農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程網(wǎng)絡設計-邏輯網(wǎng)絡設計

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程設計與實施項目三網(wǎng)絡設計3.1網(wǎng)絡帶寬與流量析網(wǎng)絡帶寬與流量分析網(wǎng)絡拓撲與分層設計服務子網(wǎng)的設計網(wǎng)絡地址規(guī)劃網(wǎng)絡邏輯設計

網(wǎng)絡邏輯設計是建設網(wǎng)絡過程中的重要工作，從整體上影響或決定了網(wǎng)絡的建設規(guī)模、基本結(jié)構、主要應用內(nèi)容與模式、資金投入和建設周期等重大問題。

網(wǎng)絡邏輯設計是網(wǎng)絡工程技術人員不可或缺的必備專業(yè)技術，它是在掌握網(wǎng)絡建設的任務與工作程序和理解網(wǎng)絡工程建設的技術指標等基本概念的基礎之上，根據(jù)用戶需要確定網(wǎng)絡建設的方案帶寬與流量分析(從需求分析階段開始考慮）拓撲結(jié)構規(guī)劃與分層設計網(wǎng)絡地址規(guī)劃網(wǎng)絡邏輯設計網(wǎng)絡生命周期運行與維護階段網(wǎng)絡構思與計劃階段分析與設計階段實施階段網(wǎng)絡設計周期需求分析商業(yè)需求用戶需求應用需求計算平臺需求網(wǎng)絡需求用戶應用計算平臺網(wǎng)絡物理拓撲網(wǎng)絡軟件網(wǎng)絡互連設備廣域網(wǎng)連接硬件需求操作系統(tǒng)需求軟件需求需求分析網(wǎng)絡帶寬分析與設計視頻是網(wǎng)絡帶寬的主要占用者。帶寬與網(wǎng)絡設備、網(wǎng)絡線路、網(wǎng)絡類型、應用環(huán)境等因素有關。以太網(wǎng)帶寬不穩(wěn)定性分析全部網(wǎng)絡設備做非阻塞式設計投資相當大光纖線路對帶寬影響不大雙絞線線路質(zhì)量的好壞，對網(wǎng)絡帶寬影響很大信號傳輸過程中，要扣除大約10%的系統(tǒng)開銷以太網(wǎng)負載超過50%時，容易發(fā)生廣播風暴線路環(huán)境溫度過高、信息插座或接頭氧化、環(huán)境電磁干擾過大等，都會造成網(wǎng)絡帶寬下降網(wǎng)絡帶寬分析與設計網(wǎng)絡用戶業(yè)務模型用戶網(wǎng)絡業(yè)務最低帶寬需求不同的用戶業(yè)務，需要不同的網(wǎng)絡帶寬。局域網(wǎng)用戶要求較高的帶寬，而且網(wǎng)絡上行鏈路和下行鏈路的帶寬相差不多。在因特網(wǎng)中，下行速率與上行速率不一致，用戶對下行速率要求較多。業(yè)務類型最低下行帶寬最低上行帶寬業(yè)務說明網(wǎng)頁瀏覽32kbit/s10kbit/s每個頁面收發(fā)郵件128kbit/s128kbit/s依用戶與郵件服務器帶寬而定網(wǎng)上聊天64kbit/s32kbit/s文字聊天網(wǎng)上購物64～128kbit/s32kbit/s交互式應用網(wǎng)絡游戲64～256kbit/s64kbit/s因特網(wǎng)游戲，依用戶與游戲服務器帶寬而定IP電話128kbit/s32kbit/sH.323純語音IP電話，采用G.723編碼視頻監(jiān)控256～512kbit/s256～512kbit/s分布式多媒體監(jiān)控業(yè)務，如交通監(jiān)控系統(tǒng)等視頻點播1512kbit/s64kbit/sMPEG-1（VCD）分配型多媒體視頻業(yè)務IPTV2～8Mbit/s512kbit/s～1Mbit/s網(wǎng)絡電視業(yè)務HDTV2～20Mbit/s512kbit/s～1Mbit/s1024×768分辨率以上的高清電視業(yè)務端到端網(wǎng)絡業(yè)務最低帶寬要求網(wǎng)絡帶寬分析與設計網(wǎng)絡帶寬低于256kbit/s時，很難滿足用戶對網(wǎng)絡服務的需求?；驹O計思想：根據(jù)帶寬占用大的業(yè)務來選擇鏈路帶寬，并根據(jù)業(yè)務使用頻度考慮對帶寬的復用。用戶使用因特網(wǎng)的時間規(guī)律1～7點用戶最少上網(wǎng)；早上8點開始上網(wǎng)人數(shù)逐漸增加；上午10點達到一天當中的第一個高峰；下午14、15點達到一天中的第二個高峰；晚上20、21點時達到一天中的頂峰。調(diào)查顯示：用戶平均每周上網(wǎng)4天，計13.4小時；平均每天使用3.35小時（200分鐘）左右；用戶平均每天收發(fā)的電子郵件為2.5封。獲取信息占46%；休閑娛樂占32%；學習占8%。網(wǎng)絡帶寬分析與設計阻塞式與非阻塞式設計上層（如匯聚層）鏈路帶寬大于或等于下層（如接入層）鏈路帶寬的總和，稱為非阻塞式設計；上層鏈路帶寬低于下層鏈路帶寬的總和，稱為阻塞式設計。非阻塞式帶寬設計的網(wǎng)絡匯聚節(jié)點負載輕，網(wǎng)絡擴展性好，但是工程成本偏高。網(wǎng)絡帶寬分析與設計集線比指可用信道與接入用戶線的比例例如：一條E1線路可以同時接通30路電話，如果按照1:1的集線比，只能接30條用戶線；如果按照1:8的集線比，可以接240條用戶線，這樣仍然可以滿足30路電話同時通話，但是第31個用戶需要通話時就需要等待，或者不能接通。接線比模型建立在所有用戶不會同時通信的基礎上集線比需要進行用戶需求分析和話務量統(tǒng)計后才能確定在計算機網(wǎng)絡中，如果按照阻塞式設計，同時又能滿足用戶需求，就需要確定網(wǎng)絡服務的集線比。網(wǎng)絡帶寬分析與設計網(wǎng)絡集線比：

