网络拓扑结构设计.pptx

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1、主讲：易建勋第1页 共101页3.1 3.1 网络结构的基本慨念网络结构的基本慨念网云网云 网云只说明有一种方法可以与其他网络相互连接，网云只说明有一种方法可以与其他网络相互连接，但并没有提供有关连接网络的具体细节。但并没有提供有关连接网络的具体细节。网络拓扑结构网络拓扑结构 网络拓扑结构是网络设备与链路的互联。网络拓扑结构是网络设备与链路的互联。第1页/共100页主讲：易建勋第2页 共101页3.1 3.1 网络结构的基本慨念网络结构的基本慨念中继与聚合（中继与聚合（TrunkTrunk）电信网络中的电信网络中的TrunkTrunk 指指“主干网络、电话干线主干网络、电话干线”。带宽设计中的

2、带宽设计中的TrunkTrunk 把多个物理端口捆绑在一起，作一个逻辑端口使把多个物理端口捆绑在一起，作一个逻辑端口使用（增加带宽）。用（增加带宽）。链路备份设计中的链路备份设计中的TrunkTrunk 建立两条链路，但只有一条链路工作，另一条处建立两条链路，但只有一条链路工作，另一条处于热备状态；当其中一条链路出现故障时，另一链于热备状态；当其中一条链路出现故障时，另一链路可以立即工作。路可以立即工作。第2页/共100页主讲：易建勋第3页 共101页3.1 3.1 网络结构的基本慨念网络结构的基本慨念 VLANVLAN设计中的设计中的TrunkTrunk 当当VLANVLAN跨交换机划分时，

3、就必须进行交换机端跨交换机划分时，就必须进行交换机端口之间的信号中继（口之间的信号中继（TrunkTrunk）。）。第3页/共100页主讲：易建勋第4页 共101页3.1 3.1 网络结构的基本慨念网络结构的基本慨念3.1.2 3.1.2 冲突域与广播域冲突域与广播域冲突域与广播域冲突域与广播域（1 1）冲突域）冲突域冲突域指信号产生冲突的最小范围。冲突域指信号产生冲突的最小范围。冲突是以太网运行时一个正常的组成部分。冲突是以太网运行时一个正常的组成部分。冲突域的大小会影响到网络的性能。冲突域的大小会影响到网络的性能。交换机、网桥、路由器等设备可以隔离冲突域。交换机、网桥、路由器等设备可以隔离

4、冲突域。采用确定性协议（如采用确定性协议（如SDHSDH、DWDMDWDM）或采用轮询）或采用轮询协议（如令牌环）的网络，不会发生冲突。协议（如令牌环）的网络，不会发生冲突。第4页/共100页主讲：易建勋第5页 共101页3.1 3.1 网络结构的基本慨念网络结构的基本慨念（2 2）广播域广播域广播指一台主机同时向网段中所有主机发送信号。广播指一台主机同时向网段中所有主机发送信号。网络中主机较多时，广播会占用大量网络资源，影网络中主机较多时，广播会占用大量网络资源，影响网络的带宽和延迟。响网络的带宽和延迟。大量无用的广播数据包会形成广播风暴。大量无用的广播数据包会形成广播风暴。在网络设计工作中

5、应当尽量减小广播域的大小。在网络设计工作中应当尽量减小广播域的大小。可以用路由器来分割或定义广播域可以用路由器来分割或定义广播域。可以采用可以采用VLANVLAN划分的方法缩小广播域的范围划分的方法缩小广播域的范围。第5页/共100页主讲：易建勋第6页 共101页3.1 3.1 网络结构的基本慨念网络结构的基本慨念（3 3）产生广播风暴的原因产生广播风暴的原因主机查找服务器主机查找服务器 大量主机广播查找服务器地址。大量主机广播查找服务器地址。网络环路网络环路 网络线路的两端同时接在了一台网络设备中。网络线路的两端同时接在了一台网络设备中。网卡故障网卡故障 发生故障的网卡会不停地向交换机发送大

6、量无用发生故障的网卡会不停地向交换机发送大量无用的数据包，导致产生广播风暴。的数据包，导致产生广播风暴。第6页/共100页主讲：易建勋第7页 共101页3.1 3.1 网络结构的基本慨念网络结构的基本慨念网络病毒网络病毒 计算机病毒会传播和损耗大量网络带宽，引起网计算机病毒会传播和损耗大量网络带宽，引起网络拥塞，导致广播风暴。络拥塞，导致广播风暴。软件使用软件使用 一些黑客软件和视频广播软件也可能会引起广播一些黑客软件和视频广播软件也可能会引起广播风暴。风暴。第7页/共100页主讲：易建勋第8页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构3.2.1 3.2.1 网络拓扑结构的类

