第4章-高性能网络设计(网络工程原理与实践教程(第3版))课件.ppt
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1、第四章第四章 高性能网络设计高性能网络设计1-(1-0.99)*(1-0.99)=0.9999如果给一个基数如果给一个基数10000小时,也就是网络安全运行小时,也就是网络安全运行1年年多一点,当可用性为多一点,当可用性为0.99时,网络的平均故障时间就时,网络的平均故障时间就是是100小时,也就是说小时,也就是说1年内网络会有年内网络会有4天时间出现故天时间出现故障,但当可用性为障,但当可用性为0.9999时,网络的平均故障时间就时,网络的平均故障时间就只有只有1个小时。个小时。本章重点4.1 4.1 建立健壮的网络建立健壮的网络建立健壮的网络建立健壮的网络4.2 4.2 网络网络网络网络Q
2、oSQoS设计设计设计设计4.3 4.3 数据备份与灾难恢复数据备份与灾难恢复数据备份与灾难恢复数据备份与灾难恢复4.4 4.4 备份策略概述备份策略概述备份策略概述备份策略概述4.5 4.5 服务器集群与负载均衡技术服务器集群与负载均衡技术服务器集群与负载均衡技术服务器集群与负载均衡技术4.6 SAN4.6 SAN与与与与NASNAS 4.1建立健壮的网络 建立健壮的网络主要是从网络的建立健壮的网络主要是从网络的建立健壮的网络主要是从网络的建立健壮的网络主要是从网络的可用性可用性可用性可用性考虑,考虑,考虑,考虑,通过对线路和设备的冗余设计实现网络的可通过对线路和设备的冗余设计实现网络的可通
3、过对线路和设备的冗余设计实现网络的可通过对线路和设备的冗余设计实现网络的可靠运行,降低故障出现的几率。靠运行,降低故障出现的几率。靠运行,降低故障出现的几率。靠运行,降低故障出现的几率。建立健壮建立健壮的网络的网络P874.1.1冗余设计 需要冗余的原因是网络中存在单故障点。需要冗余的原因是网络中存在单故障点。需要冗余的原因是网络中存在单故障点。需要冗余的原因是网络中存在单故障点。冗余技术提供备用连接以绕过那些故障点,冗冗余技术提供备用连接以绕过那些故障点,冗冗余技术提供备用连接以绕过那些故障点,冗冗余技术提供备用连接以绕过那些故障点,冗余技术还提供安全的方法以防止服务丢失。余技术还提供安全的
4、方法以防止服务丢失。余技术还提供安全的方法以防止服务丢失。余技术还提供安全的方法以防止服务丢失。但是如果缺乏恰当的规划和实施,冗余的链接但是如果缺乏恰当的规划和实施,冗余的链接但是如果缺乏恰当的规划和实施,冗余的链接但是如果缺乏恰当的规划和实施,冗余的链接和连接点会削弱网络的层次性和降低网络的稳和连接点会削弱网络的层次性和降低网络的稳和连接点会削弱网络的层次性和降低网络的稳和连接点会削弱网络的层次性和降低网络的稳定性。定性。定性。定性。建立健壮建立健壮的网络的网络P874.1.1.2 冗余设计的目标 (1 1)链路冗余。)链路冗余。)链路冗余。)链路冗余。(2 2)模块冗余。)模块冗余。)模块
5、冗余。)模块冗余。(3 3)设备冗余。)设备冗余。)设备冗余。)设备冗余。(4 4)路由冗)路由冗)路由冗)路由冗建立健壮建立健壮的网络的网络P884.1.2分层设计下的冗余技术1.1.核心层冗余核心层冗余核心层冗余核心层冗余核心层冗余规划要综合考虑下面三个目标:核心层冗余规划要综合考虑下面三个目标:核心层冗余规划要综合考虑下面三个目标:核心层冗余规划要综合考虑下面三个目标:(1 1)减少跳数;减少跳数;减少跳数;减少跳数;(2 2)减少可用的路径数量;减少可用的路径数量;减少可用的路径数量;减少可用的路径数量;(3 3)增加核心层可承受的故障数量。增加核心层可承受的故障数量。增加核心层可承受