網(wǎng)絡服務系統(tǒng)有效接入與最大接入能力之間的比率計算機網(wǎng)絡的集線比經(jīng)驗值為1：8～1：15網(wǎng)絡服務集線比計算如下：☆網(wǎng)絡服務有效工作時長=打開網(wǎng)頁數(shù)×（網(wǎng)頁大小+系統(tǒng)開銷）/（用戶帶寬/8）☆網(wǎng)絡服務最大集線比=服務總工作時長/（網(wǎng)絡服務有效時長+服務間隔時長）☆服務器最大用戶數(shù)=（Web服務器帶寬/用戶接入帶寬）×最大集線比網(wǎng)絡帶寬分析與設計可以通過帶寬管理器、入侵控制系統(tǒng)、路由器等硬件設備進行控制和管理。

利用軟件管理和控制網(wǎng)絡帶寬ISAServer可以進行網(wǎng)絡帶寬管理,帶寬管理規(guī)則按次序排列,可以通過配置優(yōu)先級和帶寬規(guī)則給指定類型的網(wǎng)絡通信分配較多的帶寬。網(wǎng)絡管理人員可以根據(jù)協(xié)議、調(diào)度、用戶、目的、內(nèi)容等方面指定帶寬規(guī)則。網(wǎng)絡流量分析與設計網(wǎng)絡流量的特性1．流量與帶寬帶寬是一個固定值，流量是一個變化的量。帶寬由網(wǎng)絡工程師規(guī)劃分配，有很強的規(guī)律性；流量由用戶網(wǎng)絡業(yè)務形成，規(guī)律性不強。帶寬與設備、傳輸鏈路相關；網(wǎng)絡流量與使用情況、傳輸協(xié)議、鏈路狀態(tài)等因素相關。2．不同網(wǎng)絡服務的數(shù)據(jù)流量特性網(wǎng)絡性能取決于一些變量，如突發(fā)性、延遲、抖動、分組丟失等。不同的網(wǎng)絡服務對這些指標要求會不同,如電子郵件具有很強的突發(fā)性。在網(wǎng)絡設計中，應當根據(jù)用戶數(shù)據(jù)流量特性進行網(wǎng)絡流量設計和管理。網(wǎng)絡流量分析與設計不同網(wǎng)絡服務的流量特性服務類型業(yè)務特征突發(fā)性延遲容忍度抖動容忍度分組丟失容忍度Web網(wǎng)頁多個小文件傳輸高中等高中等E-mail數(shù)據(jù)量小高高高高FTP大文件傳輸中等高高高即時通信數(shù)據(jù)量小高中等高高網(wǎng)絡游戲要求可靠傳輸高中等高中等IP語音要求可靠傳輸?shù)偷偷偷鸵曨l點播帶寬要求高低低低低電子商務要求可靠傳輸高中等中等低網(wǎng)絡流量分析與設計流量監(jiān)測圖的功能：☆峰值流量大小，出現(xiàn)時間，持續(xù)時間；☆平均流量大??；☆流出與流入情況，出口是否存在擁塞；☆資源負載情況，如磁盤空間、CPU負載等；☆服務流量分布情況，如Web、FTP等；☆設備流量情況，如路由器、交換機等。網(wǎng)絡流量分析與設計農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程設計與實施項目三網(wǎng)絡設計3.3服務子網(wǎng)的設計服務子網(wǎng)的設計（1）集中式服務設計集中式服務設計將服務器集中配置在中心機房。這種設計方式的優(yōu)點就是管理方便，安全性能高，缺點是增加了核心層的負荷。服務子網(wǎng)的設計（2）匯聚式服務設計匯聚式服務設計將服務器根據(jù)部門應用特點匯聚到各個部門（匯聚層）的機房。匯聚式服務設計優(yōu)點是管理和維護都很靈活。服務子網(wǎng)的設計服務子網(wǎng)結(jié)構設計局域網(wǎng)服務類型：通用服務DNS、Web、FTP、E-mail等；應用服務OA、MIS、ERP、CAD等服務子網(wǎng)設計在網(wǎng)絡的哪個層次，對網(wǎng)絡性能影響很大。集中式服務設計模型所有服務子網(wǎng)設計在網(wǎng)絡核心層，服務器機群集中安置在網(wǎng)絡中心機房。優(yōu)點：網(wǎng)絡結(jié)構簡單，便于管理；缺點：增加核心層負荷，增加網(wǎng)絡鏈路流量，網(wǎng)絡可靠性不好。分布式服務設計模型網(wǎng)絡服務集中，應用服務分散。優(yōu)點：

網(wǎng)絡流量分擔合理，核心層壓力小缺點：

網(wǎng)絡管理工作量大，設備利用率不高設計原則網(wǎng)絡服務集中，應用服務分散

服務子網(wǎng)的設計集中式服務設計模型服務集中在核心層網(wǎng)絡服務在核心層服務分布在匯聚層服務分布在接入層分布式服務設計模型網(wǎng)絡拓撲設計案例

