【正文】 Network Design 第四章 邏輯網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)學(xué)院 李藝 NETWORK DESIGN 4 1 第一章 概述 第二章 用戶需求分析 第三章 現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)分析 第四章 邏輯網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 第五章 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選擇 第六章 WAN接入設(shè)計(jì) 第七章 網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)設(shè)計(jì) 第八章 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)案例 NETWORK DESIGN 4 2 邏輯設(shè)計(jì)概述 物理層的考慮 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的考慮 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)考慮 網(wǎng)絡(luò)管理的考慮 TCP/IP尋址的考慮 網(wǎng)絡(luò)安全的考慮 防火墻的考慮 冗余設(shè)計(jì) 編寫邏輯設(shè)計(jì)檔案 NETWORK DESIGN 4 3 邏輯設(shè)計(jì)概述 ? 確定邏輯設(shè)計(jì)目標(biāo) 運(yùn)行成本最低；需要權(quán)衡的是：最小運(yùn)行成本、最少安裝成本、最高的運(yùn)行性能、最大的適應(yīng)性、最大的安全性和可靠性、最短的故障時(shí)間。 ? 整體性能要好，成本與性能是一個(gè)兩難選擇； ? 用戶操作簡單，盡量簡化； ? 安全性好；確定需要安全保護(hù)的系統(tǒng)，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析。 ? 具有良好的適應(yīng)性和靈活性，這是技術(shù)層面的評價(jià)，主要考慮： ? 廣播（后臺）通信，網(wǎng)絡(luò)配置不當(dāng)，會產(chǎn)生大量的后臺廣播； ? 連接類型，無連接與面向連接。在穩(wěn)定傳輸率下傳輸大量信息，如視頻，最適合于面向連接的協(xié)議；如果是突發(fā)性的傳輸，如 C/S服務(wù)，則適合無連接協(xié)議； ? 可升級性，必須保證網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序具有可擴(kuò)展性。 ? 作出技術(shù)選擇。 NETWORK DESIGN 4 4 物理層的考慮 ? 用需求和流量說明書作為指導(dǎo) ? 開始設(shè)計(jì)物理層前，閱讀對需求和流量進(jìn)行總結(jié)的建議，重點(diǎn)放在那些通過特別選擇的物理層技術(shù)能夠部分或全部實(shí)現(xiàn)的需求上。 ? 增長與可升級性：將來對網(wǎng)絡(luò)的添加、升級，要考慮安裝或重配置的難易程度。 ? 響應(yīng)時(shí)間、帶寬和數(shù)據(jù)傳輸率：用戶需要多大的帶寬？廣域網(wǎng)連接是否超負(fù)荷？主干網(wǎng)或高性能工作組比廣域網(wǎng)應(yīng)用有更多的需求嗎？ ? 可靠性、可恢復(fù)性：必須從下至上實(shí)施。物理傳輸技術(shù)能持續(xù)可用嗎？信息蜂擁時(shí)，無線連接也能工作嗎？周圍環(huán)境有電磁干擾嗎？ ? 網(wǎng)絡(luò)安全：物理層的網(wǎng)絡(luò)安全是未經(jīng)授權(quán)而非法訪問網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)，主要防范利用監(jiān)聽線纜來監(jiān)視或截獲傳輸信息。銅纜線、無線很容易被監(jiān)聽或截獲，而光纜最安全。 ? 遠(yuǎn)程接入：必須明確用戶需要的遠(yuǎn)程接入方式。通常有撥號接入、無線接入或衛(wèi)星接入，用戶是在同一城市還是在世界各地？ ? 節(jié)約成本：用現(xiàn)存的線纜網(wǎng)卡可行嗎？ NETWORK DESIGN 4 5 ? 需求向物理介質(zhì)映射特點(diǎn) ? 對物理層的需求了解清楚后，可以進(jìn)行物理介質(zhì)和網(wǎng)卡的選擇了 ? 物理介質(zhì)： 物理介質(zhì)對照表 要素 雙絞線 光纖 細(xì)纜 粗纜 無線 距離 較短 較長 適中 適中 適中 (視距傳播 ) 抗干擾性 低（ UTP） 適中（ STP） 非常高 適中 低 安裝難易 簡單 專業(yè)人員 簡單 專業(yè)人員 微波專業(yè)安裝人員 費(fèi)用 低 高 較低 較低 高 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 總線、星型、 環(huán)型 星型 總線 總線 MAC協(xié)議 以太網(wǎng)、令牌 環(huán)、 CDDI FDDI、 ATM、SONET、以太網(wǎng) 以太網(wǎng)、令牌總線 以太網(wǎng)、令 牌總線 以太網(wǎng)、令牌網(wǎng)、 FDDI 數(shù)據(jù)速率 100Mbps 100Mbps 100Mbps 10Mbps 微波： ；擴(kuò)頻： 12Mbps NETWORK DESIGN 4 6 ? 