【正文】 的 Layer 3 交換機的實現方法因生產廠家而異， Cisco 的 12021 千兆交換路由器是以線速率實現包的快速轉發(fā)的。然而，交換機也和網橋一樣有他們共同的局限性，網絡的廣播數據還是會隨著網段上主機數目的增加而增加。 圖 1 ：用路由器和 HUB 組成的傳統(tǒng)園區(qū)網 第二層交換 第二層交換是基于硬件設備的橋接，數據幀的發(fā)送是由專門的硬件來解決，通常是使用ASIC 芯片。互聯(lián)網絡的可伸縮性比橋接的網絡要好，因為路由器可以對網絡地址進行總結，從而計算出一條最好的傳輸路徑，路由器之間通常使用諸如 OSPF、 EIGRP 之類的路由協(xié)議來交換路由信息。 下面是 STP 廣播域的主要特征： 冗余鏈路被封鎖不能傳輸數據 不同節(jié)點之間存在非理想路經 STP 收斂通常需要 40 到 50 秒 在第二層傳輸的廣播數據會中斷所有的主機 在第二層產生的廣播風暴會影響到整個域的主機 隔離故障非常困難 網絡安全沒有保障 理論上，廣播數據的大小受整個廣播域的大小限制，實際上，管理一個橋接架構的園區(qū) 網會隨著網絡的不斷擴大而變得越來越難，一個的工作站的故障有可能造成整個網絡的癱瘓。這時，整個網絡是一個碰撞域，因為所有網絡設備可以偵聽到網絡上傳輸的數據，會產生數據包沖突，因此就引進 CSMA/CD 碰撞檢測機制來規(guī)劃網絡上的數據傳輸。帶寬升級可以從以太網到快速以太通道、千兆以太網到千兆以太通道，多層模塊支持各種現有的協(xié)議。一般來說，使用分級設計的多層交換網絡能夠使網絡工作在最佳狀態(tài)，并具有較好的可伸縮性、容錯性和可操作性。 不 管是用以太網做主干也好， ATM 做主干也好，多層交換模式都有它的優(yōu)點，分級設計使園區(qū)網的實現變得非常容易，排錯也簡單，因為多層交換的設計是模塊化的，所以可以根據建筑物模塊的增加來進行升級。 目 錄 園區(qū)網設計 考慮因素 ?????????????????????? 2 網絡的橋接???????????????????????? 2 尋址能力和升級能力???????????????????? 2 第二層交換???????????????????????? 3 第三層交換???????????????????????? 4 第四層交換???????????????????????? 4 虛擬局域網 VLAN 和仿真局域網 LANE???????????? 4 園區(qū)網設計的參考模型 ????????????????????? 5 Hub 和路由 器模型????????????????????? 5 園區(qū)網 VLAN 模型????????????????????? 6 ATM 上的多協(xié)議交換???????????????????? 7 多層交換模型 ????????????????????????? 8 新一代 80/20 規(guī)則????????????????????? 8 多層交換模型的組成???????????????????? 9 冗余和負載平衡?????????????????????? 9 帶寬升級????????????????????????? 12 核心層策 略???????????????????????? 13 定位服務器???????????????????????? 14 ATM / LANE 主干????????????????????? 14 I P 多播訪問 ??????????????????????? 16 遷移策略????????????????????????? 18 安全性能????????????????????????? 19 多層模型之間的橋接???????????????????? 