---層次模型和實用網(wǎng)絡設計對應關系………QuidwayR3600QuidwayR3600N*E1QuidwayNE16/08ATM/POS其它一級節(jié)點總部數(shù)據(jù)中心局域網(wǎng)二級節(jié)點局域網(wǎng)二級節(jié)點局域網(wǎng)總部一級節(jié)點：省級二級節(jié)點：地市級三級節(jié)點：縣級核心層匯聚層接入層案例－－某局全省網(wǎng)絡DDN/FRPSTN/ISDN移動用戶中心備份路由器中心路由器防火墻中心交換機中心備份交換機從服務器磁盤陣列主服務器網(wǎng)管工作站工作站市網(wǎng)絡縣網(wǎng)絡中心備份路由器中心主路由器工作站工作站中心交換機PC服務器防火墻中心備份路由器防火墻中心主路由器樓層交換機工作站工作站省網(wǎng)絡中心備份交換機中心主交換機網(wǎng)管工作站W(wǎng)EB服務器共享磁帶庫主服務器磁盤陣列從服務器應用路由服務器防火墻中心交換機中心備份交換機從服務器磁盤陣列主服務器網(wǎng)管工作站工作站市網(wǎng)絡縣網(wǎng)絡中心備份路由器中心主路由器工作站工作站中心交換機PC服務器防火墻中心備份路由器防火墻中心主路由器樓層交換機工作站工作站省網(wǎng)絡中心備份交換機中心主交換機網(wǎng)管工作站W(wǎng)EB服務器共享磁帶庫主服務器磁盤陣列從服務器應用路由服務器案例分解－局域網(wǎng)分層局域網(wǎng)的分層設計中心交換機從服務器省網(wǎng)絡磁盤陣列案例分解－廣域網(wǎng)分層PSTN/ISDN移動用戶中心備份路由器中心路由器防火墻中心備份交換機磁盤陣列主服務器網(wǎng)管工作站工作站市網(wǎng)絡縣網(wǎng)絡中心備份路由器中心主路由器工作站工作站中心交換機PC服務器防火墻中心備份路由器防火墻中心主路由器樓層交換機工作站工作站中心備份交換機中心主交換機網(wǎng)管工作站W(wǎng)EB服務器共享磁帶庫主服務器從服務器應用路由服務器DDN/FR案例—校園網(wǎng)案例—企業(yè)網(wǎng)網(wǎng)絡設計案例分析網(wǎng)絡層次不清晰的設計案例

網(wǎng)絡設計存在以下問題結(jié)構設計不合理，交換機級聯(lián)太深交換機配置存在問題設計方案中網(wǎng)絡結(jié)構劃分不明確網(wǎng)絡設計案例分析網(wǎng)絡核心層過于復雜的案例分析校園網(wǎng)核心層設計方案網(wǎng)絡設計案例分析網(wǎng)絡核心過于復雜案例農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程設計與實施項目三網(wǎng)絡設計3.1網(wǎng)絡拓撲結(jié)構與分層設計邏輯設計--網(wǎng)絡拓撲結(jié)構選擇資金投入業(yè)務開展方式可管理性可維護性網(wǎng)絡的性能網(wǎng)絡的可靠性拓撲結(jié)構選擇依據(jù)常見的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構

