小型计算机局域网的构建

【应用案例】

某学校欲构建校园网，学校有几栋建筑包括图书馆、实验楼、教学楼、宿舍楼、食堂等需纳入局域网，各楼之间的距离为500米。学校要使用网上教务管理系统及网上教学辅助系统。网络中心可设在教学楼的一层，图书馆、实验楼和教学楼为信息点密集区。

●决定组网技术

组网技术选择是逻辑网络设计的中重要组成部分。组网技术选择主要是局域网类型的选择，局域网类型多种多样，如以太网、令牌环网、无线局域网等。在组网技术选择时，需要从其中选择出符合要求的合适的局域网类型。

（3）确定拓扑结构

确立网络的拓扑结构是整个网络方案规划设计的基础，拓扑结构的选则往往和地理环境分布、传输介质、介质访问控制方法，甚至网络设备选型等因素紧密相关。局域网常见的拓扑结构有星型、总线型、环型网络和树型。

选择拓扑结构时，应该考虑的主要因素有以下几点：

①费用。不同的拓扑结构所配置的网络设备不同，设计施工安装工程的费用也不同。

②灵活性。在设计网络时，考虑到设备和用户需求的变迁，拓扑结构必须具有一定的灵活性，能被容易地重新配置。此外，还要考虑信息点的增删等问题。

③可靠性。

在快速交换以太网和千兆以太网占主导地位的今天，计算机局域网和城域网一般采用星型或树型拓扑结构及其变种。

星型网络必有一个中心节点，所有数据都要通过中心节点交换，因此中心节点是星型网络的核心层。

树型结构是星型结构的扩展，顶层节点负荷较重，属于核心层，但如果设计合理，可以将一部分负荷分配给下一层节点，因此树型结构多出了一个汇聚层。

校园网络信息点较多且比较分散，从可靠性和易维护的角度考虑采用树型拓扑结构。

●分层设计方法

在网络结构设计中一般采用分层设计思路。网络系统被分为不同层次，层次之间既相对独立又互相关联，这就是层次模型网络结构设计。规模较大的网络通常呈倒树状分层拓扑结构，分成核心层、汇聚层和接入层3部分，如图11-1所示。

图11-1 网络分层结构

①接入层

接入层为用户提供接入网络的服务，多指建筑物中同一层的网络。一般情况下接入层的

网络分段是基于组织结构的，也就是根据计算机网络所属不同部门进行分段。

接入层的主要功能是为最终用户提供对网络访问的途径，主要提供带宽共享、交换带宽、MAC层过滤和网段微分等功能。

②汇聚层

汇聚层是将多个接入层连接起来的网络部分，多指一个建筑物内各楼层网络之间的连接。

汇聚层主要提供如下功能：地址的聚集、部门和工作组的接入，广播域、组播传输域的定义，VLAN分割，介质转换和安全控制等。

③核心层

核心层是整个局域网的骨干，因此又称骨干网，核心层是连接各汇聚层网络部分，在空间上多是指连接不同建筑物，不同地点的网络部分。

核心层为下两层提供优化的数据转移功能，它的作用是尽可能快地交换数据包而不涉及具体数据包的运算。核心层还包括IP路由配置管理、IP组播、静态VLAN、生成树、设置陷阱和警报、RMON监控管理以及服务器群的高速连接等。

网络核心层的主要工作是交换数据包，核心层的设计应该注意两点：

①不要在核心层执行网络策略：所谓策略就是一些设备支持的标准或系统管理员定制的规划。

②核心层的所有设备应具有充分的可到达性

按照分层结构设计网络拓扑结构时，应遵守以下两条基本原则：

（1）网络中因拓扑结构改变而受影响的区域应被限制到最小程度。

（2）路由器应传输尽量少的信息。

大学园区网络系统主要建设一个校园信息系统，它以管理信息为主体，连接教学、网上学习、校园内部资源共享、外界交流等系统，是一个面向校园的日常业务、立足学校、面向社会，辅助决策的计算机信息网络系统。

构造一个既能覆盖本地又能与外界进行网络互通、共享信息、展示学校的计算机校园区网，应选用技术先进、具有容错能力的网络产品，在投资和条件允许的情况下也可采用结构容错的方法。应完全符合开放性规范，将业界优秀的产品集成于该综合网络平台之中。同时具有较好的可扩展性，为今后的网络扩容作好准备。采用多种网络技术，做到集数据、图像、声音三位一体，提高校园管理效率、降低校园信息传递成本。设备选型上必须在技术上具有先进性，通用性，且必须便于管理、维护，应具备未来良好的可扩展性，可升级性，保护投资。

本案例中校园比较大，建筑楼群多、布局比较分散。因此在设计校园网主干结构时既要考虑到目前实际应用有所侧重，又要兼顾未来的发展需求。主干网以中控室为中心作为核心层，几个主干交换节点为汇聚层，包括中控室、实验楼、图书馆、教学楼、宿舍楼，接入终端用户交换机为接入层交换节点。

通过以上设计分析，网络设计方案如图11-2所示。

图11-2 校园网络拓扑图

组网技术选择

园区网络设计中，结合现有网络需求和未来的发展需求，按照分层设计的思路，进行技术选择。

（1）接入层

接入层根据具体需要可选用的网络有标准以太网、快速以太网、令牌环网、无线局域网等。如果对信息和网络实时性要求不高，可选用标准以太网，最大信息传输率为10Mbps；如果对信息传输率要求较高，可选用快速以太网，提供100Mbps的带宽，甚至更高可选用千兆以太网等；如果对网络的实时性要求比较高，可选用令牌环网，但是令牌环网增加删除节点操作较复杂，选用时需要特别注意。

（2）汇聚层

汇聚层按照网络信息流量的需求和其他一些具体需求可选用快速以太网、千兆以太网、ATM网、FDDI网等。

FDDI网是最早推出的100Mbps的高速网络，因此早期大型局域网的核心层多是采用FDDI构造的，现在100Mbps已经不能作为大型局域网的核心层技术，但汇聚层可选用该技术，FDDI网络的缺点是不易增加删除节点。A TM由于其传输率较快，故可选作汇聚层技术，确定是设备复杂，维护人员需专门培训。由于价格便宜、结构简单、管理方便、易于升级等特点，以太网已成为最普遍采用的局域网技术。

（3）核心层

核心层对于整个局域网络至关重要，网络大部分功能的实现都表现在核心层上，因此对核心层的传输速率、安全性等提出了更高的要求，核心层可选用的技术有ATM网、千兆以太网、万兆以太网等。

千兆以太网是现在比较流行的核心层技术，但随着万兆以太网的推出，万兆以太网是将来的发展方向。在未来的时间里，万兆以太网必然会成为大型局域网核心层技术的首选。

在本案例中校园网组建案例中，核心层采用千兆以太网技术。汇聚层可选用快速以太网技术、上行链路采用1000Mbps链路。接入层采用百兆速率到桌面，完全可以满足用户需求。

无线局域网主要针对不方便进行大规模布线或不宜布设太多信息点的建筑，如：图书馆、办公大楼、网络教室、会议室和报告大厅等。在实验室、体育馆、礼堂等地方是不宜布线的，