1、第三章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和出口設(shè)計(jì)，若干術(shù)語，2020/7/29，2。企業(yè)網(wǎng)絡(luò)是為企業(yè)提供信息傳輸和資源共享的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。它通常包括幾個(gè)局域網(wǎng)。企業(yè)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)寬泛的概念，它可以與校園網(wǎng)和校園網(wǎng)等術(shù)語互換使用，以將互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)應(yīng)用于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。企業(yè)內(nèi)部專用網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部網(wǎng)已經(jīng)形成，與內(nèi)部網(wǎng)相對(duì)應(yīng)的外部網(wǎng)是內(nèi)部網(wǎng)的延伸和延伸。網(wǎng)絡(luò)安全問題，網(wǎng)絡(luò)出口設(shè)計(jì)問題，網(wǎng)絡(luò)出口設(shè)計(jì)問題，網(wǎng)絡(luò)性能問題，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選擇，主干技術(shù)和架構(gòu)問題，主干技術(shù)和架構(gòu)問題，擴(kuò)展和升級(jí)，擴(kuò)展和升級(jí)，流量控制，流量控制，網(wǎng)絡(luò)管理，網(wǎng)絡(luò)管理，3.1如何構(gòu)建校園主干網(wǎng)？主干設(shè)備不穩(wěn)定！主干鏈路不可靠！網(wǎng)絡(luò)安全導(dǎo)致骨干網(wǎng)不穩(wěn)定！如何構(gòu)建穩(wěn)定、可靠、規(guī)范

2、、開放、可管理的校園骨干網(wǎng)？網(wǎng)絡(luò)管理問題，網(wǎng)絡(luò)出口設(shè)計(jì)問題，網(wǎng)絡(luò)性能問題，流量控制問題，主干技術(shù)和架構(gòu)問題，擴(kuò)展和升級(jí)問題，網(wǎng)絡(luò)安全問題，主干技術(shù)和架構(gòu)問題，校園主干網(wǎng)建設(shè)技術(shù)選擇，以太網(wǎng)，光纖環(huán)網(wǎng)，優(yōu)勢(shì)，最成熟的主流技術(shù)，最佳的兼容性和開放性，前期性價(jià)比高，后期管理和維護(hù)簡(jiǎn)單，內(nèi)外雙環(huán)，快速切換，校園主干網(wǎng)建設(shè)技術(shù)選擇， 以太網(wǎng)，光纖環(huán)網(wǎng)，缺點(diǎn)，支持設(shè)備不常見，前期光纖投資成本高，后期管理維護(hù)復(fù)雜，兼容性和開放性差，適用場(chǎng)合，大型校園網(wǎng)(校園網(wǎng)，企業(yè)網(wǎng))，運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)，校園骨干網(wǎng)拓?fù)溥x擇，表1點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)：設(shè)備獨(dú)立安全分散負(fù)載均衡點(diǎn)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)劣勢(shì)：連接多，延時(shí)長(zhǎng)，環(huán)結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)：消除對(duì)中

3、心設(shè)備的依賴。 信號(hào)以固定的時(shí)間延遲沿環(huán)的一個(gè)方向傳輸。所需光纜較少，適合長(zhǎng)距離傳輸。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載平衡。雙環(huán)或多環(huán)網(wǎng)絡(luò)具有自愈功能。路由簡(jiǎn)單，地址沖突不易發(fā)生。環(huán)形結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：不適合多用戶接入網(wǎng)。當(dāng)添加節(jié)點(diǎn)時(shí)，傳輸延遲將會(huì)增加。解決問題很困難。當(dāng)結(jié)構(gòu)改變時(shí)，網(wǎng)絡(luò)需要重新配置。投資成本較高。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：信號(hào)傳輸速度快。不需要級(jí)聯(lián)交換功能，交換開銷低。冗余鏈路和高網(wǎng)絡(luò)可靠性。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：線路多，建設(shè)和維護(hù)成本高。當(dāng)交通量較小時(shí)，線路利用率很低。廣播網(wǎng)絡(luò)，總線結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)不需要其他互聯(lián)設(shè)備，組網(wǎng)成本低。擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)時(shí)，只需添加一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接器?？偩€結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：所有主機(jī)共享同一條總線，當(dāng)主機(jī)較多時(shí)，