網(wǎng)絡拓撲結(jié)構是指忽略了網(wǎng)絡通信線路的距離遠近和粗細程度，忽略通信節(jié)點大小和類型后僅僅用點和直線來描述的圖形結(jié)構網(wǎng)絡拓撲結(jié)構點對點網(wǎng)絡的特點網(wǎng)絡通信方式：點對點點對多點(廣播)點對點網(wǎng)絡將主機以點對點方式連接，主機通過單獨的鏈路進行數(shù)據(jù)傳輸，并且兩個節(jié)點之間可能會有多條單獨的鏈路。點對點網(wǎng)絡拓撲結(jié)構：點對點形、鏈路形、環(huán)形、網(wǎng)狀形等點對點網(wǎng)絡主要用于城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)點對點網(wǎng)絡優(yōu)點：網(wǎng)絡性能不會隨數(shù)據(jù)流量加大而降低。點對點網(wǎng)絡缺點：網(wǎng)絡中任意兩個節(jié)點通信時，如果它們之間的中間節(jié)點較多，就需要經(jīng)過多跳后才能到達，這加大了網(wǎng)絡傳輸時延。網(wǎng)絡拓撲結(jié)構廣播式網(wǎng)絡的特點廣播式網(wǎng)絡僅有一條信道，網(wǎng)絡上所有節(jié)點共享這個信道。廣播網(wǎng)絡廣泛用于局域網(wǎng)通信。廣播式網(wǎng)絡拓撲結(jié)構：星形網(wǎng)、總線網(wǎng)、蜂窩網(wǎng)等。廣播網(wǎng)絡優(yōu)點：在一個網(wǎng)段內(nèi)，任何兩個節(jié)點之間的通信，最多只需要“2跳”的距離；廣播網(wǎng)絡缺點：網(wǎng)絡流量很大時，容易導致網(wǎng)絡性能急劇下降。L2L2L2L2L2廣播域廣播報文各種拓撲結(jié)構的分類與工作方式網(wǎng)絡類型拓撲結(jié)構類型主要應用網(wǎng)絡擴展可靠性投資點對點鏈路形MAN、WAN中等低低環(huán)形MAN、WAN困難高高網(wǎng)狀形MAN、WAN困難高高廣播總線形LAN中等低低星形LAN容易高低蜂窩形WLAN容易高高點對點類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構-鏈路形鏈路形拓撲結(jié)構鏈路形網(wǎng)絡由點對點串聯(lián)而成。鏈路網(wǎng)與總線網(wǎng)結(jié)構相同，工作原理不同。鏈路網(wǎng)與總線網(wǎng)的區(qū)別：總線網(wǎng)絡采用廣播方式進行數(shù)據(jù)傳輸；而鏈路形網(wǎng)絡采用點對點方式進行信號傳輸。鏈路形網(wǎng)絡拓撲結(jié)構簡單，易于布線，節(jié)省傳輸介質(zhì)(一般為光纜)，用于主干傳輸鏈路。支持鏈路結(jié)構的網(wǎng)絡有：SDH、DWDM等。點對點可看作是鏈路形網(wǎng)的一種特殊情況。鏈路形結(jié)構的優(yōu)點設備無關性獨立性安全性非中心化鏈路形結(jié)構的缺點連接較多時延較大點對點類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構-環(huán)形環(huán)形拓撲結(jié)構環(huán)網(wǎng)中，各個節(jié)點通過環(huán)接口，連接在一條首尾相接的閉合環(huán)形通信線路中。環(huán)網(wǎng)結(jié)構有：單環(huán)多環(huán)環(huán)相切環(huán)內(nèi)切環(huán)相交環(huán)相連等環(huán)網(wǎng)特點每個節(jié)點都與兩個相臨的節(jié)點相連，因而是一種點對點通信模式環(huán)網(wǎng)信號單向傳輸，如果N+1節(jié)點需要將數(shù)據(jù)發(fā)送到N節(jié)點，要繞環(huán)網(wǎng)絡一周才能到達N節(jié)點環(huán)網(wǎng)在節(jié)點過多時會產(chǎn)生較大的信號時延點對點類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構-環(huán)形目前使用的環(huán)網(wǎng)：SDH（同步數(shù)字系列）DWDM（密集波分復用）RPR（彈性分組環(huán)路）已經(jīng)淘汰的環(huán)網(wǎng)：TokenRing（令牌環(huán)）FDDISDH環(huán)網(wǎng)結(jié)構應用點對點類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構-雙環(huán)網(wǎng)絡在工程實施中，往往在環(huán)的兩端實現(xiàn)環(huán)封閉。因此環(huán)網(wǎng)在物理上呈總線形狀，邏輯上仍然是環(huán)型結(jié)構。工程中雙環(huán)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構點對點類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構-環(huán)形環(huán)形網(wǎng)絡的優(yōu)點：不需要集中設備(如交換機)，消除了對中心系統(tǒng)的依賴性；信號沿環(huán)單向傳輸，傳輸時延固定；所需光纜較少，適宜于長距離傳輸；各個節(jié)點負載較為均衡；雙環(huán)或多環(huán)網(wǎng)絡具有自愈功能；可實現(xiàn)動態(tài)路由；路徑選擇簡單，不容易發(fā)生地址沖突等問題。環(huán)形網(wǎng)絡拓撲結(jié)構的缺點：不適用于多用戶接入；增加節(jié)點時，會導致路由跳數(shù)增加；難以進行故障診斷；結(jié)構發(fā)生變化時，需要重新配置整個環(huán)網(wǎng)；投資成本較高。[案例]SDH環(huán)網(wǎng)應用[案例]DWDM環(huán)網(wǎng)應用3.1點對點類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構3.1點對點類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構[案例P42]環(huán)網(wǎng)結(jié)構[案例]SDH環(huán)網(wǎng)應用3.1點對點類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構[案例P42]環(huán)網(wǎng)結(jié)構[案例]SDH環(huán)網(wǎng)應用點對點類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構-網(wǎng)狀形網(wǎng)狀形拓撲結(jié)構網(wǎng)狀形拓撲結(jié)構采用點對點通信方式網(wǎng)絡中任何兩個節(jié)點之間都有直達鏈路連接，在通信建立過程中，不需要任何形式的信號轉(zhuǎn)接。網(wǎng)狀形結(jié)構類型：半網(wǎng)狀形結(jié)構全網(wǎng)狀形結(jié)構網(wǎng)狀結(jié)構一般用于城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中網(wǎng)狀形結(jié)構的優(yōu)點：每個節(jié)點之間有直達鏈路，信號傳輸快；通信節(jié)點不需要匯接交換功能，提高網(wǎng)絡性能；存在冗余鏈路，網(wǎng)絡可靠性高。網(wǎng)狀形結(jié)構的缺點：線路多，總長度大，基本建設和維護費用很大；在通信量不大的情況下，線路利用率很低[案例P44]歐洲GEANT網(wǎng)絡的網(wǎng)狀形結(jié)構3.1點對點類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構[案例]城域網(wǎng)核心層的網(wǎng)狀結(jié)構3.1點對點類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構[案例]城域網(wǎng)光纖鏈路的網(wǎng)狀結(jié)構3.1點對點類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構廣播類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構廣播網(wǎng)絡的特點廣播網(wǎng)絡工作原理廣播網(wǎng)絡一般采用CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測）原理進行工作。廣播網(wǎng)絡有一個信道，網(wǎng)絡上所有節(jié)點共享這個信道。數(shù)據(jù)包廣播傳輸時，網(wǎng)絡中所有節(jié)點都會接收到數(shù)據(jù)包。各個節(jié)點一旦收到數(shù)據(jù)包，就對這個數(shù)據(jù)包進行檢查，看是否發(fā)送給本節(jié)點，如果是則接收，否則丟棄這個數(shù)據(jù)包。廣播網(wǎng)絡類型有：星形網(wǎng)絡，總線形網(wǎng)絡，蜂窩形網(wǎng)絡等廣播網(wǎng)絡信號傳輸方式單播多播組播廣播類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構沖突域沖突域的大小會影響到網(wǎng)絡的性能。交換機、路由器等設備可以隔離沖突域。廣播域廣播會占用大量網(wǎng)絡資源，影響網(wǎng)絡帶。大量無用的廣播包會形成廣播風暴?？梢杂寐酚善鱽矸指顝V播域?？刹捎肰LAN劃分縮小廣播域的范圍。廣播類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構[案例]交換機的沖突域和廣播域沖突域廣播域交換機廣播類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構L2L2L2L2L2廣播域廣播報文[案例]局域網(wǎng)中的廣播域廣播類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構[案例]使用路由器隔離廣播域L2L2L2L2L2廣播域廣播報文廣播類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構大量無用的廣播數(shù)據(jù)包會形成廣播風暴，在網(wǎng)絡設計中應盡量減小廣播域的大小。產(chǎn)生廣播風暴的原因：主機查找服務器大量主機廣播查找服務器地址網(wǎng)絡環(huán)路網(wǎng)卡故障網(wǎng)絡病毒黑客軟件和視頻軟件使用廣播類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構-總線形總線形拓撲結(jié)構總線結(jié)構采用一條鏈路作為公共傳輸信道，網(wǎng)絡上所有節(jié)點都通過相應的接口連接在總線上。N個節(jié)點完全互聯(lián)只需要1條總線傳輸線路。總線網(wǎng)絡協(xié)議有IEEE802.3定義的10BASE-2，10BASE-5，由于傳輸速率太低，目前已經(jīng)淘汰。總線結(jié)構優(yōu)點不需要其他互聯(lián)設備，組網(wǎng)費用低；擴展網(wǎng)絡時，只需要添加一個網(wǎng)絡接頭。總線結(jié)構缺點主機增多時，會引起網(wǎng)絡性能下降；總線出現(xiàn)故障時，將導致整個網(wǎng)絡中斷。廣播類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構-星形星形拓撲結(jié)構每個節(jié)點都有一條單獨的鏈路與中心節(jié)點相連，所有數(shù)據(jù)都要通過中心節(jié)點進行交換。星形網(wǎng)絡采用廣播傳輸技術，中心節(jié)點設備通常采用交換機。星形以太網(wǎng)在物理上呈星形結(jié)構，但邏輯上仍然是總線形拓撲結(jié)構。星形結(jié)構優(yōu)點：網(wǎng)絡結(jié)構簡單，建設和維護費用少通信節(jié)點一般采用交換機，提高了鏈路利用率一個節(jié)點出現(xiàn)故障不會影響其它節(jié)點的連接星形結(jié)構缺點：可靠性低中心節(jié)點負擔重使用線纜較多廣播類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構-星形[案例]星形網(wǎng)絡結(jié)構廣播類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構-蜂窩形蜂窩形拓撲結(jié)構主要用于無線通信網(wǎng)絡蜂窩的大小與基站或AP發(fā)射功率有關蜂窩實際結(jié)構蜂窩工程表示

