方案設計 1) 核心層核心層是互聯(lián)網(wǎng)絡的高速主干網(wǎng)，用以連接服務器群、建筑群到網(wǎng)絡中心，或在一個大型建筑物內(nèi)連接多個交換機管理間到網(wǎng)絡中心設備間， 核心層為網(wǎng)絡間數(shù)據(jù)包交換的至關(guān)重要的一層。為了保證核心層具有高可靠性，并且具有快速適應能力，不會因為某條路徑故障導致網(wǎng)絡癱瘓，必須采用冗余組件設計核心層，如采用最新的鏈路聚合技術(shù)(快速以太網(wǎng)的FEC、千兆以太網(wǎng)的GEC等)來解決冗余連接鏈路的負載。 第4章 網(wǎng)絡方案設計 在核心層的設備主要為路由器、三層交換機，在配置這些設備的時候，應該考慮優(yōu)化分組吞吐量的路由特性，應避免使用分組過濾或其

5、他可能會降低處理器效率的功能。為了降低網(wǎng)絡時延和獲得良好的可管理性，應當精心設計核心層，使核心層設備之間既相互獨立又相互關(guān)聯(lián)。對于需要通過外部網(wǎng)或經(jīng)過Internet連接的其他企業(yè)網(wǎng)絡來說，核心層拓撲結(jié)構(gòu)應當有多條連接到外部網(wǎng)絡的通道。 第4章 網(wǎng)絡方案設計 在需求分析中，需求調(diào)研獲取了用戶網(wǎng)絡的許多物理信息，如地理距離、信息流量、數(shù)據(jù)負載等。由于核心層處于主干網(wǎng)絡，而主干網(wǎng)技術(shù)的選擇要根據(jù)需求分析中的數(shù)據(jù)來定，主干網(wǎng)絡一般用來連接建筑群和服務器群，因而核心層可能承擔網(wǎng)絡上40%60%的信息流。因此，在實現(xiàn)主干網(wǎng)的時候，傳輸介質(zhì)應選用光纜，采用的主要技術(shù)為千兆以太網(wǎng)、ATM等。從易用性、先進性

6、和擴展性的角度考慮，采用千兆以太網(wǎng)技術(shù)最為常見，而ATM技術(shù)在實現(xiàn)和工程設計上難度較大，在部分局域網(wǎng)中可以實現(xiàn)。 第4章 網(wǎng)絡方案設計 2) 分布層網(wǎng)絡的分布層是網(wǎng)絡的核心層和訪問層之間的分界點， 實現(xiàn)如今應用廣泛的虛擬局域網(wǎng)(VLAN)之間的路由；用于描述廣播沖突域；用于安全訪問控制。為了節(jié)約網(wǎng)絡IP地址，可以在訪問層采用私有地址，通過分布層進行NAT轉(zhuǎn)換形成Internet中合法的IP地址。 第4章 網(wǎng)絡方案設計 3) 接入層接入層為用戶提供了在局部網(wǎng)內(nèi)的相互訪問和外部接入。在大規(guī)模網(wǎng)絡系統(tǒng)中，接入層可以包括路由器、交換機、網(wǎng)橋和集線器網(wǎng)絡設備。一般采用100Base-T(X)快速交換式以

7、太網(wǎng)，采用10/100Mb/s自適應傳輸速率到用戶桌面，傳輸介質(zhì)一般為5類或超5類雙絞線。第4章 網(wǎng)絡方案設計 3網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)設計第4章 網(wǎng)絡方案設計 4網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)冗余設計(1) 備用設備。(2) 備用線路。第4章 網(wǎng)絡方案設計 4.1.2 網(wǎng)絡網(wǎng)絡IP地址規(guī)劃地址規(guī)劃在網(wǎng)絡方案設計中，應該確定用戶網(wǎng)絡IP的地址范圍和IP地址的授權(quán)方式，是采用內(nèi)部私有地址，還是申請公有地址。 對于網(wǎng)絡IP地址，如果合理使用，便可以滿足近期目標和遠期目標；如果沒有合理使用，就會出現(xiàn)在網(wǎng)絡運行一段時間后需要重新規(guī)劃IP地址的情況，這樣會增加管理的難度，造成費用的浪費，也會給用戶帶來生產(chǎn)中斷。 第4章 網(wǎng)絡方案設計

8、經(jīng)過總結(jié)，對IP地址的規(guī)劃使用應該從以下幾方面進行考慮。1獲取IP地址范圍2IP地址的分配與VLAN地址的結(jié)合規(guī)劃3VLAN之間路由的實現(xiàn)4選路協(xié)議第4章 網(wǎng)絡方案設計 4.1.3 邏輯網(wǎng)絡規(guī)劃的簡單實例邏輯網(wǎng)絡規(guī)劃的簡單實例假定某市某中學需要進行網(wǎng)絡系統(tǒng)建設，根據(jù)用戶需求分析確定對實驗大樓、教學樓、行政樓、印刷廠、學生公寓樓和教師家屬區(qū)實現(xiàn)網(wǎng)絡共享。為了對網(wǎng)絡地址規(guī)劃設計作講解，特列出表4.1，以表示用戶對象歸類，其他規(guī)劃設計就不具體說明了。圖4.5表示該校園網(wǎng)絡的大體分層的拓撲結(jié)構(gòu)圖。第4章 網(wǎng)絡方案設計 表4.1 網(wǎng)絡地址規(guī)劃分類表 建筑物名稱 信 息 類 信息點數(shù)量/個 VLAN 分配

