【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 息交換量增加，使得網(wǎng)絡(luò)通常會(huì)在核心發(fā)生通訊瓶頸現(xiàn)象，改善局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換性能，往往是首先擴(kuò)充核心交換機(jī)的交換性能，增加邊緣設(shè)備到核心的數(shù)據(jù)通訊帶寬，以減輕整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，使得應(yīng)用軟件的性能和效率得到提高。因此在設(shè)計(jì)局域網(wǎng)的原則上，首先應(yīng)該考慮滿足網(wǎng)絡(luò)規(guī)模所要求的核心設(shè)備數(shù)據(jù)交換處理能力，以及邊緣設(shè)備到核心的鏈路帶寬。 核心交換機(jī)的高可靠性核心交換機(jī)關(guān)鍵部件可以實(shí)現(xiàn)冗余工作，可以在線更換(熱插拔)，故障的恢復(fù)時(shí)間在秒級(jí)間隔內(nèi)完。通過(guò) cisco 專有的 HSRP 技術(shù)可以配置雙核心交換，在發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)切換到備用交換機(jī)，確保數(shù)據(jù)不發(fā)生丟包。隨著信息化社會(huì)的飛速發(fā)展，普遍采用了 Intra 應(yīng)用模式，實(shí)現(xiàn)管理和生產(chǎn)自動(dòng)化，提高管理效率，管理水平。支持單位應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施是網(wǎng)絡(luò)。它直接影響到辦公應(yīng)用環(huán)境，交易、生產(chǎn)、開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)等業(yè)務(wù)環(huán)境，財(cái)務(wù)管理，部品管理等環(huán)境，信息檢索、數(shù)據(jù)庫(kù)查詢、Inter 瀏覽等支持正常運(yùn)行的必要服務(wù)設(shè)施功能。網(wǎng)絡(luò)的可靠性要求是保障應(yīng)用環(huán)境正常運(yùn)行的首要條件，網(wǎng)絡(luò)要求可靠性的同時(shí)，要求網(wǎng)絡(luò)具有高可用性。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的選擇，尤其是核心機(jī)箱式設(shè)備，應(yīng)該可以配置冗余部件，關(guān)鍵部件不存在單一故障點(diǎn)，也就是說(shuō)，像交換機(jī)的電源、風(fēng)扇、交換引擎、管理模塊這些部件可以冗余備份，其中之一任何部件的損壞，不會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行，不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的連通。提供網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可靠性，容錯(cuò)性的另一個(gè)要求是設(shè)備損壞部件更換時(shí)，不需要停機(jī)，更換部件后不需要重新啟動(dòng)，也就是說(shuō)部件的更換可以進(jìn)行在線操作，這樣可以使停機(jī)的時(shí)間降低到最小。在設(shè)計(jì)局域網(wǎng)的原則上提高網(wǎng)絡(luò)的高可靠性、高可用性原則是至關(guān)重要的，不僅要求設(shè)備的部件冗余，同時(shí)要求網(wǎng)絡(luò)的鏈路冗余，以保證網(wǎng)絡(luò)可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)提供信息訪問(wèn)服務(wù)。東華理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 組建局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)和原則9 核心交換機(jī)的靈活擴(kuò)充性核心交換機(jī)應(yīng)該具備靈活的端口擴(kuò)充能力，模塊擴(kuò)充能力，滿足網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)充。同時(shí)提高性能，滿足更高性能的要求。在設(shè)計(jì)局域網(wǎng)的方案上，首先是滿足現(xiàn)有規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)用戶的需求，同時(shí)考慮到業(yè)務(wù)發(fā)展、規(guī)模的擴(kuò)大，應(yīng)該設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)具有用戶端口的擴(kuò)充能力。核心設(shè)備是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的樞紐，用戶端口數(shù)的擴(kuò)充，需要增加配線間邊緣工作組的設(shè)備，增加邊緣設(shè)備的同時(shí)，要求連接核心骨干設(shè)備的端口數(shù)相應(yīng)增加，因此核心設(shè)備應(yīng)該可以通過(guò)增加模塊來(lái)靈活地增加端口數(shù)。核心設(shè)備的機(jī)箱設(shè)計(jì)應(yīng)該具備強(qiáng)大的背板帶寬，足夠多的負(fù)載插槽容量。對(duì)于交換機(jī)來(lái)說(shuō)，核心交換引擎應(yīng)該可以滿足最大配置下，無(wú)阻塞的進(jìn)行端口數(shù)據(jù)包交換，模塊的擴(kuò)充不影響交換性能。采用分布式交換結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)這一原則的最佳方案，分布式交換機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了交換機(jī)的并行數(shù)據(jù)交換處理，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)的性能，本地交換和全局交換相結(jié)合的分布式結(jié)構(gòu)減少了交換引擎的壓力。