7、型网络拓扑结构的类型网络拓扑结构的类型网络拓扑结构的类型 可将网络分为可将网络分为点对点点对点和和点对多点点对多点两种类型。两种类型。（1 1）点对点网络）点对点网络点对多点网络也称为广播网络。点对多点网络也称为广播网络。点对点是物理层的拓扑结构，如路由器、光纤、点对点是物理层的拓扑结构，如路由器、光纤、DDNDDN专线等都是点对点连接。专线等都是点对点连接。端到端指跨越多个链路的两个系统之间的链路。端到端指跨越多个链路的两个系统之间的链路。支持点对点网络的拓扑结构有点对点型、环型、网支持点对点网络的拓扑结构有点对点型、环型、网状型等。状型等。第8页/共100页主讲：易建勋第9页 共101页3

8、.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构（2 2）广播式网络广播式网络在广播式网络中，信号从发送主机向共享电缆的两在广播式网络中，信号从发送主机向共享电缆的两端传播，连接在共享电缆上的所有主机都可以接收端传播，连接在共享电缆上的所有主机都可以接收到网络中发生的信号。到网络中发生的信号。广播式网络一般采用广播式网络一般采用CSMA/CDCSMA/CD原理进行工作。原理进行工作。广播式网络仅有一条信道，网络上所有节点共享这广播式网络仅有一条信道，网络上所有节点共享这个信道个信道。以双绞线连接起来的星型网，以同轴电缆连接的总以双绞线连接起来的星型网，以同轴电缆连接的总线型网，或以微波方式进行传

9、输的蜂窝型网都是广线型网，或以微波方式进行传输的蜂窝型网都是广播式网络。播式网络。第9页/共100页主讲：易建勋第10页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构广播的三种信号传输方式：广播的三种信号传输方式：单播、多播单播、多播和和组播组播。第10页/共100页主讲：易建勋第11页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构广播各种拓扑结构的分类和工作方式如表广播各种拓扑结构的分类和工作方式如表3-23-2所示。所示。第11页/共100页主讲：易建勋第12页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构3.2.2 3.2.2 点对点型拓扑结构点

10、对点型拓扑结构点对点型拓扑结构点对点型拓扑结构由两个节点之间的一条链路连接而构成由两个节点之间的一条链路连接而构成.主要用于两个局域网之间的互联，或城域网和广域主要用于两个局域网之间的互联，或城域网和广域网的节点互联。网的节点互联。点对点网络采用的通信协议有点对点网络采用的通信协议有PPPPPP、PPPoEPPPoE等。等。第12页/共100页主讲：易建勋第13页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构在城域网和广域网中，经常采用一种点对点串联而在城域网和广域网中，经常采用一种点对点串联而成的成的线型网线型网（也称为链型网），它在拓扑结构上与（也称为链型网），它在拓扑结构上

11、与总线网完全相同。总线网完全相同。线型网与总线网的区别：线型网与总线网的区别：总线网采用广播方式进行信号传输，线型网采用总线网采用广播方式进行信号传输，线型网采用点对点方式进行信号传输。点对点方式进行信号传输。线型网拓扑结构简单，易于布线，并且节省传输介线型网拓扑结构简单，易于布线，并且节省传输介质，主要用于主干传输链路。质，主要用于主干传输链路。支持线型拓扑的网络有支持线型拓扑的网络有SDHSDH、DWDMDWDM、ATMATM等。等。点对点可以看作是线型网的一种特殊情况。点对点可以看作是线型网的一种特殊情况。第13页/共100页主讲：易建勋第14页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结

12、构网络基本拓扑结构点对点拓扑结构的优点点对点拓扑结构的优点 设备无关性设备无关性 由于每个连接都是独立的，所以能使用任何合适由于每个连接都是独立的，所以能使用任何合适的硬件。的硬件。独立性独立性 两个节点之间能选择相互接受的数据帧格式、差两个节点之间能选择相互接受的数据帧格式、差错检测机制和最大帧尺寸等。错检测机制和最大帧尺寸等。安全性安全性 只有只有2 2个节点使用信道，安全性好。个节点使用信道，安全性好。第14页/共100页主讲：易建勋第15页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构 非中心化非中心化 网络中的资源和服务分散在所有节点上，避免了网络中的资源和服务分散在所

13、有节点上，避免了可能的性能瓶颈，增强了扩展性等。可能的性能瓶颈，增强了扩展性等。负载均衡负载均衡 由于没有中心设备，大大减少了信道争用、设备由于没有中心设备，大大减少了信道争用、设备争用，更好地实现了网络负载均衡。争用，更好地实现了网络负载均衡。第15页/共100页主讲：易建勋第16页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构点对点拓扑结构的缺点点对点拓扑结构的缺点 连接较多连接较多 当多于两个节点需要相互通信时，线路连接的数当多于两个节点需要相互通信时，线路连接的数量会随着节点数量的增长而迅速增长。量会随着节点数量的增长而迅速增长。时延较长时延较长 如果链路中间节点较多，会