4、會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能下降。一旦總線出現(xiàn)故障，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將被中斷。星型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，建設(shè)和維護(hù)成本低。通信節(jié)點(diǎn)一般采用交換機(jī)，提高了鏈路的利用率。一個(gè)節(jié)點(diǎn)的故障不會(huì)影響其他節(jié)點(diǎn)的連接。星型結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：可靠性低。中央節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)沉重。使用更多電纜。中央設(shè)備負(fù)擔(dān)過重，形成傳輸瓶頸，不能提供可靠的傳輸保證，不易擴(kuò)展。100兆雙絞線，四川大學(xué)金城學(xué)院，冗余設(shè)計(jì)，冗余設(shè)計(jì)是最常用的網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計(jì)方法。冗余設(shè)計(jì)的目的是提供網(wǎng)絡(luò)備份和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡。四川大學(xué)晉城學(xué)院鏈路備份和負(fù)載均衡在物理結(jié)構(gòu)上完全相同，但功能和工作模式卻完全不同。當(dāng)冗余鏈路用于鏈路備份時(shí)，兩個(gè)冗余鏈路中只有一個(gè)工作，另一個(gè)處于熱備用監(jiān)控狀態(tài)。

5、當(dāng)冗余鏈路用于負(fù)載平衡時(shí)，多個(gè)冗余鏈路在四川大學(xué)晉城學(xué)院，單點(diǎn)故障和冗余鏈路，單點(diǎn)故障是指網(wǎng)絡(luò)中單個(gè)節(jié)點(diǎn)或單個(gè)鏈路的故障，可能導(dǎo)致用戶與核心設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)隔離。冗余鏈路可以繞過單點(diǎn)故障。四川大學(xué)晉城學(xué)院，冗余設(shè)計(jì)包括鏈路冗余、交換機(jī)冗余、路由器冗余、服務(wù)器冗余、電力系統(tǒng)冗余、軟件冗余等。最好的冗余是多個(gè)主機(jī)相互連接。鏈路冗余可以采用技術(shù)；服務(wù)器冗余可以采用的方法；可以使用交換機(jī)、路由器和服務(wù)器；軟件冗余可以采用雙服務(wù)器的方法。熱備，鏈路聚合，雙機(jī)熱備，冗余電源，軟件鏡像，四川大學(xué)金城學(xué)院，冗余設(shè)計(jì)要求，只有當(dāng)網(wǎng)絡(luò)鏈路中斷時(shí)，冗余鏈路才啟用。盡量不要使用冗余鏈路進(jìn)行負(fù)載平衡。通常，核心層采用鏈路

6、聚合技術(shù)。四川大學(xué)晉城學(xué)院局域網(wǎng)冗余鏈路設(shè)計(jì)，冗余鏈路構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)環(huán)路，廣播信息將在環(huán)路中發(fā)送，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能下降。環(huán)路引起的廣播風(fēng)暴可以通過STP或中繼技術(shù)解決。四川大學(xué)晉城學(xué)院廣域網(wǎng)冗余鏈路設(shè)計(jì)(1)廣域網(wǎng)拓?fù)淙哂嘣O(shè)計(jì)全連接拓?fù)溥m用于節(jié)點(diǎn)少、數(shù)據(jù)流量大的網(wǎng)絡(luò)，如大型網(wǎng)絡(luò)的核心層設(shè)計(jì)。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)是一種具有最少冗余鏈路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從每臺(tái)路由器到任何給定目的地都有兩條路徑。(2)廣域網(wǎng)備份冗余技術(shù)案例鏈路冗余備份例如，華為路由器采用備份中心技術(shù)，可以為路由器上的任何接口提供備份接口。設(shè)備冗余備份可以通過VRRP(虛擬路由冗余備份協(xié)議)或HSRP(熱備份路由協(xié)議)實(shí)現(xiàn)。3.2網(wǎng)絡(luò)分層設(shè)計(jì)，(1)核心層、匯