19 多層模型的優(yōu)點 ???????????????????? ???? 20 附錄 A：實現多層設計模型 ??????????????????? 20 以太網主干???????????????????????? 20 服務器配置???????????????????????? 26 ATM LANE 主干????????????????????? 27 小結： ?????????????????????????? 34 園區(qū)網設計考慮因素 平面橋接網 最早的園區(qū)網被認為是在單一局域網上添加了多個新用戶而形成的。 當一個碰撞域上的數據傳輸變得非常擁擠時，就應該加入一個網橋，網橋是一個存儲轉發(fā)型的數據包交換機，他把整個網絡分成若干個碰撞域，來減小數據包的碰撞，增加傳輸效率。 當設計橋接網的時候，每個橋接網段就相當于一個工作組，工作組服務器和客戶機一樣被放在同一個網段中，使大部分數據傳輸在本地網 段中，這就是遵循 80/20 原則。 與 STP 相比，路由協(xié)議有以下特征： 可以通過幾條相同代價的路徑來實現鏈路負載平衡 在網絡之間使用最小開銷路經 網絡狀態(tài)變化時進行快速收斂 匯總路由信息 為了控制廣播數據， Cisco 的路由器提供了許多增值功能來提高園區(qū)網的可管理性和可伸縮性，這些功能是 IOS 的特性，現在幾乎所有 Cisco 的路由器和交換機上都有。如今，在園區(qū)網的設計中，集線器通常 被交換機取代。廣播也影響著主機傳輸數據， STP 限制、收斂速度慢和冗 余鏈路封閉的問題仍然存在。 Catalyst 系列交換機使用的是通過 ASIC 芯片開發(fā)的超級交換引擎， Cisco 的第三層交換機是跟標準相兼容的，可以把它當作高速路由 器連到網絡外部的設備上。 第四層交換 第四層交換指的是在硬件路由的基礎上再加上應用程序的功能。因為兩種模式都是基于同一種硬件的，所以兩種模式幾乎沒有什么區(qū)別。 虛擬局域網 VLAN 和仿真局域網 LANE 在園區(qū)網中跨網段交換的實現方法是 VLAN 技術。在圖 2 中服務器 X 可以同時和三個 VLAN 交換數據，黃色的線路表示有 ISL 協(xié)議運行的部分， ISL 負責傳輸不同 VLAN 之間的信息。服務器 B 也是一個 LEC，為 VLAN 服務，它能直接和三個 VLAN 相互通信。 園區(qū)網設計的參考模型 HUB 和路由器模型 圖 1 展示了一個由路由器和 HUB 組成的傳統(tǒng)園區(qū)網，其中訪問層的設備是 HUB，分布層由路由器組成，核心層是 FDDI 光纖環(huán)網。 這種模式的優(yōu)點是可升級性比較好，因為路由器具有智能化的路由協(xié)議如 OSPF 和EIGRP 等。 這種經典設計可以隨著應用的需要而升級，可以把原來的共享型 HUB 換成交換機，原來的分布層可以升級成為第 3 層交換，升級不會改變原來的地址結構、邏輯網絡結構和路由器的運行狀態(tài)。 各個 VLAN 之間的通信可以用 ISL 關聯(lián)來實現，那樣的話，路由器就成為一個“獨臂路由器”， VLAN 之間的數據傳輸要進入先路由器處理，然后輸出。每個 VLAN 就相當于一個水平橋接網。圖 5 展示了一個小型的 MPOA 園區(qū)網的組成部分。多點傳輸的數據包發(fā)送時首先發(fā)給本地 ELAN 中的未知廣播服務器 BUS，擴散到本地 ELAN，然后，路由器 X 通過路由表把多點傳輸播數據包拷貝并發(fā)送給所有目的 ELAN 上的 BUS，讓他們往自己所在 ELAN 上的主機發(fā)送多點傳輸數據包，所有要發(fā)送的多播內容按照次序重復以上步驟。有了園區(qū)網 VLAN 模型，邏輯網絡可以分布在園區(qū)不同的建筑物內， 80/20 規(guī)則隨著企業(yè)內部網絡的應用需要而變化得很快，越來越多的企業(yè)把應用程序做成 WEB 數據庫，服務器被統(tǒng)一放置在一個地方，大部分的數據通 信需要在本網段以外傳送，只有 20%的數據在本網段中。 