【正文】 網(wǎng)中 5個 10 Mbps的交換機(jī)口以每秒 4000幀 (FPS)的速率向服務(wù)器發(fā)送 64字節(jié)（ 8位）的數(shù)據(jù)幀，服務(wù)器的端的總負(fù)荷是 20200 FPS。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)對 64字節(jié)（ 8位）數(shù)據(jù)幀的 14880 FPS的限制，若服務(wù)器安裝 100 Mbps快速以太網(wǎng)卡，這個問題隨之消除。因為此網(wǎng)卡對64字節(jié)數(shù)據(jù)幀能達(dá)到 148800 FPS的速率。 交換機(jī)實現(xiàn)方案 工作組 1 工作組 2 集線器 集線器 交換機(jī) 服務(wù)器 服務(wù)器 NETWORK DESIGN 4 13 ? 如果工作組需要訪問位于數(shù)據(jù)中心堆疊式的主干設(shè)備，就需要在交換機(jī)上添加另一個高速下行鏈路模塊。 ? 由于高速技術(shù)的影響主要體現(xiàn)在主干網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心，工作組交換機(jī)應(yīng)當(dāng)應(yīng)用這一技術(shù)為網(wǎng)絡(luò)的增長提供平穩(wěn)的升級方案。 ? 優(yōu)點： ? 價格比路由器便宜； ? 運行速度快； ? 方案簡單，維護(hù)管理方便。隨著網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量增加，減少復(fù)雜設(shè)備、增加簡單設(shè)備帶來的管理、維護(hù)方便的優(yōu)點更加突出。 NETWORK DESIGN 4 14 ? 部門工作組：由多個小型工作組構(gòu)成的大型工作組。如下圖示。 下圖中，由小型交換機(jī)組網(wǎng)部門工作組，分為 3個獨立的沖突域。如果服務(wù)器需要更大的帶寬，連接部門服務(wù)器的集線器可以換成低成本的 10 Mb/s的交換機(jī)。 用模塊化的部門交換機(jī)組件可以將各自分割獨立的數(shù)個工作組組成大型工作組。這些交換機(jī)組件提供包括以太網(wǎng)、 FDDI、 ATM的高速接口。利用部門交換機(jī)和共享高速接口，所有的用戶都可以訪問部門服務(wù)器。 高端工作組交換機(jī)可以提供單個工作組交換機(jī)功能、先進(jìn)的交換技術(shù)、寬裕的性能指標(biāo)、模塊化的多種功能和升級能力。 總之，部門 級交換機(jī)是管理一 層樓或整個建筑物 范圍的工作組設(shè)備。 部門工作組 工作組 1 工作組 2 部門服務(wù)器 集線器 集線器 集線器 服務(wù)器 服務(wù)器 服務(wù)器 交換機(jī) NETWORK DESIGN 4 15 ? 考慮廣播數(shù)據(jù)流：交換環(huán)境會產(chǎn)生大量的廣播數(shù)據(jù)流和多播數(shù)據(jù)流。有些協(xié)議 (如 IP協(xié)議 )只產(chǎn)生一定量的廣播數(shù)據(jù)流；而有些協(xié)議 (如 IPX協(xié)議 )要大量利用 RIP協(xié)議和 SAP協(xié)議的廣播數(shù)據(jù)流。 限制的方法是，設(shè)計部門工作組網(wǎng)絡(luò)時，組內(nèi)計算機(jī)數(shù)量不能過多。應(yīng)該考慮如下因素： ? 網(wǎng)絡(luò)性能； ? 故障分隔； ? 廣播數(shù)據(jù)流對節(jié)點 CPU運行的影響； ? 網(wǎng)絡(luò)安全。 一般來說， 100200個用戶的交換工作組中廣播數(shù)據(jù)流不是很嚴(yán)重的問題，除非使用了某些性能不理想的協(xié)議或網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷陡增。 ? “廣播抑壓”技術(shù)：有些交換機(jī)生產(chǎn)商采用“廣播抑壓”(broadcast throttle) 技術(shù)來限制交換機(jī)廣播幀的傳輸量。原理是在每個指定的時間段內(nèi)，對通過交換機(jī)的廣播數(shù)據(jù)幀或多播數(shù)據(jù)幀進(jìn)行計數(shù)，一旦達(dá)到計數(shù)門限，隨后的廣播幀或多播幀就不能通過交換機(jī)，除非從下一個時間段開始計數(shù)。 