逻辑网络设计
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• 不考虑路由类别，根据IP前缀进行路由选择策略
可变长度子网
• 采用无类路由选择协议以支持可变长度子网划分
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网络命名
命名原则 易用性，简短、有意义、无歧义
• 交换机sw开头、服务器srv开头、路由器rt开头
名字最好包含位臵信息
• 定义机构编号、建筑编号等
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地址设计
层次化编址原则 并行分支机构应连续编址,形成超网段
202.103.64.0/22
202.103.64.0/24 202.103.65.0/24 202.103.66.0/24
202.103.67.0/24
尽量使用无类路由选择协议，尽可能汇聚路由
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服务器冗余与均衡
网络服务健壮性技术 负载服务均衡器
• 用一台控制服务器作为服务器群的对外接口，均衡 派发服务任务
网络地址转换
• 将一个外部IP映射到多个内部IP，采用硬件或软件 实现负载均衡策略
DNS注册
• 一组IP在DNS服务器中注册同一个域名，循环服务
冗余网关 核心交换机为VLAN的网关，其发生故障时将 导致多个VLAN通信中断 大规模网络中，至少有2台交换机作为各 VLAN的网关 以太网供电（POE） POE利用4对双绞线中的2对来传输电力，可 为15W以下设备提供直流电 选用无源IP终端（IP电话、无线AP、网络摄 像头）降低专用电源布线成本
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咸宁学院计科系
逻辑设计内容
网络结构设计 物理层技术选择 局域网技术选择与应用 广域网技术选择与应用 地址设计与命名模型 路由选择协议 网络管理 网络安全 逻辑网络设计文档
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网络结构设计
局域网结构
单核心局域网结构 双核心局域网结构 环型局域网结构 层次局域网结构
单核心广域网结构 双核心广域网结构 环型广域网结构 半冗余广域网结构 对等子域广域网结构 层次子域广域网结构
咸宁学院计科系
广域网结构
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单核心局域网结构
结构特征
由一台核心二层或三层交换设备构建局域网络的核心 一般通过与核心交换机连接的路由设备接入广域网
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
环型局域网结构
服务器
路由器
核心交换机
接入交换机 接入交换机
PC
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层次局域网结构
结构特征
划分层次结构 核心层、汇聚层、接入层
结构分析
层次分工明确 拓扑结构有利扩展，分级故障定位，便于维护 功能清晰，有利发挥设备最大效率 成本较高，对高层设备要求高
咸宁学院
网络规划设计教程
网络分析与设计
主讲：赵君喆
第三步
逻辑网络设计
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逻辑设计
逻辑设计目标 根据网络用户的分类、分布，选择特定技术 逻辑网络结构描述设备的互联及分布，但是不 对具体的物理位臵和运行环境进行确定 主要步骤 逻辑设计目标确定 网络服务评价 技术选项评价 进行技术决策
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VLAN间路由方式
路由器
三层交换机
二层交换机
VLAN1
VLAN1 VLAN2 VLAN3
VLAN3
VLAN2
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无线局域网设计
无线访问接入点（AP）的覆盖空间 信号覆盖区域为一个扁形三维球体 AP天线垂直方向信号最强，平行方向最弱 无线局域网VLAN设计 多VLAN无线局域网中，跨AP时导致数据丢失 一般一个无线局域网中只有一个VLAN 冗余AP 备用AP可进行热切换，与主用AP配臵一致 无线单元名称（SSID） 同一局域网AP必须配臵为相同SSID
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双核心局域网结构
服务器
路由器
核心交换机
接入交换机
接入交换机
PC
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环形局域网结构
结构特征
由弹性分组数据环（RPR）连接多台核心交换设备与 接入设备
结构分析
自愈保护功能，节省带宽资源 双环结构，双向可用 环间组网不便 设备投资较高，适用于规模较大的局域网 路由冗余设计难度高，易形成路由环路
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物理层技术选择
技术选择原则 物理层为所有层次的基础，可扩展性、可靠性 、可恢复性、安全性为最优 高性能与成本之间矛盾的权衡 物理层技术考虑因素 物理介质
• 速率、距离、抗干扰、价格、应用
网络适配器
• 支持技术、支持总线、RAM大小、总线大小、速 率、接口类型、系统兼容性、价格