7、聚層和接入層的網(wǎng)絡(luò)分層設(shè)計(jì)模型。核心層主要提供節(jié)點(diǎn)間的高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。匯聚層主要負(fù)責(zé)路由匯聚和數(shù)據(jù)流量匯聚。接入層為用戶提供網(wǎng)絡(luò)接入功能，并執(zhí)行用戶認(rèn)證和接入控制。網(wǎng)絡(luò)分層設(shè)計(jì)模式，網(wǎng)絡(luò)分層設(shè)計(jì)模式，分層結(jié)構(gòu)類型的選擇，交換分層結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：路由功能不強(qiáng)；廣播風(fēng)暴。主要用于局域網(wǎng)設(shè)計(jì)、路由層次。缺點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易形成性能瓶頸。主要用于城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)設(shè)計(jì)。接入層設(shè)計(jì)(1)接入層設(shè)計(jì)旨在為最終用戶提供接入網(wǎng)絡(luò)的能力。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題：提前分階段實(shí)施簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)安全隔離和接入層設(shè)計(jì)；(2)接入層的拓?fù)湓O(shè)計(jì)一般采用星型拓?fù)?。為了降低成本，接入層很少使用冗余鏈路。通常不提供路由功能。接入層設(shè)備應(yīng)具有

8、良好的可擴(kuò)展性。在用戶集中的環(huán)境中，交換機(jī)應(yīng)提供堆疊功能。(3)接入層功能設(shè)計(jì)交換機(jī)端口密度是否滿足用戶需求交換機(jī)上行是否采用光端口或電端口交換機(jī)端口是否保留冗余端口交換機(jī)端口速率是否支持自適應(yīng)交換機(jī)是否支持IEEE 802.1Q(優(yōu)先級(jí)隊(duì)列)。接入層堆疊設(shè)計(jì)，對(duì)于機(jī)房、電子閱覽室、學(xué)生公寓等接入場(chǎng)所有大量接入計(jì)算機(jī)的，應(yīng)采用可堆疊交換機(jī)提供大量100 Mbps端口。接入交換機(jī)通過高速堆疊模塊相互連接，并通過1 000 Mbps鏈路與匯聚層交換機(jī)連接。為了提高網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和網(wǎng)絡(luò)帶寬，可以將24個(gè)千兆鏈路綁定在一起，通過鏈路聚合技術(shù)實(shí)現(xiàn)鏈路冗余、負(fù)載均衡和帶寬倍增，保證所有計(jì)算機(jī)都能無阻塞地接入校

9、園網(wǎng)。接入層鏈路匯聚設(shè)計(jì)如果有大量連接的計(jì)算機(jī)，而接入層交換機(jī)不支持堆疊，接入層交換機(jī)之間的高速連接可以通過鏈路匯聚來實(shí)現(xiàn)，這不僅增加了接入層交換機(jī)之間的互連帶寬，而且提高了連接的穩(wěn)定性。接入層是串聯(lián)設(shè)計(jì)的。如果接入網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)數(shù)量很大，需要多個(gè)交換機(jī)來滿足，也可以采用最簡(jiǎn)單的級(jí)聯(lián)模式。當(dāng)然，如果接入層交換機(jī)有1 000 Mbps的端口，接入層交換機(jī)之間的高速連接也可以采用級(jí)聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)。然而，如果交換機(jī)只有100 Mbps的端口，這種連接方式將不能滿足接入計(jì)算機(jī)和校園網(wǎng)之間高速通信的需求。堆疊和級(jí)聯(lián)的區(qū)別在于，堆疊是將交換機(jī)與特殊端口連接起來，并將其用作一臺(tái)交換機(jī)。堆疊式接口具有高帶寬，通常高

10、于1Gbps。級(jí)聯(lián)通常用普通網(wǎng)絡(luò)電纜連接幾臺(tái)交換機(jī)，使用普通網(wǎng)絡(luò)端口或級(jí)聯(lián)端口，帶寬通常小于100米，因此所有下級(jí)工作站只能共用一個(gè)狹窄的出口，從而獲得較低的性能。堆疊實(shí)際上將每臺(tái)交換機(jī)的主板總線連接在一起，不同交換機(jī)的任意兩個(gè)端口之間的延遲是相等的，即一臺(tái)交換機(jī)的延遲，而級(jí)聯(lián)會(huì)產(chǎn)生更大的延遲。級(jí)聯(lián)級(jí)別是有限的，每一層的性能是不同的，最后一層的性能是最差的。堆棧是同一級(jí)別的，每個(gè)交換機(jī)的性能是相同的；共享所有堆疊交換機(jī)的背板帶寬。接入層設(shè)備的選擇，接入層設(shè)備應(yīng)采用固定配置的網(wǎng)管交換機(jī)，具有2448個(gè)10/100 Mbps端口和24個(gè)SFP、GBIC或1000BaseT端口，以實(shí)現(xiàn)與匯聚層交換機(jī)

