第2章 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法學(xué)

1、第第2章章 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法學(xué)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法學(xué)主講：周藝華Email:北京工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院北京工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院主要內(nèi)容主要內(nèi)容2.1 互聯(lián)網(wǎng)分級三層模型的組成互聯(lián)網(wǎng)分級三層模型的組成2.2 園區(qū)網(wǎng)結(jié)構(gòu)化設(shè)計模型園區(qū)網(wǎng)結(jié)構(gòu)化設(shè)計模型2.3 分級設(shè)計指導(dǎo)原則分級設(shè)計指導(dǎo)原則2.1 互聯(lián)網(wǎng)分級三層模型的組成互聯(lián)網(wǎng)分級三層模型的組成 互聯(lián)網(wǎng)分級三層模型的組成：互聯(lián)網(wǎng)分級三層模型的組成： 由核心層、分布層和接入層組成。由核心層、分布層和接入層組成。2.1.1.2.1.1.每層的功能每層的功能1.1.核心層核心層接入層接入層分布層分布層核心層核心層 Cloud站點站點B站點站點A站點站點C核心層拓撲核心層拓撲主

2、要功能：主要功能：實現(xiàn)遠程站點之間的優(yōu)化傳輸。實現(xiàn)遠程站點之間的優(yōu)化傳輸。2.1.1.2.1.1.每層的功能每層的功能建筑物建筑物2主干網(wǎng)主干網(wǎng)核心層核心層校園主干網(wǎng)校園主干網(wǎng)分布層分布層接入層接入層三級模型的組成三級模型的組成2.1.1.2.1.1.每層的功能每層的功能 包括：提供包括：提供冗余路徑冗余路徑的能力，負載均衡、路由表的能力，負載均衡、路由表快速收斂的能力?？焖偈諗康哪芰Α?數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)包快速轉(zhuǎn)發(fā)快速轉(zhuǎn)發(fā)的能力，加權(quán)隨機早檢測機制的的能力，加權(quán)隨機早檢測機制的使用（避免擁塞的產(chǎn)生），基于邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的使用（避免擁塞的產(chǎn)生），基于邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的路由聚合（減少路由表信息，加快路由確定的

3、時路由聚合（減少路由表信息，加快路由確定的時間）間） 核心層的實現(xiàn)：核心層的實現(xiàn)：高速高速WANWAN技術(shù)如技術(shù)如HSSI(HSSI(高速串行高速串行) ) 接口、接口、ATMATM、T1/E1T1/E1、T3/E3T3/E3或幀中繼來實現(xiàn)?；驇欣^來實現(xiàn)。2.1.1.2.1.1.每層的功能每層的功能2.2.分布層分布層分布層包括主干網(wǎng)絡(luò)及其所有連接的路由器。其分布層包括主干網(wǎng)絡(luò)及其所有連接的路由器。其主主要功能要功能是實現(xiàn)策略管理。是實現(xiàn)策略管理。校園主干網(wǎng)校園主干網(wǎng)新聞新聞服務(wù)器服務(wù)器Web代理代理服務(wù)器服務(wù)器分布層拓撲分布層拓撲2.1.1.2.1.1.每層的功能每層的功能網(wǎng)絡(luò)命名方式。網(wǎng)

4、絡(luò)命名方式。訪問服務(wù)的安全性：如防火墻。訪問服務(wù)的安全性：如防火墻。路由選擇協(xié)議對網(wǎng)絡(luò)通告的限制。（有些路由信息路由選擇協(xié)議對網(wǎng)絡(luò)通告的限制。（有些路由信息不允許通告到主干或其他網(wǎng)絡(luò)）不允許通告到主干或其他網(wǎng)絡(luò)）分布層實現(xiàn)：分布層實現(xiàn)：各種快速各種快速LANLAN技術(shù)如：技術(shù)如：FDDIFDDI、快速以太、快速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)、網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)、ATMATM等。等。3.3.接入層接入層又稱為訪問（又稱為訪問（access layer),access layer),將用戶連接到局域網(wǎng)將用戶連接到局域網(wǎng)中，為用戶提供本地訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。中，為用戶提供本地訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。其主要功能是將工作組與分布層連接

5、起來。其主要功能是將工作組與分布層連接起來。接入層實現(xiàn)接入層實現(xiàn): :各種局域網(wǎng)技術(shù)。各種局域網(wǎng)技術(shù)。2.1.1.2.1.1.每層的功能每層的功能建筑物局域網(wǎng)建筑物局域網(wǎng)接入層拓撲接入層拓撲用交換機連接各遠程主機提供對分布層的遠程訪用交換機連接各遠程主機提供對分布層的遠程訪問或通過問或通過FDDIFDDI連接各主機提供對分布層的訪問。連接各主機提供對分布層的訪問。2.1.2 分級設(shè)計模型的優(yōu)點分級設(shè)計模型的優(yōu)點1.1.可縮放性可縮放性 功能本地化，很容易適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展。只要用新功能本地化，很容易適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展。只要用新技術(shù)替換相應(yīng)的功能模塊即可，不會影響到其他層。技術(shù)替換相應(yīng)的功能模塊即可