在大型交換網(wǎng)中，廣播數(shù)據(jù)流和多播數(shù)據(jù)流對某些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的影響非常大。 NETWORK DESIGN 4 16 ? 物理分割： 為消除交換機(jī)組網(wǎng)的廣播流過大的問題，可以用路由器將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行物理劃分。使原來共處一個廣播域的網(wǎng)絡(luò)劃分成幾個廣播域。下圖用路由器作為部門工作組的頂級網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，下面連三個交換機(jī)，服務(wù)器分散到各自的工作組內(nèi)，這樣就使得共處一個廣播域的各個工作組分成了三個獨立的工作組。從而消除了廣播風(fēng)暴對整個網(wǎng)絡(luò)的負(fù)面影響。 這種物理分割的效果在于，大量的信息流只在工作組內(nèi)交流，而經(jīng)過路由器交換轉(zhuǎn)發(fā)的組間信息流大量減少，路由器的低吞吐量就顯得不明顯了。 物理分割 工作組 1 工作組 3 路由器 交換機(jī) 服務(wù)器 交換機(jī) 服務(wù)器 交換機(jī) 服務(wù)器 工作組 2 NETWORK DESIGN 4 17 ? 邏輯分割： 劃分子網(wǎng)更為靈活的方法是用交換機(jī)構(gòu)造相互獨立的物理工作組，然后用 VLAN技術(shù)在個子網(wǎng)中靈活地選擇任意的計算機(jī)組成邏輯子網(wǎng)。減少了因為挪動節(jié)點到另外一個子網(wǎng)帶來的勞動成本。 如果節(jié)點要進(jìn)行廣播或多點傳輸，信息只傳輸?shù)轿挥谠凑军c的VLAN端口。每個交換機(jī)端口都配置在 VLAN1和 VLAN2中。 VLAN之間的信息由路由器傳播。 這樣的組網(wǎng)既保證安全，又便于網(wǎng)絡(luò)管理。 智能交換機(jī) 終端交換機(jī) 服務(wù)器 路由器 終端交換機(jī) 工作組 1 工作組 2 用路由器和 VLAN進(jìn)行邏輯分割 服務(wù)器 NETWORK DESIGN 4 18 ? 主干網(wǎng)設(shè)備的實現(xiàn)： ? 是否選擇堆疊式設(shè)備？主干網(wǎng)核心設(shè)備的選擇，影響整個網(wǎng)絡(luò)工程的成本和性能。堆疊式的主干設(shè)備可能是一臺交換機(jī)，也可能是一臺路由器。堆疊式的主干設(shè)備的優(yōu)點在于，集中復(fù)雜性，提高了整體性能，減少成本，支持服務(wù)器組模型，管理集中。缺點在于，成為性能瓶頸，一旦崩潰，整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓。 ? 選擇交換機(jī)還是路由器？如果網(wǎng)干的功能僅僅是性能要求，就選擇一臺交換機(jī)。因為交換機(jī)以線纜速度進(jìn)行數(shù)據(jù)包傳輸并且價格便宜；若性能與安全并舉，就選擇路由器。路由器雖然貴，但得到了控制手段，保障了安全，還留有冗余。限制了廣播流量。 NETWORK DESIGN 4 19 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)考慮 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有很多類型，但層次化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計是我們的首選。為什么把網(wǎng)絡(luò)設(shè)計為層次化呢？ ? 在一個大型非層次化網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與其它設(shè)備通信時，網(wǎng)絡(luò)上廣播數(shù)據(jù)包會產(chǎn)生負(fù)擔(dān)。廣播數(shù)據(jù)包會在廣播域內(nèi)的每一臺設(shè)備的 CPU產(chǎn)生中斷，這些設(shè)備必須安裝能處理該數(shù)據(jù)包的協(xié)議并花費大量時間。 ? 非層次化的另一個問題是， CPU需要承載路由器與其他路由器之間的通信。