網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成技術(shù)與實(shí)訓(xùn)第8章

第8章局域網(wǎng)模型

理論環(huán)節(jié) 了解多層交換的特點(diǎn)，局域網(wǎng)交換機(jī)的分類 理解局域網(wǎng)分層的概念 掌握大、中、小型局域網(wǎng)的典型設(shè)計(jì)方案 熟練掌握運(yùn)用雙核心網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 實(shí)踐環(huán)節(jié) 了解雙核心網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢 理解采用網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行局域網(wǎng)設(shè)計(jì)的必要性 掌握快速以太網(wǎng)通道和生成樹協(xié)議技術(shù)的應(yīng)用方法和步驟 熟練掌握各種組網(wǎng)技術(shù)8.1引言

8.2

OSI參考模型與IEEE802參考模型

圖8-1IEEE802參考模型與OSI參考模型之間的關(guān)系邏輯鏈路控制層介質(zhì)訪問控制層物理層應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層OSI參考模型IEEE802參考模型圖8-2OSI參考模型與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的對應(yīng)關(guān)系路由器/三層交換機(jī)交換機(jī)/網(wǎng)橋集線器/中繼器網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)幀比特8.3局域網(wǎng)模型相關(guān)內(nèi)容

8.3.1局域網(wǎng)的分段網(wǎng)絡(luò)分段的益處主要表現(xiàn)在：超越距離限制；通過減少或消除碰撞加快反應(yīng)速度和增加吞吐量；通過降低廣播風(fēng)暴和組播的影響加快反應(yīng)速度和增加吞吐量；增加每個用戶的可用帶寬；限制到不同局域網(wǎng)段的流量圖8-3未進(jìn)行分段的網(wǎng)絡(luò)圖8-4分段后的網(wǎng)絡(luò)8.3.2多層交換

1、二層交換基于二層的網(wǎng)絡(luò)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

◆高帶寬◆虛擬局域網(wǎng)◆用戶安全◆業(yè)務(wù)類別優(yōu)先化2、三層交換第三層交換具有如下優(yōu)點(diǎn)：◆網(wǎng)絡(luò)效率高◆系統(tǒng)擴(kuò)充性能好◆更加廣泛的拓?fù)溥x擇◆更加優(yōu)異的性能◆工作組和服務(wù)器安全8.3.3局域網(wǎng)交換機(jī)分類

從廣義上來看，交換機(jī)分為兩種◆廣域網(wǎng)交換機(jī)◆局域網(wǎng)交換機(jī)

從規(guī)模應(yīng)用上，局域網(wǎng)交換機(jī)可分為以下幾類:◆桌面交換機(jī)◆工作組交換機(jī)◆部門交換機(jī)◆機(jī)架式交換機(jī)◆企業(yè)交換機(jī)◆校園網(wǎng)交換機(jī)

根據(jù)架構(gòu)特點(diǎn)，局域網(wǎng)交換機(jī)可分為以下幾類： ◆機(jī)架式交換機(jī) ◆不帶擴(kuò)展槽固定配置式交換機(jī) ◆帶擴(kuò)展槽固定配置式交換機(jī)

從ISO/OSI的分層結(jié)構(gòu)上可以分為以下兩類： ◆三層交換機(jī) ◆Web交換機(jī)8.4局域網(wǎng)分層模型

8.4.1分層結(jié)構(gòu)

圖8-5層次化網(wǎng)絡(luò)模型核心層匯聚層接入層實(shí)現(xiàn)高速交換實(shí)現(xiàn)基于策略的連接實(shí)現(xiàn)本地或遠(yuǎn)程工作組訪問圖8-6分層網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)模型8.4.2小型局域網(wǎng)小型局域網(wǎng)通常包含在一座建筑內(nèi)。一般來說，小型局域網(wǎng)設(shè)計(jì)方案中，關(guān)鍵的不是網(wǎng)絡(luò)冗余，而是成本效益。小型局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)要求通常包括：針對語音、視頻和IP組播等的高性能應(yīng)用；支持基于NovellIPX，IPX，AppleTalk和SNA等的應(yīng)用。圖8-7小型局域網(wǎng)典型方案8.4.3中型局域網(wǎng)