因此在設(shè)計(jì)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的原則上普遍采用分布式交換機(jī)實(shí)現(xiàn)靈活的模塊、端口擴(kuò)充能力。 網(wǎng)絡(luò)的安全性可以有效的控制網(wǎng)絡(luò)的訪問(wèn)，靈活的實(shí)施網(wǎng)絡(luò)的安全控制策略。網(wǎng)絡(luò)的安全性對(duì)局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)是非常重要的，合理的網(wǎng)絡(luò)安全控制，可以使應(yīng)用環(huán)境中的資源得到有效的保護(hù)。在網(wǎng)絡(luò)中，關(guān)鍵應(yīng)用服務(wù)器、核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，只有系統(tǒng)管理人員才有操作、控制的權(quán)力。應(yīng)用客戶端只有應(yīng)用訪問(wèn)的權(quán)限，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該能夠阻止黑客的任何非法操作。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上應(yīng)該可以進(jìn)行基于協(xié)議、基于 Mac地址、基于 IP 地址的包過(guò)濾控制功能。在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)上，劃分虛擬子網(wǎng)，一方面可以有效的隔離子網(wǎng)內(nèi)的大量廣播，另一方面隔離網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)間的通訊，控制了資源的訪問(wèn)權(quán)限，提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。在設(shè)計(jì)局域網(wǎng)的原則上必須強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)安全控制能力，使網(wǎng)絡(luò)可以任意連接，又可以從第二層、第三層控制網(wǎng)絡(luò)的訪問(wèn)。 網(wǎng)絡(luò)的可管理性網(wǎng)絡(luò)中的任何設(shè)備均可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)進(jìn)行控制，網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備狀態(tài)，故障報(bào)警等都可以通過(guò)網(wǎng)管平臺(tái)進(jìn)行監(jiān)控，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)簡(jiǎn)化管理工作，提高網(wǎng)絡(luò)管理的效率。在設(shè)計(jì)局域網(wǎng)時(shí)，選擇先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)管理軟件是必不可少的。網(wǎng)絡(luò)管理軟件應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備配置，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表示，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的狀態(tài)的顯示，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的故障事件報(bào)警，網(wǎng)絡(luò)流量統(tǒng)計(jì)分析以及計(jì)費(fèi)等等。網(wǎng)管軟件的應(yīng)用可以提高網(wǎng)絡(luò)管理的東華理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 組建局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)和原則10效率，減輕網(wǎng)絡(luò)管理人員的負(fù)擔(dān)。網(wǎng)絡(luò)管理的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)零管理，基于策略的管理方式，網(wǎng)絡(luò)管理是通過(guò)制定統(tǒng)一的策略，由管理策略服務(wù)器進(jìn)行全局控制的?；赪eb 的網(wǎng)管界面，是網(wǎng)管軟件的發(fā)展趨勢(shì)，靈活的操作方式簡(jiǎn)化了管理人員的工作。在設(shè)計(jì)局域網(wǎng)的設(shè)備選擇上，要求網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議 SNMP，同時(shí)支持 RMON/RMONII 協(xié)議，核心設(shè)備要求支持 RAP(遠(yuǎn)程分析端口)協(xié)議，實(shí)施充分的網(wǎng)絡(luò)管理功能。在設(shè)計(jì)局域網(wǎng)的原則上應(yīng)該要求設(shè)備的可管理性，同時(shí)先進(jìn)的網(wǎng)管軟件可以支持網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、監(jiān)控、配置等功能。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用開(kāi)放技術(shù)、支持標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議：采用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議保護(hù)用戶的投資，提高設(shè)備的互操作性。