逻辑网络设计第五章逻辑网络设计：——拓扑、地址和选路
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通过第三层交换设备引入分层设计（即进行子 网或网段划分），可以减少无效广播数量。
•概述 •需求分析 •基本构件
•广域网和接入 网技术
•拓扑、地址规 划和路由选择
•管理 •安全 •物理网络设计
• 网状拓扑结构
能满足较高的可用性要求。每个路由器或交换机都与其他路由 器或交换机相连。任何两个站点之间均只有一个单跳时延。
使用和维护成本高；性能优化、排错和升级很困难；不能按特 定功能优化网络互连设备；因为更新网络的某个部分很困难，网络 升级也就成了问题。
网络设计要求保证每条链路上的广播通信量不超过总通信量 的20%。这就限制了连接到路由器的设备的数量。为了解决这个限 制，可采用层次型网络结构，
因为分层设计方法限制邻接路由器的数量。
•概述
•需求分析
•基本构件
•广域网和接入 网技术
•拓扑、地址规 划和路由选择
• 服务及信息冗余 –服务器双机热备 –廉价冗余磁盘阵列（RAID） –存储区域网络（SAN）
多个传输网络存储网络
•管理
•安全
•物理网络设计
•测试、排错和 性能优化
• 用户主机——路由器连接冗余
–用户主机宜于在默认本地路由器基础上使用静态路 由配置，不宜运行选路协议和路由器发现协议。
2. 负载均衡集群，目的是提供和节点个数成正比的负载能力，这 种集群很适合提供大访问量的Web服务。
3. 超级计算集群，按照计算关联程度的不同，又可以分为两种：
• 任务片方式 • 并行计算方式。
4. 园区网络拓扑结构
•概述
•需求分析
•基本构件
•广域网和接入 网技术
• VLAN与冗余LAN网段
–VLAN有利于将平面网络划分为网段集，网段间通 信仍然需要第三层交换设备。
跳数多时，平面回路结构将导致延时的增加和较高的出错率， 此时应当引入层次冗余结构。
•安全
•物理网络设计
•测试、排错和 性能优化
•概述
•需求分析
•基本构件
•广域网和接入 网技术
•拓扑、地址规 划和路由选择
•管理
•安全
•物理网络设计
•测试、排错和 性能优化
• 平面结构小型局域网
在平面结构小型局域网中，采用集线器与第二 层交换机结合，或用第二层交换机替换集线器进行 组网有利于减小冲突；
•广域网和接入 网技术
•拓扑、地址规 划和路由选择
•管理
•安全
•物理网络设计
•测试、排错和 性能优化
IP地址
IPV4及地址组成 IP地址与域名 子网掩码 网络段 IPV6
IPV4及地址组成
•概述
•需求分析
•基本构件
•广域网和接入 网技术
•拓扑、地址规 划和路由选择
•管理
•安全
•物理网络设计
正如每部电话必须有一个由邮电部门分配的唯一的电话号码用户 才能与之通话一样，IP地址相当于Internet系统的电话号码。 Internet 将世界各地成千上万个网络互连起来，这些网络上又各有 许多计算机接入。为了使用户上网后能的方便快捷地找到网上的某 一台主机， Internet 采用所谓“IP地址”的方法，即为网上的每 一个网络和每台提供服务的主机都分配一个网络地址。这就是IP地
•拓扑、地址规 划和路由选择
•管理
•安全
•物理网络设计
•测试、排错和 性能优化
• 集群服务(MSCS)
在集群中的多个服务器（节点）保持不间断的联系。如果在 集群中的某一节点因出错或维护不可用时，另一节点会立刻提供 服务，以实现容错。正在访问服务的用户可以继续访问，而不会 察觉到服务已经由另一台服务器（节点）提供。
第五章 逻辑网络设计：
——拓扑、地址和选路
•网络拓扑结构设计 •IP地址规划 •选路协议的选择
网络拓扑结构设计
1. 平面拓扑结构
•概述
•需求分析
•基本构件
•广域网和接入 网技术
•拓扑、地址规 划和路由选择
•管理
• 平面广域网拓扑结构 平面网络即是无层次网络。
平面广域网拓扑结构适用于跳数少的互联网络，易于路由器迅 速收敛，有较好的容错性；
•拓扑、地址规 划和路由选择
•管理
•安全
•物理网络设计
•测试、排错和 性能优化
–物理上过于分散的VLAN会降低网络整体性能
–链路层交换网IEEE802.1d的生成树（链路冗余）中， 任何链路的通信都指向根网桥，且任一时刻只有一 条链路是活动的，其它可作为备用。