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半冗余广域网结构
局域网2 局域网1 局域网3
局域网5
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局域网4
咸宁学院计科系
对等子域广域网结构
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层次子域广域网结构
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咸宁学院计科系
层次化网络设计模型
层次化设计优点 降低成本
结构分析
除核心交换设备外，不存在其它三层路由设备 若采用三层交换设备，可划分多个VLAN 网络结构简单，投资量少 核心交换机为网络故障单点，易导致整网失效 扩展能力有限，对核心交换设备端口密度要求高 规模较大的网络，核心交换机不与PC直接相连
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咸宁学院计科系
设计考虑因素
特定网络访问主机分布 自动分配地址的终端群落 DHCP管理的IP段 公有地址与私有地址的对应
• 网络地址转换(NAT)技术：公网IP池，私有地址申请映射 • 端口映射(PAT)技术：一个公网IP不同端口分别映射私有地址 • 代理(Proxy)技术：在应用层利用代理软件实现数据包转发
• 资源访问控制应放在此层，以增强安全性 • 流量控制应放在此层，以减轻核心层压力
兼容处理
• 协议转换在该层完成，保障核心层一致性 • 路由汇总，连接不同路由算法的子网
接入层 用户管理
• 地址认证、用户认证、计费管理
信息搜集
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• IP地址、MAC地址、访问日志
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局域网技术选择与应用
VLAN应用 技术选择依据
• 制订访问控制策略 • 保障网络安全性
常用划分方案
• 网管VLAN
– 包含网络设备网管端口、SMTP协议端口
• 服务器VLAN
– 细化为管理类服务器、应用类服务器、数据库服务器
• 用户部门VLAN
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咸宁学院计科系
层次局域网结构
服务器 路由器
核心交换机
汇聚交换机
接入交换机
PC
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单核心广域网结构
局域网1
局域网2
广域网核心 路由器
局域网3
局域网5
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局域网4
咸宁学院计科系
双核心广域网结构
局域网1 局域网2 局域网3
单核心局域网结构
服务器
路由器
核心交换机 接入交换机
接入交换机
PC
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双核心局域网结构
结构特征
由两台核心交换设备构建局域网络的核心 两台核心交换设备存在物理链路
结构分析
核心交换设备间运行负载均衡协议 路由层面可热切换 网络拓扑结构可靠 投资较单核心局域网稍高
高可用性集群
• 双机热备份系统
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广域网技术选择
接入技术
PSTN拨号：传统电话线拨号，速度慢，已淘汰 ISDN：PPP协议，64K双信道，已淘汰 DSL：1-9M下行信道，电话线路复用，国内流行 Cable：25-50M下行信道，电视线路复用，北美流行 DDN：电路连接，2M信道，已淘汰 SDH：光路复用连接，0.5-16G信道，广泛流行 MSTP：SDH的升级，动态信道，多业务，国内流行 VPN：虚拟专用网，应用级技术，多种技术实现
数据交换的高效性
• 尽量避免使用数据包过滤、策略路由等降低数据包转 发处理效率
覆盖范围的有限性
• 若覆盖范围过大，导致网络复杂，网络可管理性下降
覆盖范围的一致性
• 导致处理不一致情况的功能在核心层，严重影响效率
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咸宁学院计科系
三层层次化模型设计要点
汇聚层 控制逻辑
不使用非常用字符，不应区分大小写 NetBIOS名字 提供设备命名功能的API 域名 为某特定网络服务提供名字
数据优先排序策略
将网络信息划分优先级，增强网络宏观性能
协议带宽预留策略
为高频使用的网络协议预留带宽保障，如HTTP
对话公平策略
公平分配网络会话的带宽
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地址分配原则
地址分配授权
地址分配采用中心授权机构管理机制 规模较大的网络采取分中心的分布授权机制 为位臵频繁变更的终端用户动态分配地址(DHCP)
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咸宁学院计科系
网络冗余设计
备用路径 冗余路径一般不投入服务
• 备用路径带宽一般为非对称设计 • 考虑切换速度、能否自动切换 • 定期测试，保障可用性
负载分担 备用路径提供并行带宽，分担链路流量
• 存在备用路径时，可考虑负载分担 • 主/备用路径对称时，可实施负载均衡 • 主/备用路径不对称时，采用策略路由机制
• IPSec VPN、SSL VPN、Socket5 VPN • 技术选择：成本、效率、安全性间的平衡