14、使网络响应时间变长，如果链路中间节点较多，会使网络响应时间变长，加大传输时延。加大传输时延。第16页/共100页主讲：易建勋第17页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构3.2.3 3.2.3 环型拓扑结构环型拓扑结构环型拓扑结构环型拓扑结构Token RingToken Ring（令牌环）（令牌环）传输速率为传输速率为16Mb/s16Mb/s，目前已淘汰。，目前已淘汰。FDDIFDDI 传输速率为传输速率为100Mb/s100Mb/s，目前已淘汰。，目前已淘汰。目前主要的环网有：目前主要的环网有：SDHSDH（同步数字系列）（同步数字系列）DWDMDWDM（密集波分复用

15、）（密集波分复用）RPRRPR（弹性分组环路）等，主要用于城域网。（弹性分组环路）等，主要用于城域网。第17页/共100页主讲：易建勋第18页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构第18页/共100页主讲：易建勋第19页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构环型结构是一种点对点链路。环型结构是一种点对点链路。在环型网络拓扑结构中，在环型网络拓扑结构中，N N个节点完全互联需要个节点完全互联需要N N条传输线路条传输线路。在网络工程设计和实施中，往往在环的两端通过一在网络工程设计和实施中，往往在环的两端通过一个阻抗匹配器来实现环的封闭。因此，环网在物理

16、个阻抗匹配器来实现环的封闭。因此，环网在物理上呈总线形状，但逻辑上仍然是环型拓扑结构（如上呈总线形状，但逻辑上仍然是环型拓扑结构（如图图3-83-8）。）。第19页/共100页主讲：易建勋第20页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构如果环网的某一节点断开，环上所有节点的通信便如果环网的某一节点断开，环上所有节点的通信便会终止。为了克服环网的这个缺点，会终止。为了克服环网的这个缺点，SDHSDH等环网等环网采用了双环或多环结构。采用了双环或多环结构。SDHSDH环网正常工作时，外环（数据通路）传输数据，环网正常工作时，外环（数据通路）传输数据，内环（保护通路）作为备用环路

17、。当环路发生故障内环（保护通路）作为备用环路。当环路发生故障时，信号会自动从外环切换到内环，这种功能称为时，信号会自动从外环切换到内环，这种功能称为环网的环网的“自愈自愈”功能。功能。第20页/共100页主讲：易建勋第21页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构环型网络拓扑结构的优点：环型网络拓扑结构的优点：不需要集中设备，消除对中心系统的依赖性。不需要集中设备，消除对中心系统的依赖性。信号在网络中沿环单向传输，传输时延固定。信号在网络中沿环单向传输，传输时延固定。所需光缆较少，适宜于长距离传输。所需光缆较少，适宜于长距离传输。环网中各个节点的负载较为均衡，不会出现节点负

18、环网中各个节点的负载较为均衡，不会出现节点负载过大的问题。载过大的问题。双环或多环网络具有自愈功能。双环或多环网络具有自愈功能。环网的路径选择非常简单，不容易发生网络地址冲环网的路径选择非常简单，不容易发生网络地址冲突等问题。突等问题。第21页/共100页主讲：易建勋第22页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构环型网络拓扑结构的缺点：环型网络拓扑结构的缺点：不适用多用户接入的网络，主要用于城域传输网、不适用多用户接入的网络，主要用于城域传输网、国家骨干网的设计。国家骨干网的设计。环网中增加节点时，会导致路由跳数增加，使网络环网中增加节点时，会导致路由跳数增加，使网络响应

19、时间变长，加大传输时延。响应时间变长，加大传输时延。难以进行故障诊断，需要对每个节点进行检测后才难以进行故障诊断，需要对每个节点进行检测后才能找到故障点。能找到故障点。环网拓扑结构发生变化时，需要重新配置网络。环网拓扑结构发生变化时，需要重新配置网络。投资成本较高等。投资成本较高等。第22页/共100页主讲：易建勋第23页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构3.2.4 3.2.4 网状型拓扑结网状型拓扑结网状型拓扑结网状型拓扑结构构构构在网状拓扑结构中，在网状拓扑结构中，如果网络中的节点如果网络中的节点数为数为N N，则连接网络，则连接网络的链路数的链路数HH可由公式可