6、的故障数量。增加核心层可承受的故障数量。建立健壮建立健壮的网络的网络P894.1.2分层设计下的冗余技术常见的核心层冗余技术有以下两种:常见的核心层冗余技术有以下两种:常见的核心层冗余技术有以下两种:常见的核心层冗余技术有以下两种:(1 1)完全网状)完全网状)完全网状)完全网状(2 2)部分网状结构)部分网状结构)部分网状结构)部分网状结构建立健壮建立健壮的网络的网络P90图4-4建立健壮建立健壮的网络的网络P903.接入层冗余 接入层冗余设计也多采用双归接入方法,接入层的冗接入层冗余设计也多采用双归接入方法,接入层的冗接入层冗余设计也多采用双归接入方法,接入层的冗接入层冗余设计也多采用双归
7、接入方法,接入层的冗余设计并不是必需的,只有企业用户才需要。一种常余设计并不是必需的,只有企业用户才需要。一种常余设计并不是必需的,只有企业用户才需要。一种常余设计并不是必需的,只有企业用户才需要。一种常用的做法是使用拨号路由备份,建立两条效率不等的用的做法是使用拨号路由备份,建立两条效率不等的用的做法是使用拨号路由备份,建立两条效率不等的用的做法是使用拨号路由备份,建立两条效率不等的广域网通信线路。接入层冗余设计并不是捆绑广域网广域网通信线路。接入层冗余设计并不是捆绑广域网广域网通信线路。接入层冗余设计并不是捆绑广域网广域网通信线路。接入层冗余设计并不是捆绑广域网链路,捆绑广域网链路的主要目
8、的是为了提供更高的链路,捆绑广域网链路的主要目的是为了提供更高的链路,捆绑广域网链路的主要目的是为了提供更高的链路,捆绑广域网链路的主要目的是为了提供更高的带宽。带宽。带宽。带宽。建立健壮建立健壮的网络的网络P914.1.4 热备份路由协议(HSRP)HSRPHSRP使主路由器与备份路由器之间能够协同工作。使主路由器与备份路由器之间能够协同工作。使主路由器与备份路由器之间能够协同工作。使主路由器与备份路由器之间能够协同工作。主路由器在发生故障时,主路由器在发生故障时,主路由器在发生故障时,主路由器在发生故障时,HSRPHSRP自动选择备份路由器自动选择备份路由器自动选择备份路由器自动选择备份路
9、由器提供路由服务,切换时间极短,不会引起提供路由服务,切换时间极短,不会引起提供路由服务,切换时间极短,不会引起提供路由服务,切换时间极短,不会引起IPIP路由的重路由的重路由的重路由的重新计算。新计算。新计算。新计算。HSRPHSRP协议利用一个优先级方案来决定哪个配置了协议利用一个优先级方案来决定哪个配置了协议利用一个优先级方案来决定哪个配置了协议利用一个优先级方案来决定哪个配置了HSRPHSRP协议的路由器成为默认的主动路由器。协议的路由器成为默认的主动路由器。协议的路由器成为默认的主动路由器。协议的路由器成为默认的主动路由器。热备份路热备份路由协议由协议P92热备份路由协议(HSRP)
10、如图所示,如图所示,如图所示,如图所示,PCPC将数据包发送到设置的虚拟路由器端将数据包发送到设置的虚拟路由器端将数据包发送到设置的虚拟路由器端将数据包发送到设置的虚拟路由器端口(配置口(配置口(配置口(配置HSRPHSRP路由器所共享的虚拟路由器所共享的虚拟路由器所共享的虚拟路由器所共享的虚拟IPIP地址)地址)地址)地址)192.168.0.254192.168.0.254,虚拟路由器这个时候实际上是主路,虚拟路由器这个时候实际上是主路,虚拟路由器这个时候实际上是主路,虚拟路由器这个时候实际上是主路由器,如果主路由器正常,数据被发送到由器,如果主路由器正常,数据被发送到由器,如果主路由器正