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互连技术
广域网性能优化
广域网带宽保证
局域网带宽冗余再大，广域网也是瓶颈，应在成本范 围内尽可能提升广域网带宽
路由器策略优化
过滤不必要通信量 优先级、队列机制优化网络流量 协议参数调整
咸宁学院计科系
层次化设计原则
规模控制
依据具体情况控制层次的数量，数量过多导致网络性 能下降，一般3层就够了
设计顺序
自底向上逐层设计，上层依下层的设计参数进行设计
网络控制
不得随意加入额外连接，从而跳过某层
模块封装
除接入层外，其它层次应进行模块化封装，方便故障 排查与设备升级
拨号线路应用
某些情况下拨号线路可以作为网络备用路径使用，以 节约成本
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咸宁学院计科系
广域网性能优化
数据压缩
将网络数据通过一定算法压缩再进行传输，以节约带 宽，但承担压缩解压的设备压力较大
链路聚合
当广域网连接带宽不够的时候，可以增加物理连接聚 合为一个逻辑连接
广域网核心 路由器1
广域网核心 路由器2
局域网5
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局域网4
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环型广域网结构
局域网1 局域网2 局域网3
广域网核心 路由器1
广域网核心 路由器2
局域网5
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局域网4
咸宁学院计科系
复杂广域网结构特点
半冗余结构 结构灵活、方便扩展 网状结构，路径丰富灵活，故障不易排除 对等子域结构 路由容易汇总，路由控制灵活 子域间链路压力大 层次子域结构 扩展性强 域边界设备压力大
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交换设备特殊应用
链路聚合 将多个数据信道结合成一个信道 组合链路应考虑负载均衡 多用于主干链路的设备连接
三层交换机 三层交换机
VLAN1 VLAN2
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VLAN3
VLAN1 VLAN2
VLAN3
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交换设备特殊应用
• 依层次进行精细设计与预算 • 网络管理的层次性，降低培训与网管成本
故障隔离
• 高内聚低耦合的层次模块，易定位与修复故障
便于调整
• 网络中某网元需要调整时，可能只用升级某一个层 次子集
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三层层次化模型设计要点
核心层 核心交换的可靠性
• 骨干交换层，应采用冗余组件设计，提高可靠性
可变长度子网
• 采用无类路由选择协议以支持可变长度子网划分
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网络命名
命名原则 易用性，简短、有意义、无歧义
• 交换机sw开头、服务器srv开头、路由器rt开头
名字最好包含位臵信息
• 定义机构编号、建筑编号等
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地址设计
层次化编址原则 并行分支机构应连续编址,形成超网段
202.103.64.0/22
202.103.64.0/24 202.103.65.0/24 202.103.66.0/24
202.103.67.0/24
尽量使用无类路由选择协议，尽可能汇聚路由
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服务器冗余与均衡
网络服务健壮性技术 负载服务均衡器
• 用一台控制服务器作为服务器群的对外接口，均衡 派发服务任务
网络地址转换
• 将一个外部IP映射到多个内部IP，采用硬件或软件 实现负载均衡策略
DNS注册
• 一组IP在DNS服务器中注册同一个域名，循环服务
冗余网关 核心交换机为VLAN的网关，其发生故障时将 导致多个VLAN通信中断 大规模网络中，至少有2台交换机作为各 VLAN的网关 以太网供电（POE） POE利用4对双绞线中的2对来传输电力，可 为15W以下设备提供直流电 选用无源IP终端（IP电话、无线AP、网络摄 像头）降低专用电源布线成本
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逻辑设计内容
网络结构设计 物理层技术选择 局域网技术选择与应用 广域网技术选择与应用 地址设计与命名模型 路由选择协议 网络管理 网络安全 逻辑网络设计文档
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网络结构设计
局域网结构
单核心局域网结构 双核心局域网结构 环型局域网结构 层次局域网结构
单核心广域网结构 双核心广域网结构 环型广域网结构 半冗余广域网结构 对等子域广域网结构 层次子域广域网结构
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广域网结构
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单核心局域网结构
结构特征
由一台核心二层或三层交换设备构建局域网络的核心 一般通过与核心交换机连接的路由设备接入广域网