20、由公式（3-13-1）计算。）计算。第23页/共100页主讲：易建勋第24页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构网状拓扑结构的优点：网状拓扑结构的优点：每个节点之间都有直达链路，信号传输快。每个节点之间都有直达链路，信号传输快。通信节点不需要汇接交换功能，交换费用低。通信节点不需要汇接交换功能，交换费用低。由于存在冗余链路，因此网络可靠性高。由于存在冗余链路，因此网络可靠性高。网状拓扑结构的缺点：网状拓扑结构的缺点：线路多，总长度长，基本建设和维护费用都很大。线路多，总长度长，基本建设和维护费用都很大。网状拓扑结构在通信量不大的情况下，电路利用网状拓扑结构在通信量不大的

21、情况下，电路利用率很低。率很低。第24页/共100页主讲：易建勋第25页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构3.2.5 3.2.5 总线型拓扑结构总线型拓扑结构总线型拓扑结构总线型拓扑结构在总线型网络拓扑结构中，在总线型网络拓扑结构中，N N个节点完全互联只需个节点完全互联只需要要1 1条总线传输线路条总线传输线路。第25页/共100页主讲：易建勋第26页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构总线结构网络的优点总线结构网络的优点 不需要其他互联设备（如不需要其他互联设备（如HubHub），组网费用较），组网费用较低。低。扩展网络用户时，只需要添加一

22、个网络接头。扩展网络用户时，只需要添加一个网络接头。总线结构网络的缺点总线结构网络的缺点 网络上所有主机共用同一总线带宽，主机增多网络上所有主机共用同一总线带宽，主机增多会引起网络性能下降。会引起网络性能下降。总线网可靠性较差，总线一但断开，整个网络总线网可靠性较差，总线一但断开，整个网络或相应网段就会中断。或相应网段就会中断。纯粹的总线拓扑结构目前已经淘汰。纯粹的总线拓扑结构目前已经淘汰。第26页/共100页主讲：易建勋第27页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构3.2.6 3.2.6 星型拓扑结构星型拓扑结构星型拓扑结构星型拓扑结构星型网络拓扑结构中，星型网络拓扑结

23、构中，N N个节点完全互联需要个节点完全互联需要N-1N-1条传输线路条传输线路。星型网络也采用广播传输技术，局域网的中心节点星型网络也采用广播传输技术，局域网的中心节点设备通常采用交换机。设备通常采用交换机。星型以太网虽然在物理上呈星型拓扑结构，但逻辑星型以太网虽然在物理上呈星型拓扑结构，但逻辑上仍然是总线型拓扑结构。上仍然是总线型拓扑结构。第27页/共100页主讲：易建勋第28页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构第28页/共100页主讲：易建勋第29页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构星型拓扑的优点：星型拓扑的优点：网络结构简单，建设和维

24、护费用少。网络结构简单，建设和维护费用少。通信节点一般采用交换机，提高了链路利用率。通信节点一般采用交换机，提高了链路利用率。网络性能高，网络传输速率达到了网络性能高，网络传输速率达到了10Gb/s10Gb/s。网络扩展性好。网络扩展性好。一个节点出现故障不会影响其它节点的连接。一个节点出现故障不会影响其它节点的连接。星型拓扑结构的缺点：星型拓扑结构的缺点：可靠性低。中心节点发生故障，整个系统将瘫痪。可靠性低。中心节点发生故障，整个系统将瘫痪。中心节点负担重。中心节点负担重。使用线缆较多。使用线缆较多。第29页/共100页主讲：易建勋第30页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本

25、拓扑结构3.2.7 3.2.7 蜂窝型拓扑结构蜂窝型拓扑结构蜂窝型拓扑结构蜂窝型拓扑结构蜂窝拓扑结构主要用于无线通信网络。蜂窝拓扑结构主要用于无线通信网络。蜂窝的大小与蜂窝的大小与BSBS或或APAP的发射功率有关。的发射功率有关。第30页/共100页主讲：易建勋第31页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构蜂窝拓扑结构使用频率复用蜂窝拓扑结构使用频率复用的方法，以使有限的带的方法，以使有限的带宽容纳大量的用户。宽容纳大量的用户。蜂窝拓扑结构的优点：蜂窝拓扑结构的优点：用户使用网络方便用户使用网络方便 网络建设时间短网络建设时间短 网络易于扩展网络易于扩展蜂窝拓扑结构的缺

26、点：蜂窝拓扑结构的缺点：信号很容易受到环境或人为造成的干扰；信号很容易受到环境或人为造成的干扰；由于地理上的限制，有时信号接收非常困难；由于地理上的限制，有时信号接收非常困难；蜂窝结构的传输速率较低，投资成本较高。蜂窝结构的传输速率较低，投资成本较高。第31页/共100页主讲：易建勋第32页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构3.2.8 3.2.8 混合型拓扑结构混合型拓扑结构混合型拓扑结构混合型拓扑结构局域网中的混合拓扑结构主要是树型拓扑结构。局域网中的混合拓扑结构主要是树型拓扑结构。混合型结构的顶层节点负荷较重混合型结构的顶层节点负荷较重。第32页/共100页主讲：