蜂窩結(jié)構采用頻率復用技術進行擴容蜂窩結(jié)構優(yōu)點：網(wǎng)絡建設時間短網(wǎng)絡易于擴展蜂窩結(jié)構缺點：信號很容易受到環(huán)境或人為的干擾傳輸速率較低，投資成本較高廣播類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構-蜂窩形家庭無線網(wǎng)絡城域無線網(wǎng)絡結(jié)構廣播類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構-混合形混合形拓撲結(jié)構混合形結(jié)構在理論上可以是各種結(jié)構的組合，這種復雜的結(jié)構主要出現(xiàn)在城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中。局域網(wǎng)中的混合結(jié)構主要是由交換機層次連接而構成的樹形結(jié)構（星形+星形），以及由交換機與路由器連接構成的樹形結(jié)構（星形+點對點）?；旌闲谓Y(jié)構的頂層節(jié)點負荷較重，網(wǎng)絡設計時可以將一部分負載分配給下一層節(jié)點。3.2廣播類型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構網(wǎng)絡[案例]企業(yè)局域網(wǎng)混合形結(jié)構網(wǎng)絡拓撲分層設計Cisco公司將大型網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構劃分為三個層次，即核心層、匯聚層和接入層處理高速數(shù)據(jù)流，提供核心節(jié)點之間的高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)負責網(wǎng)段的邏輯分割，聚合路由路徑，收斂數(shù)據(jù)流量將流量饋入網(wǎng)絡，為用戶提供網(wǎng)絡訪問和管理功能網(wǎng)絡拓撲層次設計網(wǎng)絡設計分三層：核心層、匯聚層、接入訪問層核心層匯聚層接入層高速數(shù)據(jù)交換路由聚合及流量收斂工作組接入及訪問控制等網(wǎng)絡分層設計交換型層次結(jié)構缺點：路由功能不強大；廣播風暴。主要用于局域網(wǎng)設計網(wǎng)絡分層設計路由型層次結(jié)構缺點：網(wǎng)絡結(jié)構較復雜，易形成性能瓶頸主要用于城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)設計網(wǎng)絡拓撲分層設計

流量從接入層流向核心層時，被收斂在高速的鏈接上；流量從核心層流向接入層時，被發(fā)散到低速鏈接上分層設計的優(yōu)點每層完成特定功能節(jié)省費用網(wǎng)絡易于理解及管理容易擴展隔離網(wǎng)絡故障