11、或彼此的互聯(lián)。對(duì)于一些需要提供遠(yuǎn)程電源的特殊要求(如IP電話和瘦無線接入點(diǎn))，還應(yīng)支持PPoE功能。建議接入層交換機(jī)使用思科Catalyst 3560或Catalyst 2960系列或瑞捷RGS3250、RGS2600或RGS 2200系列產(chǎn)品。匯聚層設(shè)計(jì)，(1)匯聚層的設(shè)計(jì)目標(biāo)是高接口密度，確保分支骨干網(wǎng)沒有帶寬瓶頸，以滿足不斷增長(zhǎng)的多層交換需求，(2)匯聚層的主要功能鏈路聚合減少了接入層和核心層之間的鏈路數(shù)量。流量聚合將接入層低速鏈路轉(zhuǎn)發(fā)到核心層。路由聚合減少了核心層路由器中路由表的大小。主干鏈路管理流量控制、負(fù)載平衡和服務(wù)質(zhì)量保證。廣播域劃分為VLAN來定義廣播域范圍。VLAN路由在匯聚

12、層處理。隔離變化，隔離接入層結(jié)構(gòu)變化對(duì)核心層的影響。在單鏈路設(shè)計(jì)中，如果接入層的計(jì)算機(jī)數(shù)量少，對(duì)網(wǎng)絡(luò)鏈路的穩(wěn)定性要求不高，可以采用簡(jiǎn)單的鏈路方式，接入層交換機(jī)和匯聚層交換機(jī)之間只用一條1 000 Mbps的鏈路連接，節(jié)省了設(shè)備購置成本。但是，一旦鏈路出現(xiàn)故障，連接到接入層交換機(jī)的所有網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備都將失去與校園網(wǎng)絡(luò)的連接。冗余鏈路設(shè)計(jì)，如果接入層計(jì)算機(jī)對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接有較高的要求，則應(yīng)采用冗余連接方式，即每個(gè)接入層交換機(jī)有兩條1 000 Mbps的鏈路連接到匯聚層交換機(jī)；當(dāng)一條鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，另一條鏈路將被快速激活，從而確保網(wǎng)絡(luò)鏈路的穩(wěn)定性。鏈接聚合設(shè)計(jì)。如果不僅有大量的計(jì)算機(jī)，而且對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求也

13、很高，就應(yīng)該采用鏈路聚合(2或4條1 000 Mbps的鏈路)。這樣，接入層交換機(jī)和匯聚層交換機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)帶寬可以加倍，同時(shí)提供鏈路冗余，從而提供穩(wěn)定和高速的網(wǎng)絡(luò)連接。匯聚層設(shè)備的選擇根據(jù)大樓內(nèi)的計(jì)算機(jī)數(shù)量、子網(wǎng)大小和應(yīng)用要求，決定匯聚層交換機(jī)的類型。適用于大規(guī)模子網(wǎng)(如圖書館、計(jì)算機(jī)部門、學(xué)生公寓、辦公樓等)。)，應(yīng)選擇高性能的模塊化三層交換機(jī)(如思科Catalyst 4500-E系列或瑞捷RGS6800-E系列)；對(duì)于較小的子網(wǎng)(如實(shí)驗(yàn)室大樓、報(bào)告廳大樓等)。)，選擇具有24個(gè)10 Gbps上行鏈路和2448個(gè)1 000 Mbps端口的固定端口第3層交換機(jī)(如思科Catalyst 3750

