组网工程第4章

1、第4章 网络方案设计 第4章 网络方案设计 4.1 逻辑网络方案设计逻辑网络方案设计 4.2 物理网络方案设计物理网络方案设计小结小结习题与思考习题与思考 第4章 网络方案设计 4.1 逻辑网络方案设计逻辑网络方案设计 4.1.1 网络拓扑结构设计网络拓扑结构设计 网络拓扑结构设计应该考虑的因素有： 经济性； 灵活性和扩展性； 可靠性； 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。 第4章 网络方案设计 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

2、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。 第4章 网络方案设计 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，西区总部北区分部东区分部南区分部第4章 网络方案设计 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。第4章 网络方案设计 2层次型网络拓扑结构

3、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。(2) 降低了网络成本。(3) 简化了每个设计元素，易于理解。(4) 容易变更层次结构。(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。 第4章 网络方案设计 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)，如图所示。 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

4、选路策略；而访问层就是直接面对网络终端用户的接入。第4章 网络方案设计 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， 核心层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。 第4章 网络方案设计 在核心层的设备主要为路由器、三层交换机，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

5、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。 第4章 网络方案设计 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

6、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。 第4章 网络方案设计 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， 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。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。 第4章 网络方案设计 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。在大规模网络系统中，接入层可以包括路由器、交换机、网桥和集线器网络设备。一般采用100Base-T(X)快速交换式以

7、太网，采用10/100Mb/s自适应传输速率到用户桌面，传输介质一般为5类或超5类双绞线。第4章 网络方案设计 3网状拓扑结构设计第4章 网络方案设计 4网络结构冗余设计(1) 备用设备。(2) 备用线路。第4章 网络方案设计 4.1.2 网络网络IP地址规划地址规划在网络方案设计中，应该确定用户网络IP的地址范围和IP地址的授权方式，是采用内部私有地址，还是申请公有地址。 对于网络IP地址，如果合理使用，便可以满足近期目标和远期目标；如果没有合理使用，就会出现在网络运行一段时间后需要重新规划IP地址的情况，这样会增加管理的难度，造成费用的浪费，也会给用户带来生产中断。 第4章 网络方案设计

8、经过总结，对IP地址的规划使用应该从以下几方面进行考虑。1获取IP地址范围2IP地址的分配与VLAN地址的结合规划3VLAN之间路由的实现4选路协议第4章 网络方案设计 4.1.3 逻辑网络规划的简单实例逻辑网络规划的简单实例假定某市某中学需要进行网络系统建设，根据用户需求分析确定对实验大楼、教学楼、行政楼、印刷厂、学生公寓楼和教师家属区实现网络共享。为了对网络地址规划设计作讲解，特列出表4.1，以表示用户对象归类，其他规划设计就不具体说明了。图4.5表示该校园网络的大体分层的拓扑结构图。第4章 网络方案设计 表4.1 网络地址规划分类表 建筑物名称 信 息 类 信息点数量/个 VLAN 分配

9、说明 教学 72 属于 VLAN14 教学楼 办公室 20 属于 VLAN13 实验室 120 属于 VLAN14 实验楼 办公室 20 属于 VLAN13 行政楼 办公室 100 属于 VLAN13 印刷厂 普通用户 10 属于 VLAN14 学生 220 学生公寓楼 办公室 10 属于 VLAN13 教师家属区 个人用户 预计 400 其他 保留 预留 40 属于 VLAN14 第4章 网络方案设计 图4.5 分层拓扑结构图 第4章 网络方案设计 学校为了节约IP地址成本开销，决定利用5个C类私有地址作为校园网用户的IP地址，用户采用代理或NAT方式访问Internet网络。下面主要就5个

10、C类地址192.168.10.0192.168.14.0来讲解地址规划。由于需要对处于不同地理位置的办公室规划为一个工作组局域网，因而需要实现虚拟局域网(VLAN)的划分。子网1：学生公寓，192.168.10.0/24，可用地址为254个，网关为192.168.10.1。子网2和3：家属区，192.168.11.0/24和192.168.12.0/24，可用地址为508个，网关分别为192.168.11.1和192.168.12.1。 子网4：办公室，虚拟局域网VLAN13，192.168.13.0/24，可用地址为254个，网关为192.168.13.1。 第4章 网络方案设计 子网5：教

11、学、实验室、印刷厂、其它属于虚拟局域网VLAN14，192.168.14.0/24，可用地址为254个，网关为192.168.14.1。第4章 网络方案设计 4.2 物理网络方案设计物理网络方案设计 4.2.1 网络技术及设备网络技术及设备目前的组网技术很多，ATM、千兆以太网、快速以太网、无线、xDSL等均可适合不同规模的、不同用户的网络。采用不同带宽以太网技术组建局域网需要考虑以下因素： 第4章 网络方案设计 u 所需要的传输介质。u 网络设备处于什么物理位置和逻辑位置。u 网络传输性能要求。u 不同规模采用哪种层次化结构来组建网络。u向高速以太网升级的设备和线缆标准。 第4章 网络方案设

12、计 根据不同子网的用户信息点数量、拓扑结构规模和层次化结构，选择核心层、分布层、接入层中所需的网络设备，通常考虑如下指标：u 端口数量。u 设备处理器频率和背板容量。u 支持网络技术指标，比如IEEE802.3ab。u 时延参数。u设备每秒的吞吐量。 第4章 网络方案设计 u 是否支持多种网络管理，比如支持RMON管理。u 支持的传输介质类型，比如支持超5类双绞线，支持1000 M速率双绞线标准。u 设备是否需要模块式，是否支持热插拔部件。u 是否支持冗余电源。u 交换机是否需要支持VLAN，是否需要支持第三层路由功能。u 是否支持压缩和加密功能。u 路由器所支持的路由协议。u设备是否需要支持多媒体传输技术。 第4章 网络方案设计 组建大规模企业网络或园区网络时，需要借助广域网技术将各个小规模的局域网组建起来，这种广域网技术的通信线路通常采用两种方式：u 租用电信、网通、联通等网络服务商的专用线路。u 用户敷