分層設計的缺點分層拓撲結(jié)構固有的缺點是在物理層內(nèi)隱含（或?qū)е拢﹩蝹€故障點，即某個設備或某個失敗的鏈接會導致網(wǎng)絡遭受嚴重的破壞?？朔蝹€故障點的方法是采用冗余手段，但這會導致網(wǎng)絡的復雜性的增加。網(wǎng)絡拓撲分層設計-核心層

網(wǎng)絡核心層的主要工作是快速交換數(shù)據(jù)包，核心層的設計應該注意兩點：（1）不要在核心層執(zhí)行網(wǎng)絡策略：所謂策略就是一些設備支持的標準或系統(tǒng)管理員定制的規(guī)劃。（2）核心層的所有設備應具有充分的可到達性。采用高帶寬網(wǎng)絡技術。禁止采用任何降低核心層設備處理能力，或增加數(shù)據(jù)包交換延遲的方法。任何形式的策略必須在核心層外執(zhí)行，如數(shù)據(jù)包的過濾和復雜的QoS處理等。一般采用高性能的多層模塊化交換機。核心層性能設計策略核心層冗余設計策略增加帶寬最簡單的方法是增加冗余鏈路路由器可為多個鏈路提供負載均衡功能可在核心層采用設備冗余和鏈路冗余設對冗余鏈路可利用STP進行配置處理核心層路由設計策略盡量減少核心層路由器配置的復雜程度使用路由器分組優(yōu)化特性不應使用默認路徑來到達內(nèi)部主機可采用默認路徑來到達外部主機利用路由聚合來減少核心層路由表的大小網(wǎng)絡拓撲分層設計-核心層核心層網(wǎng)絡結(jié)構設計

單中心結(jié)構雙中心結(jié)構

單中心結(jié)構常用于小規(guī)模局域網(wǎng)設計優(yōu)點：結(jié)構簡單，投資少，適用于網(wǎng)絡流量不大，可靠性要求不高的局域網(wǎng)。缺點：將服務子網(wǎng)集中在核心層，會導致核心層負載重，可靠性差。當核心層出現(xiàn)故障時，容易導致網(wǎng)絡癱瘓雙中心結(jié)構常用于園區(qū)網(wǎng)設計優(yōu)點：網(wǎng)絡結(jié)構較為簡單，實現(xiàn)了設備冗余和鏈路冗余，這提高了網(wǎng)絡的可靠性，也可以很好地進行網(wǎng)絡負載均衡。網(wǎng)絡拓撲分層設計-核心層核心層類型－壓縮型

小型網(wǎng)絡使用

核心層核心層類型－核心網(wǎng)型

大型網(wǎng)絡使用

核心層

匯聚層網(wǎng)絡分層設計-匯聚層核心層與接入層的分界：隔離拓樸結(jié)構的變化控制路由表的大小訪問流量及端口的收斂主要策略：路由聚合使核心層與匯聚層的連接最小化匯聚層的主要設計目標:隔離拓撲結(jié)構的變化；通過路由聚合控制路由表的大??；收斂網(wǎng)絡流量。網(wǎng)絡分層設計-匯聚層匯聚層主要功能鏈路聚合：減少接入層與核心層之間的鏈路數(shù)。流量聚合：將接入層低速鏈路轉(zhuǎn)發(fā)到核心層。路由聚合：減少核心層路由器中路由表的大小。主干鏈路管理：流量控制、負載均衡、QoS保證。廣播域劃分：進行VLAN劃分，定義廣播域范圍。VLAN路由：在匯聚層進行路由處理。隔離變化：隔離接入層結(jié)構變化對核心層的影響。網(wǎng)絡分層設計-匯聚層匯聚層交換機選擇大多選用3層交換機或可網(wǎng)管的2層交換機。在匯聚層采用3層交換機，可以減輕核心層交換機的路由壓力，有效地進行路由流量的均衡。對突發(fā)流量大，控制要求高，需要QoS支持的應用，可選擇高性能多層交換機。匯聚層選擇2層交換機時，核心層交換機的路由壓力會增加。園區(qū)網(wǎng)設計中，一般采用電口交換機設備。城域網(wǎng)匯聚層，由于網(wǎng)絡流量大，傳輸距離遠，一般采用全光口交換機。網(wǎng)絡分層設計-匯聚層匯聚層鏈路匯聚匯聚層將大量低速流量匯聚后，發(fā)送到核心層，以實現(xiàn)鏈路的收斂，提高網(wǎng)絡傳輸效率。

鏈路匯聚連接方式網(wǎng)絡分層設計-接入層

接入層是網(wǎng)絡的對外可見部分，用戶與網(wǎng)絡的連接場所為最終用戶提供訪問網(wǎng)絡的能力提供各種接入方式，將流量接入網(wǎng)絡控制訪問，保證網(wǎng)絡安全接入層設計中應當注意的問題