中型局域網(wǎng)覆蓋一個或者幾個大型建筑物。中型局域網(wǎng)主要用于提供高可用性、高性能和高可管理性。這種類型的設(shè)計(jì)也稱為骨干（collapsedbackbone）設(shè)計(jì)。 如圖8-8所示，中型局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案為接入超過千臺聯(lián)網(wǎng)終端的局域內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)提供了一種可管理的交換式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。高性能的緊縮式骨干采用3層交換。網(wǎng)絡(luò)為客戶端和服務(wù)器提供了冗余。圖8-8中型局域網(wǎng)典型方案8.4.4大型局域網(wǎng)如圖8-9所示，越來越多擁有大型局域網(wǎng)的企業(yè)希望對網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行升級，以做到：1、支持語音、視頻和IP組播的高帶寬應(yīng)用；2、支持基于NovellIPX，IPX，AppleTalk和SNA等的應(yīng)用；3、為公司的Intranet提供高可用性、高性能和可管理性。圖8-9大型局域網(wǎng)典型方案大型局域網(wǎng)使用第2層骨干、第3層骨干或者ATM骨干等解決方案來對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)展。1、第2層骨干當(dāng)性能價格比和高可用性是主要考慮要素時，通常采用第2層骨干的設(shè)計(jì)方案，如圖8-10所示。該方案采用吉比特以太網(wǎng)及10Gbps以太網(wǎng)接口和鏈路，滿足如下設(shè)計(jì)要求：（1）支持基于IP的高帶寬應(yīng)用；（2）提供高性能并能迅速實(shí)現(xiàn)故障恢復(fù)；（3）支持基于NovellIPX，IPX，AppleTalk和SNA等的應(yīng)用。圖8-10基于第2層骨干的設(shè)計(jì)方案2、第3層骨干圖8-11給出了采用第3層骨干的典型設(shè)計(jì)方案。第3層骨干的設(shè)計(jì)常用在需要高性能以支持基于IP單播和組播的多媒體應(yīng)用的地方。第三層骨干的其他要求通常還包括：1、能擴(kuò)展到數(shù)Gbps吞吐量的無阻塞局域網(wǎng)骨干；2、抑制廣播；3、確定故障的迅速恢復(fù)；4、支持基于NovellIPX，IPX，AppleTalk和SNA等的應(yīng)用。圖8-11基于第3層骨干的設(shè)計(jì)方案4、ATM骨干圖8-12采用異步傳輸模式（ATM）的骨干網(wǎng)設(shè)計(jì)，為具有數(shù)千個聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的大型局域網(wǎng)提供了一個可管理的交換式網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，以滿足如下設(shè)計(jì)要求：（1）針對IP應(yīng)用的高性能和極高可用性；（2）針對實(shí)時語音和視頻應(yīng)用的trunk連接；（3）支持基于NovellIPX，IPX，AppleTalk和SNA等的應(yīng)用。圖8-12基于ATM骨干的設(shè)計(jì)方案8.5雙核心模型及其應(yīng)用

如果目標(biāo)網(wǎng)站要求骨干設(shè)備提供冗余，保證骨干網(wǎng)絡(luò)的順暢運(yùn)行，降低因故障導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)失效時間，確保通訊子網(wǎng)的可靠性，則可以選擇對稱的雙核心模型，如圖8-13所示。這樣既可以為網(wǎng)絡(luò)骨干提供冗余，又可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡。如果網(wǎng)站對網(wǎng)絡(luò)通訊子網(wǎng)的可靠性要求不高，則可采用單核心模型。在實(shí)際應(yīng)用中往往將雙核心模型加以改造，將匯聚層和接入層合并在一起，或者將核心層和匯聚層合并在一起，形成緊縮的雙核心模型，如圖8-14所示。

圖8.13對稱的雙核心網(wǎng)絡(luò)模型圖8-14緊縮的雙核心網(wǎng)絡(luò)模型8.6局域網(wǎng)模型分析

8.6.1局域網(wǎng)分段的分析通過以上內(nèi)容的討論，可以看到，局域網(wǎng)分段分為物理分段和邏輯分段。物理分段:是指采用交換機(jī)將原有的一個物理網(wǎng)段分為若干個物理網(wǎng)段。邏輯分段:是指將局域網(wǎng)劃分成多個廣播域。8.6.2局域網(wǎng)分層的分析局域網(wǎng)模型主要從以下幾個方面保證了局域網(wǎng)的靈活性、可擴(kuò)充性、可靠性和提高性能。1、利用分層結(jié)構(gòu)將局域網(wǎng)的功能區(qū)塊化，這使得局域網(wǎng)的局部修改和擴(kuò)充被隔離，使局域網(wǎng)更具靈活性和可擴(kuò)充性；2、利用區(qū)塊的不對稱特性優(yōu)化局域網(wǎng)的流量配置，提高局域網(wǎng)的性能價格比；3、利用局域網(wǎng)整體的對稱性提供負(fù)載均衡，最大限度地提高局域網(wǎng)的性能；4、利用局域網(wǎng)整體的對稱性提供局域網(wǎng)的冗余，提高局域網(wǎng)的可靠性。8.7實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

8.7.1組建緊縮的雙核心模型局域網(wǎng)8.7.2組建雙核心模型局域網(wǎng)8.8本章小結(jié)

交換式局域網(wǎng)憑借其技術(shù)的先進(jìn)性和應(yīng)用的高可靠性在當(dāng)前的局域網(wǎng)建設(shè)中處于主導(dǎo)地位。據(jù)此，本章介紹了交換式局域網(wǎng)的多層交換技術(shù)以及交換機(jī)的分類與應(yīng)用。局域網(wǎng)設(shè)計(jì)模型的應(yīng)用保證了局域網(wǎng)的靈活性、可擴(kuò)充性、可靠性和高性能。本章討論了局域網(wǎng)分層模型以及基于三層模型的大、中、