9、說明 教學 72 屬于 VLAN14 教學樓 辦公室 20 屬于 VLAN13 實驗室 120 屬于 VLAN14 實驗樓 辦公室 20 屬于 VLAN13 行政樓 辦公室 100 屬于 VLAN13 印刷廠 普通用戶 10 屬于 VLAN14 學生 220 學生公寓樓 辦公室 10 屬于 VLAN13 教師家屬區(qū) 個人用戶 預計 400 其他 保留 預留 40 屬于 VLAN14 第4章 網(wǎng)絡方案設計 圖4.5 分層拓撲結(jié)構(gòu)圖 第4章 網(wǎng)絡方案設計 學校為了節(jié)約IP地址成本開銷，決定利用5個C類私有地址作為校園網(wǎng)用戶的IP地址，用戶采用代理或NAT方式訪問Internet網(wǎng)絡。下面主要就5個

10、C類地址192.168.10.0192.168.14.0來講解地址規(guī)劃。由于需要對處于不同地理位置的辦公室規(guī)劃為一個工作組局域網(wǎng)，因而需要實現(xiàn)虛擬局域網(wǎng)(VLAN)的劃分。子網(wǎng)1：學生公寓，192.168.10.0/24，可用地址為254個，網(wǎng)關(guān)為192.168.10.1。子網(wǎng)2和3：家屬區(qū)，192.168.11.0/24和192.168.12.0/24，可用地址為508個，網(wǎng)關(guān)分別為192.168.11.1和192.168.12.1。 子網(wǎng)4：辦公室，虛擬局域網(wǎng)VLAN13，192.168.13.0/24，可用地址為254個，網(wǎng)關(guān)為192.168.13.1。 第4章 網(wǎng)絡方案設計 子網(wǎng)5：教

11、學、實驗室、印刷廠、其它屬于虛擬局域網(wǎng)VLAN14，192.168.14.0/24，可用地址為254個，網(wǎng)關(guān)為192.168.14.1。第4章 網(wǎng)絡方案設計 4.2 物理網(wǎng)絡方案設計物理網(wǎng)絡方案設計 4.2.1 網(wǎng)絡技術(shù)及設備網(wǎng)絡技術(shù)及設備目前的組網(wǎng)技術(shù)很多，ATM、千兆以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、無線、xDSL等均可適合不同規(guī)模的、不同用戶的網(wǎng)絡。采用不同帶寬以太網(wǎng)技術(shù)組建局域網(wǎng)需要考慮以下因素： 第4章 網(wǎng)絡方案設計 u 所需要的傳輸介質(zhì)。u 網(wǎng)絡設備處于什么物理位置和邏輯位置。u 網(wǎng)絡傳輸性能要求。u 不同規(guī)模采用哪種層次化結(jié)構(gòu)來組建網(wǎng)絡。u向高速以太網(wǎng)升級的設備和線纜標準。 第4章 網(wǎng)絡方案設

12、計 根據(jù)不同子網(wǎng)的用戶信息點數(shù)量、拓撲結(jié)構(gòu)規(guī)模和層次化結(jié)構(gòu)，選擇核心層、分布層、接入層中所需的網(wǎng)絡設備，通常考慮如下指標：u 端口數(shù)量。u 設備處理器頻率和背板容量。u 支持網(wǎng)絡技術(shù)指標，比如IEEE802.3ab。u 時延參數(shù)。u設備每秒的吞吐量。 第4章 網(wǎng)絡方案設計 u 是否支持多種網(wǎng)絡管理，比如支持RMON管理。u 支持的傳輸介質(zhì)類型，比如支持超5類雙絞線，支持1000 M速率雙絞線標準。u 設備是否需要模塊式，是否支持熱插拔部件。u 是否支持冗余電源。u 交換機是否需要支持VLAN，是否需要支持第三層路由功能。u 是否支持壓縮和加密功能。u 路由器所支持的路由協(xié)議。u設備是否需要支持多媒體傳輸技術(shù)。 第4章 網(wǎng)絡方案設計 組建大規(guī)模企業(yè)網(wǎng)絡或園區(qū)網(wǎng)絡時，需要借助廣域網(wǎng)技術(shù)將各個小規(guī)模的局域網(wǎng)組建起來，這種廣域網(wǎng)技術(shù)的通信線路通常采用兩種方式：u 租用電信、網(wǎng)通、聯(lián)通等網(wǎng)絡服務商的專用線路。u 用戶敷