IEEE802.1d与VLAN联合方案可以在实现冗余问题解 决同时进行负载均衡。
• 网络负载均衡 (NLB)
该服务可在集群内均衡分布访问的IP流量。网络负载均衡增 强了Web服务器、流媒体服务器、终端服务器等Internet服务器 程序的可用性和扩展性。网络负载均衡可与现存Web服务器群结 构无缝集成。
• 按照侧重点的不同，可以把Linux集群分为三类。
1. 高可用性集群，运行于两个或多个节点上，目的是在系统出现 某些故障的情况下，仍能继续对外提供服务。
•安全
• 典型的三层模型
•物理网络设计
•测试、排错和 性能优化
3. 网络结构冗余设计
•概述
•需求分析
• 备用设备
•基本构件
• 备用路径
•广域网和接入 网技术
• 负载均衡——即依靠路由选择实现网络通信负载均衡
•拓扑、地址规 划和路由选择
•管理
Fra Baidu bibliotek•安全
•物理网络设计
•测试、排错和 性能优化
静态算法：随机算法、域名算法(详细介绍见P142) 动态算法： （详细介绍见P1423）
–大量路由器支持路由器发现协议（RDP）
•概述
5. 企业网络拓扑结构
•需求分析
•基本构件
•广域网和接入 网技术
• 多Internet连接 P148表5.1和图5.7
•拓扑、地址规 划和路由选择
•管理
•网络拓扑结构安全性考虑 防火墙应用
•安全
•物理网络设计
•测试、排错和 性能优化
•概述
•需求分析
•基本构件
•测试、排错和 性能优化
2. 层次网络结构
•概述 •需求分析
• 层次结构优点
•基本构件
1.减轻网络设备CPU的因广播分组造成的中断。
•广域网和接入
2.进行网络局部优化配置，降低网络成本。
网技术
3.局部设计简化，有利于维护和管理员培训。
•拓扑、地址规 划和路由选择
4.易于规划和扩展
•管理
5.容易发挥互连设备的优势，提升网络的综合性能。
– 客户状态已知策略 – 服务器状态已知策略 – 客户信息和服务器状态已知策略
集群是在一组计算机上运行相同的软件并虚拟成一
台主机系统为客户端与应用提供服务。 计算机通过缆
线物理连接并通过集群软件实现程序上的连接，可以使
计算机实现单机无法实现的容错和负载均衡。
•概述
•需求分析
•基本构件
•广域网和接入 网技术
•概述 •需求分析 •基本构件
•广域网和接入 网技术
•拓扑、地址规 划和路由选择
•管理 •安全 •物理网络设计
• 网状拓扑结构
能满足较高的可用性要求。每个路由器或交换机都与其他路由 器或交换机相连。任何两个站点之间均只有一个单跳时延。
使用和维护成本高；性能优化、排错和升级很困难；不能按特 定功能优化网络互连设备；因为更新网络的某个部分很困难，网络 升级也就成了问题。
网络设计要求保证每条链路上的广播通信量不超过总通信量 的20%。这就限制了连接到路由器的设备的数量。为了解决这个限 制，可采用层次型网络结构，
因为分层设计方法限制邻接路由器的数量。
•概述
•需求分析
•基本构件
•广域网和接入 网技术
•拓扑、地址规 划和路由选择
• 服务及信息冗余 –服务器双机热备 –廉价冗余磁盘阵列（RAID） –存储区域网络（SAN）
多个传输网络存储网络
•管理
•安全
•物理网络设计
•测试、排错和 性能优化
• 用户主机——路由器连接冗余
–用户主机宜于在默认本地路由器基础上使用静态路 由配置，不宜运行选路协议和路由器发现协议。
2. 负载均衡集群，目的是提供和节点个数成正比的负载能力，这 种集群很适合提供大访问量的Web服务。
3. 超级计算集群，按照计算关联程度的不同，又可以分为两种：
• 任务片方式 • 并行计算方式。
4. 园区网络拓扑结构
•概述
•需求分析
•基本构件
•广域网和接入 网技术
• VLAN与冗余LAN网段
–VLAN有利于将平面网络划分为网段集，网段间通 信仍然需要第三层交换设备。
跳数多时，平面回路结构将导致延时的增加和较高的出错率， 此时应当引入层次冗余结构。
•安全
•物理网络设计
•测试、排错和 性能优化
•概述
•需求分析
•基本构件
•广域网和接入 网技术
•拓扑、地址规 划和路由选择
•管理
•安全
•物理网络设计
•测试、排错和 性能优化
• 平面结构小型局域网
在平面结构小型局域网中，采用集线器与第二 层交换机结合，或用第二层交换机替换集线器进行 组网有利于减小冲突；