11、常,数据被发送到由器,如果主路由器正常,数据被发送到192.168.0.1192.168.0.1接口始终由主路由器处理。接口始终由主路由器处理。接口始终由主路由器处理。接口始终由主路由器处理。热备份路热备份路由协议由协议P92热备份路由协议(HSRP)热备份路热备份路由协议由协议P924.2 网络QoS设计 如果说路由设计负责业务的可达性,如果说路由设计负责业务的可达性,如果说路由设计负责业务的可达性,如果说路由设计负责业务的可达性,QoSQoS设计则主设计则主设计则主设计则主要负责业务的流量调节。要负责业务的流量调节。要负责业务的流量调节。要负责业务的流量调节。当网络引入音频、视频等多媒体业
12、务后,不同类型当网络引入音频、视频等多媒体业务后,不同类型当网络引入音频、视频等多媒体业务后,不同类型当网络引入音频、视频等多媒体业务后,不同类型业务的带宽可控分配变得尤其重要,网络业务的带宽可控分配变得尤其重要,网络业务的带宽可控分配变得尤其重要,网络业务的带宽可控分配变得尤其重要,网络QoSQoS设计设计设计设计能优化带宽利用率,降低时延和丢包率。能优化带宽利用率,降低时延和丢包率。能优化带宽利用率,降低时延和丢包率。能优化带宽利用率,降低时延和丢包率。本节讨论如何设计网络本节讨论如何设计网络本节讨论如何设计网络本节讨论如何设计网络QoSQoS,包括,包括,包括,包括QoSQoS模型、模型
13、、模型、模型、QoSQoS工具、工具、工具、工具、QoSQoS设计步骤、园区网和广域网设计步骤、园区网和广域网设计步骤、园区网和广域网设计步骤、园区网和广域网QoSQoS设计方设计方设计方设计方法。法。法。法。网络网络QoS设计设计P934.2.1 QoS设计概述 衡量网络衡量网络衡量网络衡量网络QoSQoS高低通常有以下几个技术指标:高低通常有以下几个技术指标:高低通常有以下几个技术指标:高低通常有以下几个技术指标:(1 1)可用带宽)可用带宽)可用带宽)可用带宽(2 2)时延)时延)时延)时延(3 3)丢包率)丢包率)丢包率)丢包率P94网络网络QoS设计设计(4 4)时延抖动)时延抖动)
14、时延抖动)时延抖动(5 5)误包率)误包率)误包率)误包率4.2.2 QoS设计工具 1 1分类与标记分类与标记分类与标记分类与标记 划分业务类型和标记不同类型的优先级。划分业务类型和标记不同类型的优先级。划分业务类型和标记不同类型的优先级。划分业务类型和标记不同类型的优先级。2 2业务队列业务队列业务队列业务队列 业务队列是拥塞避免和拥塞管理的实现手段。业务队列是拥塞避免和拥塞管理的实现手段。业务队列是拥塞避免和拥塞管理的实现手段。业务队列是拥塞避免和拥塞管理的实现手段。(1 1)拥塞管理)拥塞管理)拥塞管理)拥塞管理 拥塞管理使用户在网络中管理给定点处数据包所发生的拥塞拥塞管理使用户在网络
15、中管理给定点处数据包所发生的拥塞拥塞管理使用户在网络中管理给定点处数据包所发生的拥塞拥塞管理使用户在网络中管理给定点处数据包所发生的拥塞(2 2)拥塞避免)拥塞避免)拥塞避免)拥塞避免 拥塞避免专门设计用于丢弃分组拥塞避免专门设计用于丢弃分组拥塞避免专门设计用于丢弃分组拥塞避免专门设计用于丢弃分组,以达到避免拥塞的目的。以达到避免拥塞的目的。以达到避免拥塞的目的。以达到避免拥塞的目的。3 3流量整形流量整形流量整形流量整形 流量整形的目的是控制分组从接口向外发送的速率。流量整形的目的是控制分组从接口向外发送的速率。流量整形的目的是控制分组从接口向外发送的速率。流量整形的目的是控制分组从接口向外
16、发送的速率。P94网络网络QoS设计设计常用的业务队列 常用的业务队列包括:常用的业务队列包括:常用的业务队列包括:常用的业务队列包括:(1 1)先进先出队列()先进先出队列()先进先出队列()先进先出队列(First Input First OutputFirst Input First Output,FIFOFIFO)(2 2)优先级队列()优先级队列()优先级队列()优先级队列(Priority QueuePriority Queue,PQPQ)(3 3)自定义队列()自定义队列()自定义队列()自定义队列(Customized QueueCustomized Queue,CQCQ)(4
