网络方案设计

网络方案设计

4.1 逻辑网络方案设计

4.2 物理网络方案设计

4.1.1 网络拓扑结构设计

在网络拓扑结构图中，通常采用边表示一个网络、子网或传输线路，而用点表示连接节点即路由器、交换机、计算机终端等设备。这种图只能说明网络的几何结构，而不能表明子网或互联设备的地理位置。为了满足用户网络的扩展性和适应性目标，在选择具体产品和技术之间构造一个逻辑拓扑结构是非常重要的。在网络逻辑拓扑结构的设计阶段，首先应该明确用户网络和互联节点，明确网络的规模大小和物理范围，以及选用的网络互联类型，对于具体的设备类型可以先不必确定，但是设备的功能应该定型。

网络拓扑结构设计应该考虑的因素有：①经济性；②灵活性和扩展性；③可靠性；④易于管理和维护。

网络拓扑结构与用户网络规模有关，由此可将其分为平面拓扑结构、层次型网络拓扑结构、网状拓扑结构以及企业网拓扑结构和园区网拓扑结构。

1．平面拓扑结构设计

对于小型网络，平面网络拓扑结构就可以满足要求。所谓平面网络就是没有层次化的结构网络，互连的设备实质上具有相同的工作，网络不进行分层，不进行模块划分。因而平面拓扑结构易于设计和实现，并且便于网络管理和网络维护。

1) 广域网平面拓扑结构

小型企业网可能是几个局域网互联的网络，每个局域网与其他局域网连接通过一个广域网路由器实现，因而形成了点到点的链路，如图4.1所示。在路由器的数量不多的情况下实现简单的平面设计，可以解决路由选择问题。当某一条链路出现故障的时候，可以恢复与其他节点的链路通信。但是当用户局域网的数量越来越大时，这种简单的广域网平面设计将增加时延和差错率，所以这种情况下应该改为其他拓扑结构。

2) 局域网平面拓扑结构设计

小型局域网采用的拓扑结构图主要就是平面拓扑结构，也就是将网络的用户终端(如计算机)、服务器连接到一个或多个集线器、交换机上，网络构架主要是以太网，并采用CSMA/CD 作为访问控制。集线器是一种共享式设备，而交换机是一种交换式设备，在用户连接数量多的情况下，利用交换设备不会造成网络拥塞。

2．层次型网络拓扑结构设计

在一个网络系统规模庞大的情况下，

往往将系统中的设备按照承

西区总

部北区分

部

东区分部南区分部

担的功能进行划分，形成多层结构，进行分担处理，这就是常见的分层方法，是一种层次型网络拓扑结构。

使用层次型拓扑结构具有以下优点：

(1) 减轻了网络中一些主设备CPU的负载。例如，在一个大平面或交换式网络中，广播分组负载是很重的。每个广播分组都将占用广播域上的每台设备中的CPU资源，还有就是处理广播域中的大量路由消息，都会造成非层次网络设备的CPU资源的高开销。

(2) 降低了网络成本。层次化结构中的网络设备根据承担的功能进行选择，可降低不必要的功能花费。同时，层次化模型的模块化特征允许在层次结构的每层内进行精确的容量规划，从而减少了不必要的带宽。其次，层次化的模型结构也便于网络管理。

(3) 简化了每个设计元素，易于理解。

(4) 容易变更层次结构。每当网络中某部分进行升级时都不会影响其他部分，从而使网络升级和扩展更加方便，减少了因升级带来的一些不必要的资金开销。

(5) 层次化网络中的各个设备都可以按照所处节点功能充分发挥自己的特性。

最为常见的层次型网络拓扑结构就是三层模型即分为核心层、分布层和访问层(或接入层)，如图4.2所示。

总体来看，图4.2所示分层模型中的每一层都有特定的作用。核心层提供多个网络之间的优化传输路径；分布层将网络服务连接到访问层，并且实现安全、流量负载和选路策略；而访问层就是直接面对网络终端用户的接入。在广域网设计中，访问层由园区网络边界上的路由器组成；在园区网络或企业网络设计中，访问层为终端用户访问提供接入设备，如交换机或集线器。

下面讨论分层设计中每一层的功能和任务。

1) 核心层

核心层是互联网络的高速主干网，用以连接服务器群、建筑群到网络中心，或在一个大型建筑物内连接多个交换机管理间到网络中心设备间，这样核心层便成为网络间数据包交换的至关重要的一层。为了保证核心层具有高可靠性，并且具有快速适应能力，不会因为某条路径故障导致网络瘫痪，必须采用冗余组件设计核心层，如采用最新的链路聚合技术(快速以太网的FEC、千兆以太网的GEC等)来解决冗余连接链路的负载。

在核心层的设备主要为路由器、三层交换机等，在配置这些设备的时候，应该考虑优化分组吞吐量的路由特性，应避免使用分组过滤或其他可能会降低处理器效率的功能。为了降低网络时延和获得良好

的可管理性，应当精心设计核心层，使核心层设备之间既相互独立又相互关联。对于需要通过外部网或经过Internet连接的其他企业网络来说，核心层拓扑结构应当有多条连接到外部网络的通道。

在需求分析中，需求调研获取了用户网络的许多物理信息，如地理距离、信息流量、数据负载等。由于核心层处于主干网络，而主干网技术的选择要根据需求分析中的数据来定，主干网络一般用来连接建筑群和服务器群，因而核心层可能承担网络上40%～60%的信息流。因此，在实现主干网的时候，传输介质应选用光缆，采用的主要技术为千兆以太网、ATM等。从易用性、先进性和扩展性的角度考虑，采用千兆以太网技术最为常见，而ATM技术在实现和工程设计上难度较大，在部分局域网中可以实现。

2) 分布层

网络的分布层是网络的核心层和访问层之间的分界点，因而起着许多重要的作用，主要体现在：实现如今应用广泛的虚拟局域网(VLAN)之间的路由；用于描述广播冲突域；用于安全访问控制。分布层允许核心层连接多个地点，同时保持较高的性能。为了保持核心层的高性能，分布层可以在耗用带宽的访问层选路协议和优化的核心层选路协议之间重新发布通告的广播信息，比如路由信息协议(RIP)。

为了节约网络IP地址，可以在访问层采用私有地址，通过分布层进行NAT转换形成Internet中合法的IP地址。

3) 接入层

接入层为用户提供了在局部网内的相互访问和外部接入。在大规