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
环型局域网结构
服务器
路由器
核心交换机
接入交换机 接入交换机
PC
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层次局域网结构
结构特征
划分层次结构 核心层、汇聚层、接入层
结构分析
层次分工明确 拓扑结构有利扩展，分级故障定位，便于维护 功能清晰，有利发挥设备最大效率 成本较高，对高层设备要求高
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网络规划设计教程
网络分析与设计
主讲：赵君喆
第三步
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逻辑设计
逻辑设计目标 根据网络用户的分类、分布，选择特定技术 逻辑网络结构描述设备的互联及分布，但是不 对具体的物理位臵和运行环境进行确定 主要步骤 逻辑设计目标确定 网络服务评价 技术选项评价 进行技术决策
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VLAN间路由方式
路由器
三层交换机
二层交换机
VLAN1
VLAN1 VLAN2 VLAN3
VLAN3
VLAN2
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无线局域网设计
无线访问接入点（AP）的覆盖空间 信号覆盖区域为一个扁形三维球体 AP天线垂直方向信号最强，平行方向最弱 无线局域网VLAN设计 多VLAN无线局域网中，跨AP时导致数据丢失 一般一个无线局域网中只有一个VLAN 冗余AP 备用AP可进行热切换，与主用AP配臵一致 无线单元名称（SSID） 同一局域网AP必须配臵为相同SSID
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双核心局域网结构
服务器
路由器
核心交换机
接入交换机
接入交换机
PC
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环形局域网结构
结构特征
由弹性分组数据环（RPR）连接多台核心交换设备与 接入设备
结构分析
自愈保护功能，节省带宽资源 双环结构，双向可用 环间组网不便 设备投资较高，适用于规模较大的局域网 路由冗余设计难度高，易形成路由环路
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物理层技术选择
技术选择原则 物理层为所有层次的基础，可扩展性、可靠性 、可恢复性、安全性为最优 高性能与成本之间矛盾的权衡 物理层技术考虑因素 物理介质
• 速率、距离、抗干扰、价格、应用
网络适配器
• 支持技术、支持总线、RAM大小、总线大小、速 率、接口类型、系统兼容性、价格
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半冗余广域网结构
局域网2 局域网1 局域网3
局域网5
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对等子域广域网结构
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层次子域广域网结构
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层次化网络设计模型
层次化设计优点 降低成本
结构分析
除核心交换设备外，不存在其它三层路由设备 若采用三层交换设备，可划分多个VLAN 网络结构简单，投资量少 核心交换机为网络故障单点，易导致整网失效 扩展能力有限，对核心交换设备端口密度要求高 规模较大的网络，核心交换机不与PC直接相连
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设计考虑因素
特定网络访问主机分布 自动分配地址的终端群落 DHCP管理的IP段 公有地址与私有地址的对应
• 网络地址转换(NAT)技术：公网IP池，私有地址申请映射 • 端口映射(PAT)技术：一个公网IP不同端口分别映射私有地址 • 代理(Proxy)技术：在应用层利用代理软件实现数据包转发
• 资源访问控制应放在此层，以增强安全性 • 流量控制应放在此层，以减轻核心层压力
兼容处理
• 协议转换在该层完成，保障核心层一致性 • 路由汇总，连接不同路由算法的子网
接入层 用户管理
• 地址认证、用户认证、计费管理
信息搜集
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局域网技术选择与应用
VLAN应用 技术选择依据
• 制订访问控制策略 • 保障网络安全性
常用划分方案
• 网管VLAN
– 包含网络设备网管端口、SMTP协议端口
• 服务器VLAN
– 细化为管理类服务器、应用类服务器、数据库服务器
• 用户部门VLAN
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层次局域网结构
服务器 路由器
核心交换机
汇聚交换机
接入交换机
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单核心广域网结构
局域网1
局域网2
广域网核心 路由器
局域网3
局域网5
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双核心广域网结构