17、 4)加权平均队列()加权平均队列()加权平均队列()加权平均队列(Weighted Fair QueuingWeighted Fair Queuing,WFQWFQ)P95网络网络QoS设计设计4.2.3 QoS设计步骤P95网络网络QoS设计设计4.2.3 QoS设计步骤2 2 2定义策略定义策略定义策略定义策略 QoSQoS策略是指满足策略是指满足策略是指满足策略是指满足QoSQoS需求的一系列约束条件和关联需求的一系列约束条件和关联需求的一系列约束条件和关联需求的一系列约束条件和关联的动作。的动作。的动作。的动作。3 3规划规划规划规划QoSQoS工具工具工具工具 选择易于满足选择易于
18、满足选择易于满足选择易于满足QoSQoS策略要求的策略要求的策略要求的策略要求的QoSQoS工具,并对具体应工具,并对具体应工具,并对具体应工具,并对具体应用参数进行详细规划。用参数进行详细规划。用参数进行详细规划。用参数进行详细规划。4 4配置配置配置配置QoSQoS工具工具工具工具 在路由器或交换机等设备上配置在路由器或交换机等设备上配置在路由器或交换机等设备上配置在路由器或交换机等设备上配置QoSQoS工具。工具。工具。工具。5 5QoSQoS优化优化优化优化网络网络QoS设计设计4.2.4 园区网QoS设计 普通局域网中如果仅仅只有数据业务,则普通局域网中如果仅仅只有数据业务,则普通局
19、域网中如果仅仅只有数据业务,则普通局域网中如果仅仅只有数据业务,则QoSQoS设计设计设计设计的需求并不明显。但如果局域网中引入多媒体业务,的需求并不明显。但如果局域网中引入多媒体业务,的需求并不明显。但如果局域网中引入多媒体业务,的需求并不明显。但如果局域网中引入多媒体业务,则也需要在部分场景中使用则也需要在部分场景中使用则也需要在部分场景中使用则也需要在部分场景中使用QoSQoS设计,如在核心交设计,如在核心交设计,如在核心交设计,如在核心交换机上实施换机上实施换机上实施换机上实施QoSQoS策略。策略。策略。策略。局域网中的局域网中的局域网中的局域网中的IP QoSIP QoS主要是对第
20、二层的以太网帧头加主要是对第二层的以太网帧头加主要是对第二层的以太网帧头加主要是对第二层的以太网帧头加入了优先级字段,以区分不同的优先级。入了优先级字段,以区分不同的优先级。入了优先级字段,以区分不同的优先级。入了优先级字段,以区分不同的优先级。CatalystCatalyst系列交换机支持更多的系列交换机支持更多的系列交换机支持更多的系列交换机支持更多的QoSQoS特性,能够为特性,能够为特性,能够为特性,能够为园区网业务提供良好的支持。园区网业务提供良好的支持。园区网业务提供良好的支持。园区网业务提供良好的支持。P97网络网络QoS设计设计4.2.5 基于QoS的WLAN设计 IEEE 8
21、02.11eIEEE 802.11e协议为协议为协议为协议为WLANWLAN提供了一种增强型分布式信道访提供了一种增强型分布式信道访提供了一种增强型分布式信道访提供了一种增强型分布式信道访问问问问(EDCA)(EDCA)机制,使用业务分级的方式实现音视频数据的优机制,使用业务分级的方式实现音视频数据的优机制,使用业务分级的方式实现音视频数据的优机制,使用业务分级的方式实现音视频数据的优先发送,从而提高多媒体数据流的先发送,从而提高多媒体数据流的先发送,从而提高多媒体数据流的先发送,从而提高多媒体数据流的QoSQoS。ACAIFSCWminCWmaxTXOPLimit3(voice)27150.