27、易建勋第33页 共101页案例案例案例案例：企业局域网：企业局域网：企业局域网：企业局域网第33页/共100页主讲：易建勋第34页 共101页3.3 3.3 网络分层设计网络分层设计3.3.1 3.3.1 分层设计模型分层设计模型分层设计模型分层设计模型（1 1）网络分层设计模型）网络分层设计模型CiscoCisco等公司提出了层次化网络设计的慨念，在网等公司提出了层次化网络设计的慨念，在网络设计中引入了络设计中引入了核心层核心层、汇聚层汇聚层和和接入层接入层三个层次。三个层次。核心层主要高速处理数据流，提供节点之间的高速核心层主要高速处理数据流，提供节点之间的高速数据转发。数据转发。汇聚层主

28、要负责路由聚合，收敛数据流量。汇聚层主要负责路由聚合，收敛数据流量。接入层为用户提供网络访问功能，并执行用户认证接入层为用户提供网络访问功能，并执行用户认证和访问控制。和访问控制。第34页/共100页主讲：易建勋第35页 共101页3.3 3.3 网络分层设计网络分层设计分层的目的是定义各个层次应当实现的功能与性能。分层的目的是定义各个层次应当实现的功能与性能。第35页/共100页主讲：易建勋第36页 共101页3.3 3.3 网络分层设计网络分层设计（2 2）交换型层次结构交换型层次结构交换型层次结构交换型层次结构缺点：路由功能不强大；广播风暴。缺点：路由功能不强大；广播风暴。主要用于局域网

29、设计主要用于局域网设计第36页/共100页主讲：易建勋第37页 共101页3.3 3.3 网络分层设计网络分层设计（3 3）路由型层次结构路由型层次结构路由型层次结构路由型层次结构缺点：网络结构较为复杂，容易形成性能瓶颈。缺点：网络结构较为复杂，容易形成性能瓶颈。路由型层次结构主要用于城域网和广域网设计。路由型层次结构主要用于城域网和广域网设计。第37页/共100页主讲：易建勋第38页 共101页3.3 3.3 网络分层设计网络分层设计3.3.2 3.3.2 接入层设计接入层设计接入层设计接入层设计（1 1）接入层设计目标）接入层设计目标接入层主要为最终用户提供访问网络的能力。接入层主要为最终

30、用户提供访问网络的能力。接入层在网络设计中应当注意以下问题：接入层在网络设计中应当注意以下问题：适度超前适度超前 分期实施分期实施 简化设计简化设计 安全隔离安全隔离第38页/共100页主讲：易建勋第39页 共101页3.3 3.3 网络分层设计网络分层设计（2 2）接入层拓扑结构设计）接入层拓扑结构设计）接入层拓扑结构设计）接入层拓扑结构设计在局域网中，接入层网络应当采用星型拓扑结构。在局域网中，接入层网络应当采用星型拓扑结构。为了降低成本，接入层一般很少采用冗余链路。为了降低成本，接入层一般很少采用冗余链路。为了简化网络，接入层一般不提供路由功能。为了简化网络，接入层一般不提供路由功能。要

31、求接入层设备具有良好的扩展性，应当留有冗余要求接入层设备具有良好的扩展性，应当留有冗余端口。端口。对用户比较集中的环境，交换机应提供堆叠功能。对用户比较集中的环境，交换机应提供堆叠功能。第39页/共100页主讲：易建勋第40页 共101页3.3 3.3 网络分层设计网络分层设计（3 3）接入层功能设计）接入层功能设计）接入层功能设计）接入层功能设计交换机端口密度是否满足用户需求；交换机端口密度是否满足用户需求；交换机上行链路采用光口还是电口；交换机上行链路采用光口还是电口；交换机端口是否保留了冗余端口和链路聚合口；交换机端口是否保留了冗余端口和链路聚合口；接入层交换机端口速率是否支持自动适应功

32、能；接入层交换机端口速率是否支持自动适应功能；接入层交换机是否支持接入层交换机是否支持IEEE 802.1QIEEE 802.1Q的端口优先级的端口优先级队列功能。队列功能。第40页/共100页主讲：易建勋第41页 共101页3.3 3.3 网络分层设计网络分层设计（4 4）接入层性能设计）接入层性能设计）接入层性能设计）接入层性能设计利用利用VLANVLAN划分等技术隔离网络广播风暴。划分等技术隔离网络广播风暴。交换机上行接口的传输速率应比下行端口高出交换机上行接口的传输速率应比下行端口高出1 1个个数量级。数量级。交换机上行链路端口一般采用光口。交换机上行链路端口一般采用光口。接入层交换机