局域網(wǎng)的設(shè)備要求具有可互操作性，設(shè)備的技術(shù)采用開(kāi)放技術(shù)，協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，支持跨平臺(tái)之間的相互連接與通訊。在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)的原則上，發(fā)揮不同廠商產(chǎn)品的專用先進(jìn)技術(shù)同時(shí)，必須強(qiáng)調(diào)考察設(shè)備的技術(shù)、協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)性。東華理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 局域網(wǎng)設(shè)計(jì)方案114. 局域網(wǎng)設(shè)計(jì)方案 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案對(duì)于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，建議采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，按照功能劃分為以下區(qū)塊：交換區(qū)塊和核心區(qū)塊。對(duì)于由交換區(qū)塊和核心區(qū)塊構(gòu)成的局域網(wǎng)再按照目前流行的層次化的設(shè)計(jì)思想，劃分為接入層、匯聚層和核心層。交換區(qū)塊的主要功能是提供用戶的接入點(diǎn)，并防止廣播數(shù)據(jù)流和網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題到達(dá)核心區(qū)塊或者其他區(qū)塊，交換區(qū)塊由接入層交換機(jī)和匯聚層交換機(jī)構(gòu)成：(1)接入層：接入層設(shè)備作為最終用戶的網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)，使用 100M 雙絞線連接各層桌面終端，為每個(gè)用戶提供專用的帶寬，并可基于端口或 MAC 地址的 VLAN 成員資格和流量進(jìn)行過(guò)濾，接入層主要的設(shè)計(jì)原則是能夠通過(guò)低成本、高端口密度的設(shè)備提供這些功能。(2)匯聚層：接入層交換機(jī)使用 100M 雙絞線匯聚到一臺(tái)或者多臺(tái)匯聚層設(shè)備，匯聚層設(shè)備在接入層交換機(jī)之間提供第二層連接，作為接入層交換機(jī)的集中連接點(diǎn)及接入層和核心層之間的分界點(diǎn)，匯聚層在提供接入層接入的同時(shí)，還能夠做到廣播域的隔離、不同網(wǎng)段之間的路由、介質(zhì)轉(zhuǎn)換、安全控制。匯聚層需要提供第三層功能，即支持路由選擇和網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)，以保護(hù)交換區(qū)塊不受網(wǎng)絡(luò)其他部分失效的影響，并防止本交換區(qū)塊故障對(duì)網(wǎng)絡(luò)其他部分的影響，如果交換區(qū)塊發(fā)生了廣播風(fēng)暴，分布層設(shè)備可以防止該廣播風(fēng)暴擴(kuò)散到核心和網(wǎng)絡(luò)的其他部分。核心區(qū)塊是園區(qū)網(wǎng)絡(luò)的主干，主要功能是在交換區(qū)塊之間用最小的時(shí)延傳輸數(shù)據(jù)，盡可能快的將交換數(shù)據(jù)提供到其他區(qū)塊（比如交換區(qū)塊） 。核心區(qū)塊由核心層構(gòu)成，包含一個(gè)或一組用來(lái)連接多個(gè)交換區(qū)塊的交換機(jī)。核心層：核心層交換機(jī)負(fù)責(zé)所有交換區(qū)塊設(shè)備和廣域網(wǎng)設(shè)備的接入，因此需要高速的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)能力。核心層設(shè)備需要支持 portchannel 鏈路捆綁技術(shù)，來(lái)保證數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)能力，防止出現(xiàn)線路瓶頸。作為企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的心臟，核心層也是路由協(xié)議最優(yōu)選路和運(yùn)行穩(wěn)定的保證，需要合理的配置路由協(xié)議，并添加冗余處理器或者應(yīng)用冗余協(xié)議來(lái)保障網(wǎng)絡(luò)核心的穩(wěn)定，使企業(yè)數(shù)據(jù)流正常運(yùn)作。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，一個(gè)優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案有利于提高網(wǎng)絡(luò)的性能、可靠性及將來(lái)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展能力，并能夠有效的減少維護(hù)難度，東華理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 局域網(wǎng)設(shè)計(jì)方案12本論文設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D如圖 1：核 心 層匯 聚 層接 入 層遠(yuǎn) 端 分 支 機(jī) 構(gòu)服 務(wù) 器 區(qū) 域P I X 防 火 墻C i s c o C a t a l y s t 3 6 4 0C i s c o C a t a l y s t 3 5 5 0C i s c o C a t a l y s t 2 9 5 0C i s c o C a t a l y s t 2 9 5 0C i s c o C a t a l y s t 3 6 4 0C i s c o C a t a l y s t 2 9 5 0 E t h C h a n n e l i n t e r n e t 圖 1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖 虛擬局域網(wǎng)（vlan）設(shè)計(jì)方案劃分虛擬局域網(wǎng)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重要技術(shù)之一。