6、，不會影響到其他層。2.2.易于實現(xiàn)易于實現(xiàn) 每層的功能相對簡單，容易實現(xiàn)。每層的功能相對簡單，容易實現(xiàn)。3.3.易于排除故障易于排除故障 因為每層的功能都是良好定義好了的，很容易定位因為每層的功能都是良好定義好了的，很容易定位引起故障的層，隔離相應(yīng)網(wǎng)段，而不影響其他的層。引起故障的層，隔離相應(yīng)網(wǎng)段，而不影響其他的層。2.1.2 分級設(shè)計模型的優(yōu)點分級設(shè)計模型的優(yōu)點4.4.可預(yù)測性可預(yù)測性 使用分級模型，可以獨立的分析和監(jiān)視每層的通信使用分級模型，可以獨立的分析和監(jiān)視每層的通信量及負載，也可以結(jié)合其他層分析網(wǎng)絡(luò)的通信量及量及負載，也可以結(jié)合其他層分析網(wǎng)絡(luò)的通信量及負載，很容易規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)的增長。負

7、載，很容易規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)的增長。5.5.協(xié)議支持協(xié)議支持6.6.易于管理易于管理 一般在分布層安裝網(wǎng)絡(luò)管理工具，就可以實現(xiàn)有效一般在分布層安裝網(wǎng)絡(luò)管理工具，就可以實現(xiàn)有效的網(wǎng)絡(luò)管理。的網(wǎng)絡(luò)管理。2.1.3 分層模型的變體分層模型的變體核心核心WAN站點站點A站點站點B站點站點C一層設(shè)計：分布式設(shè)計模型一層設(shè)計：分布式設(shè)計模型1.1.一層設(shè)計一層設(shè)計分布式分布式2.1.3 分層模型的變體分層模型的變體 結(jié)構(gòu)簡單，具有易存活性，站點之間具有較低的帶結(jié)構(gòu)簡單，具有易存活性，站點之間具有較低的帶寬需求。寬需求。 缺乏集中控制。缺乏集中控制。 管理成本較大。管理成本較大。2.2.一層設(shè)計一層設(shè)計中心輻射式中心

8、輻射式 服務(wù)器集中放置在一個中央?yún)^(qū)域，增強了對網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器集中放置在一個中央?yún)^(qū)域，增強了對網(wǎng)絡(luò)的集中控制，節(jié)省了管理成本。集中控制，節(jié)省了管理成本。 服務(wù)器區(qū)域存在帶寬瓶頸問題需要解決。服務(wù)器區(qū)域存在帶寬瓶頸問題需要解決。 存在服務(wù)器區(qū)域的單點故障問題。存在服務(wù)器區(qū)域的單點故障問題。2.1.3 分層模型的變體分層模型的變體核心核心WAN站點站點C中央站點中央站點站點站點A站點站點B一層設(shè)計：中心輻射式設(shè)計一層設(shè)計：中心輻射式設(shè)計2.1.3 分層模型的變體分層模型的變體主干網(wǎng)主干網(wǎng)VLAN1VLAN2VLAN3VLAN4建筑物建筑物1建筑物建筑物2二層設(shè)計二層設(shè)計3.3.二層設(shè)計二層設(shè)計2.1.

9、3 分層模型的變體分層模型的變體4.4.冗余二層分級設(shè)計冗余二層分級設(shè)計 為了提高遠程訪問網(wǎng)絡(luò)的可靠性和主干網(wǎng)絡(luò)的可靠為了提高遠程訪問網(wǎng)絡(luò)的可靠性和主干網(wǎng)絡(luò)的可靠性，在二層分級網(wǎng)絡(luò)中，可分別在訪問鏈路和主干性，在二層分級網(wǎng)絡(luò)中，可分別在訪問鏈路和主干鏈路分別使用鏈路冗余技術(shù)。如圖所示：鏈路分別使用鏈路冗余技術(shù)。如圖所示：2.1.3 分層模型的變體分層模型的變體遠程站點遠程站點數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)中心中心冗余以太網(wǎng)冗余以太網(wǎng)LAN連接連接冗余二層分級設(shè)計冗余二層分級設(shè)計2.1.3 分層模型的變體分層模型的變體5 5. .冗余廣域網(wǎng)網(wǎng)段冗余廣域網(wǎng)網(wǎng)段ISP1企業(yè)ISP1企業(yè)ISP1企業(yè)ISP1企業(yè)ISP2IS