33、不用追求太多的功能，只要运行稳定接入层交换机不用追求太多的功能，只要运行稳定就好。就好。（5 5）接入层安全设计）接入层安全设计（6 6）接入层可靠性设计）接入层可靠性设计（7 7）接入层网络管理设计）接入层网络管理设计第41页/共100页主讲：易建勋第42页 共101页3.3 3.3 网络分层设计网络分层设计3.3.3 3.3.3 汇聚层设计汇聚层设计汇聚层设计汇聚层设计（1 1）汇聚层主要功能汇聚层主要功能链路聚合链路聚合 减少接入层与核心层之间的链路数。减少接入层与核心层之间的链路数。流量聚合流量聚合 将接入层低速链路转发到核心层。将接入层低速链路转发到核心层。路由聚合路由聚合 减少核心

34、层路由器中路由表的大小。减少核心层路由器中路由表的大小。主干链路管理主干链路管理 流量控制、负载均衡、流量控制、负载均衡、QoSQoS保证。保证。第42页/共100页主讲：易建勋第43页 共101页3.3 3.3 网络分层设计网络分层设计广播域划分广播域划分 进行进行VLANVLAN划分，定义广播域范围。划分，定义广播域范围。VLANVLAN路由路由 在汇聚层进行路由处理。在汇聚层进行路由处理。隔离变化隔离变化 隔离接入层结构变化对核心层的影响。隔离接入层结构变化对核心层的影响。第43页/共100页主讲：易建勋第44页 共101页3.3 3.3 网络分层设计网络分层设计（2 2）汇聚层链路汇聚

35、）汇聚层链路汇聚链路汇聚可使核心层与接入层之间的连接最小化。链路汇聚可使核心层与接入层之间的连接最小化。（3 3）汇聚层链路聚合）汇聚层链路聚合链路聚合的目的是保证链路负载均衡。链路聚合的目的是保证链路负载均衡。（4 4）汇聚层的流量聚合）汇聚层的流量聚合（5 5）汇聚层交换机选择）汇聚层交换机选择第44页/共100页主讲：易建勋第45页 共101页3.3 3.3 网络分层设计网络分层设计3.3.4 3.3.4 核心层设计核心层设计核心层设计核心层设计核心层的主要功能是实现数据包高速交换。核心层的主要功能是实现数据包高速交换。（1 1）核心层网络拓扑结构设计）核心层网络拓扑结构设计单中心星型结

36、构常常用于小规模局域网设计。单中心星型结构常常用于小规模局域网设计。它的优点是结构简单，适用于网络流量不大，可它的优点是结构简单，适用于网络流量不大，可靠性要求不高的局域网设计。靠性要求不高的局域网设计。核心层双中心星型结构常常用于园区网设计。核心层双中心星型结构常常用于园区网设计。优点是网络结构较为简单；优点是网络结构较为简单；实现了设备和链路冗余，提高了网络可靠性；实现了设备和链路冗余，提高了网络可靠性；可以很好地进行网络负载均衡。可以很好地进行网络负载均衡。第45页/共100页案例案例案例案例：核心网络结构：核心网络结构：核心网络结构：核心网络结构第46页/共100页主讲：易建勋第47页

37、 共101页3.3 3.3 网络分层设计网络分层设计（2 2）核心层性能设计策略）核心层性能设计策略核心层通常采用高带宽网络技术。核心层通常采用高带宽网络技术。核心交换机应当采用最快速率的帧转发。核心交换机应当采用最快速率的帧转发。禁止采用任何降低核心层设备处理能力或增加数据禁止采用任何降低核心层设备处理能力或增加数据包交换延迟的方法。包交换延迟的方法。任何型式的策略必须在核心层外执行，如数据包的任何型式的策略必须在核心层外执行，如数据包的过滤和复杂的过滤和复杂的QoSQoS处理。处理。核心层一般采用高性能的核心层一般采用高性能的3 3层模块化交换机。层模块化交换机。第47页/共100页主讲：

38、易建勋第48页 共101页3.3 3.3 网络分层设计网络分层设计（3 3）核心层冗余设计策略）核心层冗余设计策略增加带宽最简单的方法就是增加冗余链路。增加带宽最简单的方法就是增加冗余链路。路由器可为多个链路和路径提供负载均衡功能。路由器可为多个链路和路径提供负载均衡功能。对于重要的网络核心层，可采用设备冗余和链路冗对于重要的网络核心层，可采用设备冗余和链路冗余设计。余设计。对于冗余链路，可以利用生成树协议进行配置处理。对于冗余链路，可以利用生成树协议进行配置处理。第48页/共100页主讲：易建勋第49页 共101页3.3 3.3 网络分层设计网络分层设计（4 4）核心层路由设计策略）核心层路