14、-E系列或瑞捷EG-S5750系列)。匯聚層交換機(jī)應(yīng)具備強(qiáng)大的多業(yè)務(wù)提供能力，能夠支持包括智能CCL、MPLS和組播在內(nèi)的各種業(yè)務(wù)，為用戶提供豐富且經(jīng)濟(jì)的組網(wǎng)選擇。核心層設(shè)計(jì)，核心層的主要功能是實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)包交換。(1)核心層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小規(guī)模局域網(wǎng)設(shè)計(jì)通常采用單中心結(jié)構(gòu)，適用于網(wǎng)絡(luò)流量較小的局域網(wǎng)。雙中心結(jié)構(gòu)是校園網(wǎng)設(shè)計(jì)中常用的結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備和鏈路冗余，很好地平衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。所有匯聚層交換機(jī)和堆疊交換機(jī)分別連接到兩個(gè)核心交換機(jī)。當(dāng)兩個(gè)核心交換機(jī)都能正常工作時(shí)，它們共享所有匯聚設(shè)備的接入和數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入的負(fù)載均衡。當(dāng)一個(gè)核心設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)核心設(shè)備迅速承擔(dān)所有的交換任務(wù)，以保證

15、網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行。采用雙核冗余方案，任何核心交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)鏈路的故障都不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的提供，從而保證了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、高速性和安全性。當(dāng)然，由于需要購買兩個(gè)核心交換機(jī)，該方案投資大，適用于穩(wěn)定性要求高的大規(guī)模校園網(wǎng)。(2)核心層性能設(shè)計(jì)策略采用高帶寬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，禁止采用降低核心層設(shè)備處理能力的策略。任何策略都必須在核心層之外實(shí)施(例如服務(wù)質(zhì)量處理)，并且采用高性能的三層模塊化交換機(jī)。(3)核心層冗余設(shè)計(jì)策略增加帶寬的最簡(jiǎn)單方法是增加冗余鏈路。路由器可以為多條鏈路提供負(fù)載平衡功能。核心層可以采用設(shè)備冗余和鏈路冗余設(shè)計(jì)。STP可用于配置冗余鏈路。(4)核心層路由設(shè)計(jì)策略可以最小化核心

16、層路由器配置的復(fù)雜性。默認(rèn)路徑不應(yīng)用于到達(dá)內(nèi)部主機(jī)。默認(rèn)路徑可用于到達(dá)外部主機(jī)。路由聚合可用于減小核心層路由表的大小。單中心簡(jiǎn)單鏈路當(dāng)匯聚層交換機(jī)或主干鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，不會(huì)影響其他子網(wǎng)的正常運(yùn)行。然而，一旦核心交換機(jī)出現(xiàn)故障，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將會(huì)癱瘓。單核鏈路冗余、當(dāng)核心交換機(jī)的業(yè)務(wù)板、匯聚層交換機(jī)的模塊或主干鏈路發(fā)生故障時(shí)，另一條主干鏈路及時(shí)從備份狀態(tài)變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)，從而保證網(wǎng)絡(luò)主干的穩(wěn)定連接。雙核、核心交換機(jī)的購買原則，需求決定一切，除了滿足現(xiàn)有需求外，還應(yīng)該在技術(shù)、性能和可擴(kuò)展性上有所進(jìn)步，以適應(yīng)未來的發(fā)展。一般來說，未來幾年核心交換機(jī)的擴(kuò)展能力和性能應(yīng)該略大于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和擴(kuò)展的需求。穩(wěn)定壓倒一切。

17、對(duì)于核心交換機(jī)，穩(wěn)定性要求高于性能要求。最佳性價(jià)比在核心交換機(jī)產(chǎn)品中，美國(guó)產(chǎn)品以其強(qiáng)大的性能、穩(wěn)定的運(yùn)行和豐富的功能而聞名，但價(jià)格過于昂貴。雖然內(nèi)地產(chǎn)品在某些參數(shù)上較低，但它們有絕對(duì)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，像華為這樣的產(chǎn)品有中文管理界面，方便日常管理。因此，作者建議，如果要在構(gòu)建局域網(wǎng)時(shí)注重性能，建議選擇思科等產(chǎn)品；如果你更注重價(jià)格，建議選擇大陸產(chǎn)品。核心交換機(jī)的主要參數(shù)、擴(kuò)展容量插槽的數(shù)量。插槽用于安裝各種功能模塊和接口模塊。由于每個(gè)接口模塊提供的端口數(shù)量是確定的，因此插槽數(shù)量從根本上決定了交換機(jī)可以容納的端口數(shù)量。此外，所有功能模塊(如管理引擎模塊、IP語音模塊、擴(kuò)展服務(wù)模塊、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控模塊、安全服務(wù)模塊等。)需要占用一個(gè)插槽，因此插槽的數(shù)量從根本上決定了交換機(jī)的可擴(kuò)展性。模