局域网1 局域网2 局域网3
单核心局域网结构
服务器
路由器
核心交换机 接入交换机
接入交换机
PC
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双核心局域网结构
结构特征
由两台核心交换设备构建局域网络的核心 两台核心交换设备存在物理链路
结构分析
核心交换设备间运行负载均衡协议 路由层面可热切换 网络拓扑结构可靠 投资较单核心局域网稍高
高可用性集群
• 双机热备份系统
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广域网技术选择
接入技术
PSTN拨号：传统电话线拨号，速度慢，已淘汰 ISDN：PPP协议，64K双信道，已淘汰 DSL：1-9M下行信道，电话线路复用，国内流行 Cable：25-50M下行信道，电视线路复用，北美流行 DDN：电路连接，2M信道，已淘汰 SDH：光路复用连接，0.5-16G信道，广泛流行 MSTP：SDH的升级，动态信道，多业务，国内流行 VPN：虚拟专用网，应用级技术，多种技术实现
数据交换的高效性
• 尽量避免使用数据包过滤、策略路由等降低数据包转 发处理效率
覆盖范围的有限性
• 若覆盖范围过大，导致网络复杂，网络可管理性下降
覆盖范围的一致性
• 导致处理不一致情况的功能在核心层，严重影响效率
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三层层次化模型设计要点
汇聚层 控制逻辑
不使用非常用字符，不应区分大小写 NetBIOS名字 提供设备命名功能的API 域名 为某特定网络服务提供名字
数据优先排序策略
将网络信息划分优先级，增强网络宏观性能
协议带宽预留策略
为高频使用的网络协议预留带宽保障，如HTTP
对话公平策略
公平分配网络会话的带宽
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地址分配原则
地址分配授权
地址分配采用中心授权机构管理机制 规模较大的网络采取分中心的分布授权机制 为位臵频繁变更的终端用户动态分配地址(DHCP)
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网络冗余设计
备用路径 冗余路径一般不投入服务
• 备用路径带宽一般为非对称设计 • 考虑切换速度、能否自动切换 • 定期测试，保障可用性
负载分担 备用路径提供并行带宽，分担链路流量
• 存在备用路径时，可考虑负载分担 • 主/备用路径对称时，可实施负载均衡 • 主/备用路径不对称时，采用策略路由机制
• IPSec VPN、SSL VPN、Socket5 VPN • 技术选择：成本、效率、安全性间的平衡
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互连技术
广域网性能优化
广域网带宽保证
局域网带宽冗余再大，广域网也是瓶颈，应在成本范 围内尽可能提升广域网带宽
路由器策略优化
过滤不必要通信量 优先级、队列机制优化网络流量 协议参数调整
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层次化设计原则
规模控制
依据具体情况控制层次的数量，数量过多导致网络性 能下降，一般3层就够了
设计顺序
自底向上逐层设计，上层依下层的设计参数进行设计
网络控制
不得随意加入额外连接，从而跳过某层
模块封装
除接入层外，其它层次应进行模块化封装，方便故障 排查与设备升级
拨号线路应用
某些情况下拨号线路可以作为网络备用路径使用，以 节约成本
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广域网性能优化
数据压缩
将网络数据通过一定算法压缩再进行传输，以节约带 宽，但承担压缩解压的设备压力较大
链路聚合
当广域网连接带宽不够的时候，可以增加物理连接聚 合为一个逻辑连接
广域网核心 路由器1
广域网核心 路由器2
局域网5
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环型广域网结构
局域网1 局域网2 局域网3
广域网核心 路由器1
广域网核心 路由器2
局域网5
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复杂广域网结构特点
半冗余结构 结构灵活、方便扩展 网状结构，路径丰富灵活，故障不易排除 对等子域结构 路由容易汇总，路由控制灵活 子域间链路压力大 层次子域结构 扩展性强 域边界设备压力大
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交换设备特殊应用
链路聚合 将多个数据信道结合成一个信道 组合链路应考虑负载均衡 多用于主干链路的设备连接
三层交换机 三层交换机
VLAN1 VLAN2
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VLAN1 VLAN2
VLAN3
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交换设备特殊应用
• 依层次进行精细设计与预算 • 网络管理的层次性，降低培训与网管成本
故障隔离
• 高内聚低耦合的层次模块，易定位与修复故障
便于调整
• 网络中某网元需要调整时，可能只用升级某一个层 次子集
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三层层次化模型设计要点
核心层 核心交换的可靠性
• 骨干交换层，应采用冗余组件设计，提高可靠性