39、由设计策略核心层的任务是交换数据包，应尽量避免核心层路核心层的任务是交换数据包，应尽量避免核心层路由器配置的复杂程度。由器配置的复杂程度。应使用优化分组吞吐率的路由特性，避免使用处理应使用优化分组吞吐率的路由特性，避免使用处理效率的路由特性。效率的路由特性。核心层路由器不应该使用默认路径到达内部目的地。核心层路由器不应该使用默认路径到达内部目的地。采用默认路径来到达外部目的地。采用默认路径来到达外部目的地。利用聚合路径来减少核心层路由表的大小。利用聚合路径来减少核心层路由表的大小。（5 5）核心层其他设计策略）核心层其他设计策略第49页/共100页主讲：易建勋第50页 共101页3.4 3.4

40、 网络结构设计网络结构设计3.4.1 3.4.1 服务子网设计服务子网设计服务子网设计服务子网设计局域网提供的服务类型：局域网提供的服务类型：通用网络服务通用网络服务，如，如DNSDNS服务、服务、WebWeb服务、服务、FTPFTP服服务、务、EmailEmail服务等；服务等；企业内部的企业内部的应用服务应用服务，如，如OAOA（办公自动化）服务、（办公自动化）服务、MISMIS（管理信息系统）服务、（管理信息系统）服务、CADCAD（计算机辅助（计算机辅助设计）服务等。设计）服务等。集中式服务设计模型是将所有服务子网设计在网络集中式服务设计模型是将所有服务子网设计在网络核心层核心层（如图

41、（如图3-273-27）。）。第50页/共100页主讲：易建勋第51页 共101页3.4 3.4 网络结构设计网络结构设计（1 1）集中式服务设计模型）集中式服务设计模型优点是网络结构简单，便于管理。优点是网络结构简单，便于管理。缺点是增加了核心层负荷，增加了链路流量。缺点是增加了核心层负荷，增加了链路流量。主要用于数据流量不大的小型企业局域网。主要用于数据流量不大的小型企业局域网。第51页/共100页主讲：易建勋第52页 共101页3.4 3.4 网络结构设计网络结构设计（2 2）分布式服务设计模型）分布式服务设计模型基本原则是基本原则是网络服务集网络服务集中，应用服中，应用服务分散务分散。

42、第52页/共100页主讲：易建勋第53页 共101页3.4 3.4 网络结构设计网络结构设计优点优点 网络流量分担合理，核心层网络设备压力小。网络流量分担合理，核心层网络设备压力小。缺点缺点 网络管理工作量大，设备利用率不高。网络管理工作量大，设备利用率不高。这种设计模型主要适用于企业园区网络设计。这种设计模型主要适用于企业园区网络设计。第53页/共100页主讲：易建勋第54页 共101页3.4 3.4 网络结构设计网络结构设计3.4.2 3.4.2 网络结构扩展设计网络结构扩展设计网络结构扩展设计网络结构扩展设计（1 1）扩展性要求）扩展性要求一个具有可扩展性的网络，在网络进行扩容时，不一个

43、具有可扩展性的网络，在网络进行扩容时，不需要进行重大的改进设计。需要进行重大的改进设计。（2 2）接入能力扩展）接入能力扩展对于固定式交换机端口不足的问题，可以通过两种对于固定式交换机端口不足的问题，可以通过两种办法来解决，一是更换高端口密度的交换机；二是办法来解决，一是更换高端口密度的交换机；二是增加交换机数量。增加交换机数量。对机架式模块化交换机，则可以通过增加接口卡达对机架式模块化交换机，则可以通过增加接口卡达到增加端口数量的目的。到增加端口数量的目的。第54页/共100页主讲：易建勋第55页 共101页3.4 3.4 网络结构设计网络结构设计（3 3）处理能力扩展）处理能力扩展对处理能

44、力的升级，一般通过更换交换处理模块来对处理能力的升级，一般通过更换交换处理模块来达到要求。达到要求。对于机架式总线结构交换机，可以更换交换引擎。对于机架式总线结构交换机，可以更换交换引擎。对于固定式交换机，则只能够更换更高性能的交换对于固定式交换机，则只能够更换更高性能的交换机。机。（4 4）带宽扩展）带宽扩展支持支持IEEE 802.3adIEEE 802.3ad标准的交换机，可以将多条链标准的交换机，可以将多条链路绑定在一起来增加带宽。路绑定在一起来增加带宽。第55页/共100页主讲：易建勋第56页 共101页3.4 3.4 网络结构设计网络结构设计（5 5）网络规模扩展）网络规模扩展如果