•广域网和接入 网技术
•拓扑、地址规 划和路由选择
•管理
•安全
•物理网络设计
•测试、排错和 性能优化
IP地址
IPV4及地址组成 IP地址与域名 子网掩码 网络段 IPV6
IPV4及地址组成
•概述
•需求分析
•基本构件
•广域网和接入 网技术
•拓扑、地址规 划和路由选择
•管理
•安全
•物理网络设计
正如每部电话必须有一个由邮电部门分配的唯一的电话号码用户 才能与之通话一样，IP地址相当于Internet系统的电话号码。 Internet 将世界各地成千上万个网络互连起来，这些网络上又各有 许多计算机接入。为了使用户上网后能的方便快捷地找到网上的某 一台主机， Internet 采用所谓“IP地址”的方法，即为网上的每 一个网络和每台提供服务的主机都分配一个网络地址。这就是IP地
•拓扑、地址规 划和路由选择
•管理
•安全
•物理网络设计
•测试、排错和 性能优化
• 集群服务(MSCS)
在集群中的多个服务器（节点）保持不间断的联系。如果在 集群中的某一节点因出错或维护不可用时，另一节点会立刻提供 服务，以实现容错。正在访问服务的用户可以继续访问，而不会 察觉到服务已经由另一台服务器（节点）提供。
第五章 逻辑网络设计：
——拓扑、地址和选路
•网络拓扑结构设计 •IP地址规划 •选路协议的选择
网络拓扑结构设计
1. 平面拓扑结构
•概述
•需求分析
•基本构件
•广域网和接入 网技术
•拓扑、地址规 划和路由选择
•管理
• 平面广域网拓扑结构 平面网络即是无层次网络。
平面广域网拓扑结构适用于跳数少的互联网络，易于路由器迅 速收敛，有较好的容错性；
•拓扑、地址规 划和路由选择
•管理
•安全
•物理网络设计
•测试、排错和 性能优化
–物理上过于分散的VLAN会降低网络整体性能
–链路层交换网IEEE802.1d的生成树（链路冗余）中， 任何链路的通信都指向根网桥，且任一时刻只有一 条链路是活动的，其它可作为备用。
IEEE802.1d与VLAN联合方案可以在实现冗余问题解 决同时进行负载均衡。
• 网络负载均衡 (NLB)
该服务可在集群内均衡分布访问的IP流量。网络负载均衡增 强了Web服务器、流媒体服务器、终端服务器等Internet服务器 程序的可用性和扩展性。网络负载均衡可与现存Web服务器群结 构无缝集成。
• 按照侧重点的不同，可以把Linux集群分为三类。
1. 高可用性集群，运行于两个或多个节点上，目的是在系统出现 某些故障的情况下，仍能继续对外提供服务。
•安全
• 典型的三层模型
•物理网络设计
•测试、排错和 性能优化
3. 网络结构冗余设计
•概述
•需求分析
• 备用设备
•基本构件
• 备用路径
•广域网和接入 网技术
• 负载均衡——即依靠路由选择实现网络通信负载均衡
•拓扑、地址规 划和路由选择
•管理
Fra Baidu bibliotek•安全
•物理网络设计
•测试、排错和 性能优化
静态算法：随机算法、域名算法(详细介绍见P142) 动态算法： （详细介绍见P1423）
–大量路由器支持路由器发现协议（RDP）
•概述
5. 企业网络拓扑结构
•需求分析
•基本构件
•广域网和接入 网技术
• 多Internet连接 P148表5.1和图5.7
•拓扑、地址规 划和路由选择
•管理
•网络拓扑结构安全性考虑 防火墙应用
•安全
•物理网络设计
•测试、排错和 性能优化
•概述
•需求分析
•基本构件
•测试、排错和 性能优化
2. 层次网络结构
•概述 •需求分析
• 层次结构优点
•基本构件
1.减轻网络设备CPU的因广播分组造成的中断。
•广域网和接入
2.进行网络局部优化配置，降低网络成本。
网技术
3.局部设计简化，有利于维护和管理员培训。
•拓扑、地址规 划和路由选择
4.易于规划和扩展
•管理
5.容易发挥互连设备的优势，提升网络的综合性能。
– 客户状态已知策略 – 服务器状态已知策略 – 客户信息和服务器状态已知策略
集群是在一组计算机上运行相同的软件并虚拟成一
台主机系统为客户端与应用提供服务。 计算机通过缆
线物理连接并通过集群软件实现程序上的连接，可以使
计算机实现单机无法实现的容错和负载均衡。
•概述
•需求分析
•基本构件
•广域网和接入 网技术