而層次化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法允許設(shè)計模塊化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)限制通信路由器數(shù)量。 ? 層次化設(shè)計的模塊化特性允許在層次結(jié)構(gòu)的每一層進(jìn)行精確的容量規(guī)劃，以減少帶寬浪費。 ? 層次化設(shè)計使網(wǎng)絡(luò)易于改變。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的局部發(fā)生變化時，升級的成本限制在很小的局部網(wǎng)絡(luò)中。而大型平面或網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的改變會影響系統(tǒng)的許多部分。 ? 當(dāng)可擴(kuò)展性是主要目標(biāo)時，推薦使用層次化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因為它很容易擴(kuò)展。 ? 現(xiàn)今的快速收斂路由選擇協(xié)議都是為層次化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計的。 NETWORK DESIGN 4 20 ? 平面廣域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 一般由連接成環(huán)路的幾個站點構(gòu)成。每個站點都有一臺廣域網(wǎng)路由器，通過點到點鏈路與其他站點相連（下左圖）。這種結(jié)構(gòu)的特點是成本低。 這種結(jié)構(gòu)在環(huán)路相反方向的路由器之間要經(jīng)歷許多跳，延遲和出錯率增高。如果流量分析顯示環(huán)路拓?fù)渲邢喾捶较虻牧髁考哟罅?，就?yīng)該選擇層次化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)了（下右圖）。這種結(jié)構(gòu)的好處是可擴(kuò)展性好，延遲低，可用性高。 公司總部 銷售公司 市區(qū)老廠 郊區(qū)工廠 平面環(huán)路拓?fù)? 層次化拓?fù)? 公司總部 銷售公司 郊區(qū)工廠 市區(qū)老廠 NETWORK DESIGN 4 21 ? 平面局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 在局域網(wǎng)中使用層次化結(jié)構(gòu)，我們將 PC機(jī)和服務(wù)器連接到交換機(jī)上，可以把路由器添加到局域網(wǎng)中，將整個局域網(wǎng)分割成多個廣播域，減少廣播輻射的影響。 同時，層次化結(jié)構(gòu)中，高端交換機(jī)為高流量提供最大的帶寬，低端交換機(jī)提供廉價的接入。 NETWORK DESIGN 4 22 ? 網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 可靠性高是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的顯著優(yōu)點，但成本高昂、維護(hù)難度大，升級困難的缺點也很郁悶。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對于廣播路由選擇更新或路由通告的鄰接路由器有限制。隨著鄰接路由器的增加，更新進(jìn)程占用的帶寬和 CPU資源也隨之增加。 層次化結(jié)構(gòu)的設(shè)計從物理拓?fù)渖暇拖拗屏肃徑勇酚善鞯臄?shù)量，軟件上就不需要限制。并且，網(wǎng)絡(luò)崩潰而重建路由的代價小得多。 路由器 路由器 路由器 路由器 部分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 路由器 路由器 路由器 路由器 全網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) NETWORK DESIGN 4 23 三層層次化結(jié)構(gòu)模型 網(wǎng)絡(luò)層次化模型一般分為三層結(jié)構(gòu)： ? 核心層：網(wǎng)絡(luò)的高速主干，設(shè)計的考慮是高速率、高可靠性。選擇高速率、低延遲的路由器機(jī)作為主干設(shè)備，選擇冗余鏈路和冗余設(shè)備作為高可靠的保證。