圖 6 展示了一個簡單的多層交換的園區(qū)網設計。訪問層的子網在分布層終止，另外，主干網上的子網也在分部層上終止。分布層上也可以運行 Cisco IOS 的增值功能，比如：分布層上的交換機把 Novell 服務 器的地址存在緩存中，如果有工作站要求詢問臨近服務器信息，路由器就代替服務器把信息發(fā)給它，然后丟棄查詢數據包，以免它在網絡上廣播。這些功能支持園區(qū)網中所有可能用到的協(xié)議，包括 DEC、 AppleTalk、 IBM SNA、Novell IPX、 TCP/IP 等，還有很多其它的協(xié)議。分級是因為各層之間的定義非常分明，非常專業(yè)，模塊化是因為同一個層中的各個部分起著相同的作用。 在訪問層，一個子網相當于一個 VLAN，一個 VLAN 工作組可以定義在一個或者幾個交換機上，當然，也有可能幾個 VLAN 定 義在一個交換機上，如果 Catalyst5000 交換機被用在訪問層，那么 VLAN 關聯(lián)就會靈活的把子網或工作組分配到幾個交換機上。這有助于避開在核心層中生成樹型回路，因為 OSPF和 EIGRP 協(xié)議具有負載平衡和快速收斂的優(yōu)點，所以，我們將用它們來解決主干網上的路徑選擇和收斂問題。圖 7 的設計解決了這些問題?？焖偈諗抗δ苡傻?3 層的冗余路由協(xié)議 HSRP 來實現。 核心層的負載平衡由 Cisvo IOS 中的智能路由協(xié)議來實現，在圖 7 中，任何兩個建筑物之間都由四條相等路經的通道，例如，從 North 域到 West 域有 AXC、 AXYD、 BYD 和 BYXC四條路經。標有 A 的千兆以太鏈路負責兩個服務器之間的數據通信，標有 B 的快速以太通道鏈路負責主干網的數據傳輸，服務器之間的通信被隔離在主干網以外，有利于安全和數據傳輸速度。嚴格來講， HSRP 不能被用于企 業(yè)服務器，他們應該用諸如代理 ARP、 Inter 路經發(fā)現協(xié)議 IRDP、網關發(fā)現協(xié)議 GDP 和 RIP 偵聽之類的協(xié)議來構造路由表。我們在交換機 A 上定義了 VLAN10 和 VLAN11，在 B 上定義了 VLAN12 和 VLAN13，每個訪問層交換機都由兩條上聯(lián)鏈路和分布層的交換機相連， STP 把冗余連接做成模塊，如圖所示。通道 Z是第 2 層的通道，位域中所有的 VLAN 提供備份連接，也擔負一些 X、 Y 主機之間的負載平衡工作。 快速以太通道是結合兩條或四條快速以太網鏈路的容量，連到一個單一的高速關聯(lián)通道， Cisco 7500 系列路由器配備 以上版本支持快速以太通道技術，在 Catalyst5000交換機上，配備了快速以太通道線路卡或者超級引擎Ⅱ、Ⅲ就可以支持該技術。其中 A表示“最好”，所有 VLAN 通過 ISL 協(xié)議結合到一起連到快速以太通道上。如果一個快速以太線路卡失效，就采用 B 中的方法，如果沒有快速以太通道也沒有 ISL，就采用 C 中的方法，每條 VLAN 占用一個通道端口，與 A 中的相比， 同樣的輸出 C 中需要更多的端口。VLAN 技術可以創(chuàng)建一個邏輯上獨立的網絡，它可以用于一些特殊用途。圖 13展示了核心層中兩個獨立的交換機， VLAN100定義在交換機 V 上，負責響應 IP 子網 上的 WWW 服務器連接?，F在，越來越多的企業(yè)將所有的服務做成網頁供企業(yè)內部訪問。 HSRP 不能在核心層子網上使用。服務器分布模塊的另一個突出的優(yōu)點是可以用 HSRP 提供冗余和快速收斂，并把所有服務器到服務器的流 量限制在主干網上。