物理介質(zhì)的選擇依賴于 MAC協(xié)議的選定： 物理層規(guī)范表 類型 信令 技術(shù) 物理介質(zhì) 速率 M bps 最大分段 距離 (m) 最大 分段數(shù) 最大 中繼器數(shù) 最大中繼器間距離 (km) 10BASE5粗纜 基帶 50Ω粗同軸電纜 10 500 100 4 10BASE2細(xì)纜 基帶 50Ω細(xì)同軸電纜 10 200 30 4 10BASET雙絞線 基帶 非屏蔽雙絞線 10 100 10BROAD36CATV纜 寬帶 75ΩCATV同軸電纜 10 3600 FDDI 調(diào)幅 光纜 100 1000 2 屏蔽令牌環(huán) 曼碼 光纜 16 300 12 非屏蔽令牌環(huán) 曼碼 光纜 14 100 2 NETWORK DESIGN 4 7 ? 網(wǎng)卡 網(wǎng)卡特征表 指標(biāo) 特征值 所支持的 LAN 以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)、 FDDI、 ISDN、 Aret、令牌環(huán)、 所支持的計(jì)算機(jī)總線 MCA、 ISA、 EISA、 PCI、 NuBus、 VME、 USB RAM緩沖 K （ b/s） 8， 16， 32 總線大小 (位 ) 8， 16， 32 數(shù)據(jù)速率 4,10,16,100 Mb/s。 1Gb/s 介質(zhì)類型 10BASE 10BASET、 UTP、 STP、光纜 所支持的舊版本 Vines、 NetWare、 AppleTalk等 價(jià)格 /功能 參看供應(yīng)商的說明書 NETWORK DESIGN 4 8 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的考慮 邏輯網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)必須指定連接 LAN各端或者跨區(qū)域的多個(gè) LAN連接的設(shè)備類型。這些設(shè)備都要聯(lián)合工作。本節(jié)主要說明這些設(shè)備如何協(xié)同工作的。 ? 學(xué)習(xí)目標(biāo) ? 弄懂路由器與交換機(jī)之間的區(qū)別； ? 敘述路由器與交換機(jī)在隔離網(wǎng)絡(luò)方面是如何協(xié)同工作的； ? 說明物理網(wǎng)絡(luò)組件邏輯網(wǎng)絡(luò)組件之間的區(qū)別。 ? 知識重點(diǎn) ? 網(wǎng)絡(luò)可用交換機(jī)和（或）路由器進(jìn)行分割。 NETWORK DESIGN 4 9 用交換機(jī)和路由器設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)常常組合使用這兩種設(shè)備，建立高性能、可升級性網(wǎng)絡(luò)。 ? 用交換機(jī)和路由器劃分子網(wǎng)： ? 交換機(jī)工作在第二層，劃分子網(wǎng)的目的是 提供附加帶寬 ； ? 路由器工作在第三層，劃分子網(wǎng)的目的是 限制廣播通信，并提供網(wǎng)絡(luò)安全和控制單個(gè)廣播域內(nèi)的冗余 。 ? 示例環(huán)境： 以工作組環(huán)境為例。所謂工作組，就是共享計(jì)算機(jī)資源的用戶集合。工作組中計(jì)算機(jī)數(shù)量可多可少，計(jì)算機(jī)之間物理位置可近可遠(yuǎn)，但組成成員的計(jì)算機(jī)固定。 NETWORK DESIGN 4 10 下圖就是一個(gè)工作組環(huán)境。通常工作組是先于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安裝的。圖中只有兩個(gè)集線器，實(shí)際工作組可能包含 1020個(gè)集線器。 在這個(gè)例子中，網(wǎng)管想利用服務(wù)器可用的最大帶寬，將PC機(jī)分成更小的沖突域來共享 10 Mb/s 的接入帶寬，只有有限的特權(quán)用戶才需要 10 Mb/s的帶寬用于運(yùn)行程序。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，網(wǎng)管就要判斷是安裝交換機(jī)還是路由器，以消除日益增長的服務(wù)器瓶頸。 示例環(huán)境：典型的集線器工作組 工作組 1 工作組 2 集線器 集線器 服務(wù)器 服務(wù)器 NETWORK DESIGN 4 11 路由器方案： 路由器通過專用高速接口與服務(wù)器相連；通過以太網(wǎng)接口與每個(gè)集線器相連。 ? 優(yōu)點(diǎn)：將一個(gè)大的廣播 /沖突域分解成了多個(gè)小型的廣播 /沖突域。使得小區(qū)域中接點(diǎn)間的流量大大提高。 ? 缺點(diǎn)：和交換機(jī)相比，路由器價(jià)格更貴；算法復(fù)雜，時(shí)間代價(jià)更大。 實(shí)際上網(wǎng)管不會認(rèn)同這種費(fèi)錢、費(fèi)時(shí)的方案。 路由器實(shí)現(xiàn)方案 工作組 1 工作組 2 集線器 集線器 服務(wù)器 服務(wù)器 路由器 NETWORK DESIGN 4 12 ? 交換機(jī)方案： 在交換環(huán)境中，一個(gè)廣播域被分成 4個(gè)獨(dú)立的 10Mbps的沖突域，給服務(wù)器分配了 10Mbps的接入，消除了這些接點(diǎn)之間的訪問競爭。特權(quán)用戶可以直接接入交換機(jī) . 本地服務(wù)器也提供高速接口，與交換機(jī)高速接口想匹配，消除了可能出現(xiàn)的瓶頸。例如，以太