10、P2中等成本中等成本適用地理分散的公司適用地理分散的公司ISP冗余冗余無無ISP冗余冗余低成本低成本2.2 園區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化設(shè)計模型園區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化設(shè)計模型 園區(qū)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計目的是不同的，因此園園區(qū)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計目的是不同的，因此園區(qū)網(wǎng)的分級模型與廣域網(wǎng)的分級模型是不同的。區(qū)網(wǎng)的分級模型與廣域網(wǎng)的分級模型是不同的。1.1.核心層：核心層： 園區(qū)網(wǎng)主干，主要目的：盡可能快的交換數(shù)據(jù)。園區(qū)網(wǎng)主干，主要目的：盡可能快的交換數(shù)據(jù)。 提供交換區(qū)塊之間的連接。提供交換區(qū)塊之間的連接。 提供到其他區(qū)塊（如提供到其他區(qū)塊（如WANWAN）的訪問。）的訪問。 實現(xiàn)：使用高端交換機。實現(xiàn)：使用高端交換機。2.2

11、 園區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化設(shè)計模型園區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化設(shè)計模型核心層核心層分布層分布層接入層接入層工作組交換機工作組交換機帶路由處理器帶路由處理器的多層交換機的多層交換機高端交換機高端交換機園區(qū)網(wǎng)分級模型園區(qū)網(wǎng)分級模型2.2 園區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化設(shè)計模型園區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化設(shè)計模型2.2.分布層分布層 對數(shù)據(jù)包進行處理。對數(shù)據(jù)包進行處理。 VLANVLAN管理：聚合與路由的能力。管理：聚合與路由的能力。 部門級和工作組的接入。部門級和工作組的接入。 廣播域與組播域的設(shè)定。廣播域與組播域的設(shè)定。 介質(zhì)轉(zhuǎn)換：如雙絞線光纖。介質(zhì)轉(zhuǎn)換：如雙絞線光纖。 安全的管理。安全的管理。 實現(xiàn)：實現(xiàn)：帶路由功能的交換機。帶路由功能的交換機。

12、2.2 園區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化設(shè)計模型園區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化設(shè)計模型3.3.接入層接入層 主要功能：為最終用戶提供網(wǎng)絡(luò)接入。主要功能：為最終用戶提供網(wǎng)絡(luò)接入。 采用共享帶寬或交換帶寬技術(shù)。采用共享帶寬或交換帶寬技術(shù)。 提供第提供第2 2層技術(shù)，如基于層技術(shù)，如基于MACMAC的的VLANVLAN成員資格審查和成員資格審查和數(shù)據(jù)流過濾。數(shù)據(jù)流過濾。 實現(xiàn)：實現(xiàn)：工作組交換機，又稱為桌面交換機。工作組交換機，又稱為桌面交換機。2.2 園區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化設(shè)計模型園區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化設(shè)計模型1 樓2 樓3 樓4 樓5 樓6 樓7 樓整棟樓的總交換機整棟樓的總交換機相當(dāng)于核心層相當(dāng)于核心層每層樓的交換機每層樓的交換機相當(dāng)于分布層

13、相當(dāng)于分布層每個房間的交換機每個房間的交換機相當(dāng)于接入層相當(dāng)于接入層.一棟樓三級結(jié)構(gòu)化設(shè)計模型一棟樓三級結(jié)構(gòu)化設(shè)計模型2.3 分級設(shè)計的指導(dǎo)原則分級設(shè)計的指導(dǎo)原則 選擇最合適需求的分級模型選擇最合適需求的分級模型: :如園區(qū)網(wǎng)還是廣域網(wǎng)。如園區(qū)網(wǎng)還是廣域網(wǎng)。 不要使網(wǎng)絡(luò)的各層總是完全網(wǎng)狀的：一般核心層是不要使網(wǎng)絡(luò)的各層總是完全網(wǎng)狀的：一般核心層是網(wǎng)狀的。網(wǎng)狀的。 盡量控制層次化網(wǎng)絡(luò)拓撲的直徑，即層數(shù)，大多數(shù)盡量控制層次化網(wǎng)絡(luò)拓撲的直徑，即層數(shù)，大多數(shù)情況下，有核心層、分布層和接入層就夠了。情況下，有核心層、分布層和接入層就夠了。 不要把終端工作站安裝在主干網(wǎng)上：會影響通信量不要把終端工作站安裝在主干網(wǎng)上：會影響通信量的管理和帶寬設(shè)計。的管理