45、用户只是部门调整，并没有增加新的办公区域如果用户只是部门调整，并没有增加新的办公区域或用户端点，可以利用子网重新划分来构成新的网或用户端点，可以利用子网重新划分来构成新的网络；也可以利用络；也可以利用VLANVLAN划分来解决问题。划分来解决问题。如果在原有基础上需要增加新的子网，可以利用交如果在原有基础上需要增加新的子网，可以利用交换机或路由器来构建新的子网。换机或路由器来构建新的子网。（6 6）平滑扩展）平滑扩展在网络扩展中，需要保护原有设备的投资，不造成在网络扩展中，需要保护原有设备的投资，不造成投资浪费。投资浪费。第56页/共100页主讲：易建勋第57页 共101页3.5 3.5 网络

46、冗余设计网络冗余设计3.5.1 3.5.1 冗余设计的基本原则冗余设计的基本原则冗余设计的基本原则冗余设计的基本原则（1 1）冗余设计的目的）冗余设计的目的可靠性设计的基本原则是对不同的系统提供不同级可靠性设计的基本原则是对不同的系统提供不同级别的可靠性保障。别的可靠性保障。冗余设计是网络可靠性设计最常用的方法冗余设计是网络可靠性设计最常用的方法。网络冗余设计的目的：网络冗余设计的目的：提供提供网络备用网络备用 提供网络提供网络负载均衡负载均衡。第57页/共100页主讲：易建勋第58页 共101页3.5 3.5 网络冗余设计网络冗余设计网络备份和负载均衡在冗余设计的物理结构上完全网络备份和负载

47、均衡在冗余设计的物理结构上完全一致，但是完成的功能完全不同，工作模式也完全一致，但是完成的功能完全不同，工作模式也完全不同。不同。冗余链路用于网络备份时，冗余链路用于网络备份时，2 2条冗余链路只有一条条冗余链路只有一条工作，另外一条处于热备监控状态工作，另外一条处于热备监控状态。冗余链路用于负载均衡时，冗余链路用于负载均衡时，多条冗余链路同时工作，多条冗余链路同时工作，不存在备份链路不存在备份链路。第58页/共100页主讲：易建勋第59页 共101页3.5 3.5 网络冗余设计网络冗余设计（2 2）单点故障）单点故障单点故障单点故障（RSRS）指网络某一单个节点或某一单条）指网络某一单个节点

48、或某一单条链路发生故障时，可能导致用户与核心设备或网络链路发生故障时，可能导致用户与核心设备或网络服务的隔离。服务的隔离。网络设计中的冗余链路可以绕过这些单点故障。网络设计中的冗余链路可以绕过这些单点故障。第59页/共100页主讲：易建勋第60页 共101页3.5 3.5 网络冗余设计网络冗余设计第60页/共100页主讲：易建勋第61页 共101页3.5 3.5 网络冗余设计网络冗余设计（3 3）冗余设计的内容）冗余设计的内容冗余设计包括：链路冗余、交换机冗余、路由器冗冗余设计包括：链路冗余、交换机冗余、路由器冗余、服务器冗余、电源系统冗余、软件冗余等。余、服务器冗余、电源系统冗余、软件冗余等

49、。最好的冗余方式是多台主机互为热备，但这种方案最好的冗余方式是多台主机互为热备，但这种方案投资非常大。投资非常大。链路冗余可以采用链路冗余可以采用链路聚合链路聚合技术；技术；服务器冗余可以采用服务器冗余可以采用双机热备双机热备方法；方法；交换机、路由器、服务器都可以采用交换机、路由器、服务器都可以采用冗余电源冗余电源；软件冗余可以采用双服务器软件冗余可以采用双服务器软件镜像软件镜像的方法。的方法。第61页/共100页主讲：易建勋第62页 共101页3.5 3.5 网络冗余设计网络冗余设计（4 4）网络链路的冗余设计）网络链路的冗余设计链路冗余设计结构简单而且价格便宜。链路冗余设计结构简单而且价

50、格便宜。链路聚合技术主要适用点对点通信。链路聚合技术主要适用点对点通信。链路聚合技术相对投资较大（端口和线路投资），链路聚合技术相对投资较大（端口和线路投资），但可靠性极好。但可靠性极好。（5 5）冗余设计要求）冗余设计要求只有在网络链路中断时，才使用冗余备份链路。只有在网络链路中断时，才使用冗余备份链路。尽量不要将冗余链路用于负载平衡。尽量不要将冗余链路用于负载平衡。一般在核心层采用链路聚合技术。一般在核心层采用链路聚合技术。尽量减少路由器的路由数量，以及减少路由跳数。尽量减少路由器的路由数量，以及减少路由跳数。第62页/共100页主讲：易建勋第63页 共101页3.5 3.5 网络冗余设计