22、0030082(video)215310.0060161(besteffort)331100(background)73110网络网络QoS设计设计4.3数据备份与灾难恢复 网络运行和维护过程中,经常会有一些难以预网络运行和维护过程中,经常会有一些难以预网络运行和维护过程中,经常会有一些难以预网络运行和维护过程中,经常会有一些难以预料的因素导致数据的丢失,如天灾人祸、硬件料的因素导致数据的丢失,如天灾人祸、硬件料的因素导致数据的丢失,如天灾人祸、硬件料的因素导致数据的丢失,如天灾人祸、硬件毁损、操作失误等,而且所丢失的数据通常又毁损、操作失误等,而且所丢失的数据通常又毁损、操作失误等,而且所丢
23、失的数据通常又毁损、操作失误等,而且所丢失的数据通常又对企业业务有着举足轻重的作用。所以必须联对企业业务有着举足轻重的作用。所以必须联对企业业务有着举足轻重的作用。所以必须联对企业业务有着举足轻重的作用。所以必须联系数据的特性对数据及时备份,以便于在灾难系数据的特性对数据及时备份,以便于在灾难系数据的特性对数据及时备份,以便于在灾难系数据的特性对数据及时备份,以便于在灾难发生后能迅速恢复数据。发生后能迅速恢复数据。发生后能迅速恢复数据。发生后能迅速恢复数据。数据备份数据备份与灾难恢与灾难恢复复P99 4.3.1备份域控制器(BDC)备份域控制器(备份域控制器(备份域控制器(备份域控制器(BDC
24、BDC)是)是)是)是Windows2000Windows2000网络网络网络网络中的一个概念,与之相对的概念是主域控制器中的一个概念,与之相对的概念是主域控制器中的一个概念,与之相对的概念是主域控制器中的一个概念,与之相对的概念是主域控制器(PDCPDC)。)。)。)。数据备份数据备份与灾难恢与灾难恢复复P99DB2数据库提供了三种恢复类型 1 1、崩溃恢复(、崩溃恢复(、崩溃恢复(、崩溃恢复(Crash Recovery)Crash Recovery)2 2、备份恢复(、备份恢复(、备份恢复(、备份恢复(Restore Recovery)Restore Recovery)3 3、向前恢复(
25、、向前恢复(、向前恢复(、向前恢复(Forward RecoveryForward Recovery)数据备份数据备份与灾难恢与灾难恢复复P1004.3.3网络日志备份 网络日志是网络上用来记录连接信息的特定格式的数网络日志是网络上用来记录连接信息的特定格式的数网络日志是网络上用来记录连接信息的特定格式的数网络日志是网络上用来记录连接信息的特定格式的数据文件。通常包括建立连接的源地址、端口号、连接据文件。通常包括建立连接的源地址、端口号、连接据文件。通常包括建立连接的源地址、端口号、连接据文件。通常包括建立连接的源地址、端口号、连接时间等信息,这些信息通常用来统计网络的使用情况。时间等信息,这
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