適度超前分期實施簡化設計安全隔離網(wǎng)絡分層設計-接入層接入層拓撲結(jié)構設計一般采用星形結(jié)構一般不采用冗余鏈路一般不進行路由信息交換接入層設備應具有良好的擴展性用戶集中的環(huán)境，交換機應提供堆疊功能網(wǎng)絡如果形成環(huán)路，應選擇支持IEEE802.1d生成樹協(xié)議的交換機。接入層功能設計交換機端口密度是否滿足用戶需求交換機上行鏈路采用光口還是電口交換機端口是否為今后的擴展保留了冗余端口交換機是否支持鏈路聚合接入層往往采用固定式2層交換機接入層性能設計利用VLAN劃分等技術隔離網(wǎng)絡廣播風暴。交換機上行端口的傳輸速率應當比下行端口高出1個數(shù)量級。交換機之間的距離小于100m時，可以采用雙絞線相連；如果交換機之間相距較遠，可以采用光電收發(fā)器進行信號轉(zhuǎn)換和傳輸。接入層安全設計接入層可靠性設計接入層網(wǎng)絡管理設計可以將每個端口劃分為一個獨立的VLAN分組，這樣就可以控制各個用戶終端之間的互訪，從而保證每個用戶數(shù)據(jù)的安全。接入層交換機應能提供端口MAC地址綁定；端口靜態(tài)MAC地址過濾；任意端口屏蔽等功能，以確保網(wǎng)絡運行安全接入層設備大多放置在樓道中，因此設備應該對惡劣環(huán)境有良好的抵抗力。建筑物的設備間空間有限，因此網(wǎng)絡設備的尺寸也是一個不可忽略的問題。室外設備應設置在地理位置較穩(wěn)定的區(qū)域，不易受以后基建工程建設的影響，同時盡量避開外部電磁干擾、高溫、腐蝕和易燃易爆區(qū)的影響。接入點一般距網(wǎng)絡中心較遠，而且節(jié)點分散，數(shù)量眾多，接入設備良好的可管理性將大大降低網(wǎng)絡運營成本。因此可以選用可網(wǎng)管的交換機。接入層網(wǎng)絡管理還必須解決不同廠商設備組網(wǎng)下的網(wǎng)絡管理問題。冗余設計

冗余可以簡單地理解為備用為什么需要冗余呢？這是因為網(wǎng)絡中存在單故障點，即使是強壯的分層結(jié)構設計的網(wǎng)絡也存在。所謂單故障點是指其故障能導致隔離用戶和服務的任意設備、設備上的接口或鏈接。冗余提供備用鏈接以繞過那些故障點，冗余還提供安全的方法以防止服務丟失。但是如果缺乏恰當?shù)囊?guī)劃和實施，冗余的鏈接和連接點會削弱網(wǎng)絡的層次性和降低網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。冗余拓撲結(jié)構的考慮增加冗余鏈路 當一條或多條鏈路失效時，為保持關鍵業(yè)務的鏈路暢通，必須設計一條備用的冗余鏈路。設計冗余鏈路的考慮點主要有：備用鏈路帶寬，一般備用鏈路的帶寬較小是正常的。它主要用于保證少量的關鍵業(yè)務的正常運行；備用鏈路需要抵擋多長時間的非正常工作。從正常鏈路切換到備用鏈路是手動還是自動。備用鏈路必須經(jīng)過測試，以確認能在非正常情況啟用。負載分擔 通過冗余鏈路來分擔負載，以提高系統(tǒng)性能。大多數(shù)IP路由選擇協(xié)議都支持在相同代價的并行鏈路上實現(xiàn)負載分擔。網(wǎng)絡拓撲冗余設計1.核心層冗余

2.匯聚層冗余

網(wǎng)絡拓撲冗余設計3.接入層冗余：

網(wǎng)絡拓撲冗余設計農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程設計與實施項目三網(wǎng)絡設計3.4網(wǎng)絡地址規(guī)劃網(wǎng)絡地址規(guī)劃IP地址類型與規(guī)定1．IP地址類型IETF（因特網(wǎng)工程小組）將IP地址分為五類，其中A、B、C是主類地址，D類為組播地址，E類保留。IPv4地址的網(wǎng)絡數(shù)和主機數(shù)類型IP地址格式段1取值范圍網(wǎng)絡個數(shù)每個網(wǎng)絡最多主機A網(wǎng)絡號.主機.主機.主機1～1261261677萬B網(wǎng)絡號.網(wǎng)絡號.主機.主機128～1911.6萬6.5萬C網(wǎng)絡號.網(wǎng)絡號.網(wǎng)絡號.主機192～223209萬254IPv4地址總數(shù)=232=42億個由于分配不合理，目前可用的IPv4地址已分配完了IETF提出的IP地址不足解決方案：標準地址特殊地址CIDRVLSMNATIPv6網(wǎng)絡地址規(guī)劃網(wǎng)絡地址規(guī)劃2．公有地址與私有地址公有地址：在互聯(lián)網(wǎng)上使用的IP地址這類地址不允許出現(xiàn)重復，用戶必須向NIC申請私有地址：允許在內(nèi)部網(wǎng)絡中重復使用私有地址無須向NIC申請私有地址不能在因特網(wǎng)上使用網(wǎng)絡地址規(guī)劃公有地址與私有地址一覽表地址類型IP地址范圍說明A類公有地址～55126個網(wǎng)絡號，每個網(wǎng)絡16777214臺主機B類公有地址～5516384個網(wǎng)絡號，每個網(wǎng)絡65534臺主機C類公有地址～552097152個網(wǎng)絡號，每個網(wǎng)絡254臺主機D類公有地址～55用于組播或已知的多點傳送E類公有地址～55實驗地址，保留給將來使用A類私有地址～55用于企業(yè)局域網(wǎng)，不能在因特網(wǎng)上使用B類私有地址～55用于企業(yè)局域網(wǎng)，不能在因特網(wǎng)上使用C類私有地址～55用于企業(yè)局域網(wǎng)，不能在因特網(wǎng)上使用D類保留地址～55用于本地管理或特別站點的組播D類保留地址～55用于管理和系統(tǒng)級路由等D類組播地址特指組播中的所有主機D類組播地址特指組播中的所有路由器網(wǎng)絡地址規(guī)劃3．特殊IP地址網(wǎng)絡號或主機號為全0或全1的地址有特殊的意義，它們不分配給主機使用。全1的意義為“全部”，全0的意義為“這個”，網(wǎng)絡號主機號說明舉例全0全0本機0．0．0．0全1全1廣播地址，路由器不轉(zhuǎn)發(fā)255．255．255．255全0全1本網(wǎng)段的廣播地址0．0．255．255全1全0本網(wǎng)絡掩碼255．255．0．0全0主機ID本網(wǎng)段的某個主機0．0．96．33網(wǎng)絡ID全0標識一個網(wǎng)絡，常用在路由表中96．33．0．0網(wǎng)絡ID全1從一個網(wǎng)絡向另一個網(wǎng)絡廣播96．33．255．255127任何值本機測試回送地址（loopback）127．0．0．1網(wǎng)絡地址規(guī)劃子網(wǎng)與子網(wǎng)掩碼

1．網(wǎng)絡的子網(wǎng)化子網(wǎng)化設計思想是將地址中的主機號，按一定規(guī)則分割成多個子網(wǎng)。需要從原有IP地址的主機號中借出連續(xù)的若干高位作為子網(wǎng)絡標識。子網(wǎng)劃分減少了一個網(wǎng)絡中主機的數(shù)量子網(wǎng)劃分增加了子網(wǎng)的數(shù)量子網(wǎng)劃分的關鍵是選擇合適的子網(wǎng)位數(shù)2．子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼必須與IP地址成對使用子網(wǎng)掩碼的二進制值高位連續(xù)為1時，對應的IP地址值為子網(wǎng)號；

子網(wǎng)掩碼二進制值連續(xù)為0時，對應的IP地址值為主機號。子網(wǎng)掩碼采用“IP地址/x”的表示如：/26“/”后的值26表示掩碼中二進制高位連續(xù)為1的位數(shù)，即掩碼為十進制的：92子網(wǎng)掩碼單獨使用時沒有任何意義。

子網(wǎng)掩碼的作用 子網(wǎng)掩碼與IP地址結(jié)合使用，可以區(qū)分出一個IP地址的網(wǎng)絡地址和主機地址。例如：有一個C類地址為：3，其子網(wǎng)掩碼為：。則它的網(wǎng)絡號和主機號可按如下方法得到：將IP地址3轉(zhuǎn)換為二進制：

11000000000010011100100000001101

將子網(wǎng)掩碼

轉(zhuǎn)換為二進制：

11111111111111111111111100000000

將兩個二進制數(shù)邏輯與（AND）運算后得出的結(jié)果即為網(wǎng)絡部分：

11000000000010011100100000001101

AND 11111111111111111111111100000000 11000000000010011100100000000000結(jié)果為，即網(wǎng)絡地址為。將子網(wǎng)掩碼取反再與IP地址邏輯與（AND）后得到的結(jié)果即為主機部分：

11000000000010011100100000001101

AND 00000000000000000000000011111111 00000000000000000000000000001101結(jié)果為3，即主機地址為13。網(wǎng)絡地址規(guī)劃網(wǎng)絡地址規(guī)劃3．子網(wǎng)劃分中應當注意的問題子網(wǎng)劃分不能解決IP地址不夠用的問題，子網(wǎng)劃分后，會使主機的IP地址數(shù)量減少。子網(wǎng)劃分的目的是解決網(wǎng)絡號不夠用的問題大多數(shù)企業(yè)局域網(wǎng)使用私有地址

創(chuàng)建子網(wǎng)的目的擴展網(wǎng)絡:如果網(wǎng)絡達到了物理限制，可以通過創(chuàng)建多個子網(wǎng)，這些子網(wǎng)只分配一個網(wǎng)絡地址。以連接更多的主機。減少競爭:同一網(wǎng)絡中主機越多，需要帶寬越大，創(chuàng)建子網(wǎng)減少每個網(wǎng)絡的主機數(shù)，競爭也減少了。減少CPU使用負載:網(wǎng)絡中主機越多，產(chǎn)生的的廣播幀越多。每個主機必須聽網(wǎng)絡廣播，以便決定是否接收還是丟棄，這占用主機CPU。隔離網(wǎng)絡問題:通過將大網(wǎng)隔離成小網(wǎng)，限制子網(wǎng)對其它網(wǎng)絡的影響。有利于網(wǎng)絡管理員對網(wǎng)絡的管理。提高網(wǎng)絡的安全性。網(wǎng)絡地址規(guī)劃CIDR技術CIDR（無類別域間路由）是地址分配和路由歸納技術CIDR的路由基于IP地址的掩碼進行，而不管IP地址的類別1．CIDR地址劃分方法CIDR取消了地址分類結(jié)構。CIDR可以將一個A類網(wǎng)絡分解成多個網(wǎng)絡，也可以將多個連續(xù)的C類網(wǎng)絡聚合成一個超網(wǎng)，超網(wǎng)不存在網(wǎng)絡地址類別的概念。CIDR地址格式：x.x.x.x/yx.x.x.x表示超網(wǎng)地址；y為網(wǎng)絡前綴位數(shù)（掩碼位）；最大可用網(wǎng)絡前綴為/30，保留2位給主機使用。采用CIDR地址后，路由表中的許多表項歸并成更少的數(shù)目。CIDR地址塊劃分時，網(wǎng)絡前綴中的二進制位必須是連續(xù)的1。網(wǎng)絡地址規(guī)劃2．CIDR網(wǎng)絡地址規(guī)劃案例【案例】某ISP分配給某大學的CIDR地址塊為:/22。網(wǎng)絡前綴為/22；網(wǎng)絡掩碼為：；地址范圍為：～55；網(wǎng)絡最大有1024個地址。某大學繼續(xù)將以上地址劃分為5