企業(yè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的環(huán)境復(fù)雜、分布區(qū)域廣、網(wǎng)絡(luò)用戶多，以至于企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)用戶的可靠性得不到完全的保證。通過(guò)劃分虛擬局域網(wǎng)，隔離不同部門(mén)，可以增強(qiáng)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全性，以下詳細(xì)論述了虛擬局域網(wǎng)的技術(shù)及在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的必要性和設(shè)計(jì)方案。 VLAN 技術(shù)簡(jiǎn)介以太網(wǎng)基本上是以廣播為基礎(chǔ)的，如最初包的尋址等，交換機(jī)雖然能夠通過(guò)建立地址映射表減少不必要的廣播，但是地址映射表的建立過(guò)程仍然是基于廣播的，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（如 PC 機(jī)）在處理廣播時(shí)浪費(fèi)了 CPU 處理時(shí)間，降低了處理性能，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上存在 15000 個(gè)廣播包時(shí)，將耗盡 CPU 資源；在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)里，節(jié)點(diǎn)東華理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 局域網(wǎng)設(shè)計(jì)方案13的吞吐量都會(huì)隨著節(jié)點(diǎn)的增多而下降，交換式以太網(wǎng)雖然能夠隔離沖突域及第二層廣播，但是無(wú)法隔離第三層網(wǎng)絡(luò)。另一方面，接入網(wǎng)需要保障用戶數(shù)據(jù)（單播地址的幀）的安全性，隔離攜帶有用戶信息的廣播消息（如 ARP、DHCP 消息等） ，防止關(guān)鍵設(shè)備受到攻擊。對(duì)每個(gè)用戶而言，當(dāng)然不希望他的信息被別人利用，因此需要從物理上隔離用戶數(shù)據(jù)（單播地址的幀） ，保證用戶單播地址的幀只有該用戶可以接收到，不像在局域網(wǎng)中采用共享總線方式，使單播地址的幀能被總線上的所有用戶接收。如果不隔離這些廣播消息而讓其他用戶接收到，容易發(fā)生 MAC/IP 地址仿冒，影響設(shè)備的正常運(yùn)行，中斷合法用戶的通信過(guò)程。為了隔離第三層廣播，增強(qiáng)安全性、提高網(wǎng)絡(luò)性能，可以運(yùn)用 VLAN（虛擬局域網(wǎng)）技術(shù)或者使用路由設(shè)備。使用路由器時(shí)可以將網(wǎng)絡(luò)劃分多個(gè)物理網(wǎng)段，這些物理網(wǎng)段可以連接到路由器的多個(gè)端口，多個(gè)物理網(wǎng)段間通過(guò)路由器進(jìn)行通信，但是路由器的端口價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出交換機(jī)的端口價(jià)格，所以這種方式將增加設(shè)備投資，在物理網(wǎng)段增多時(shí)就更為嚴(yán)重，而且只有使用高端設(shè)備才能滿足高端口密度的要求，所以不推薦這種方式。VLAN 技術(shù)不需要特殊的設(shè)備，目前第二層交換機(jī)均支持 VLAN 技術(shù)。通過(guò)在一個(gè)物理網(wǎng)段上劃分出多個(gè)邏輯網(wǎng)段，由每一個(gè)邏輯網(wǎng)段構(gòu)成一個(gè) VLAN，其內(nèi)部采用交換機(jī)連接，所有的廣播信息只限制在本 VLAN 內(nèi)，而之間的連接則采用路由實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)施時(shí)可以外加路由器，或者直接使用第三層交換設(shè)備。使用路由器時(shí)，將這些邏輯網(wǎng)段連接到路由器時(shí)可以只使用一條物理鏈路、占用一個(gè)路由器接口，這樣就節(jié)省了設(shè)備的投資，而使用三層交換設(shè)備時(shí)，不需要額外增加設(shè)備，只要交換機(jī)支持三層路由功能即可，由于三層交換設(shè)備的工作效率高于路由器，所以在本論文中推薦采用三層交換設(shè)備實(shí)現(xiàn) VLAN 之間的路由。 VLAN 方案設(shè)計(jì)目前，VLAN 技術(shù)可以使用以下方式組建：基于交換機(jī)端口的 VLAN、基于MAC 地址的 VLAN 和基于應(yīng)用協(xié)議的 VLAN：基于端口的 VLAN，即靜態(tài) VLAN，特點(diǎn)是技術(shù)簡(jiǎn)單，容易配置且維護(hù)工作量小，缺點(diǎn)是終端設(shè)備移動(dòng)時(shí)需要更改設(shè)備配置?；?MAC 地址的 VLAN，即動(dòng)態(tài) VLAN，基于 Vlan 策略服務(wù)組建，特點(diǎn)是終端設(shè)備可以在整個(gè)局域網(wǎng)中移動(dòng)而不用改變配置，適合于移動(dòng)辦公型的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，缺點(diǎn)是配置工作量大、繁瑣。由于交換機(jī)為二層設(shè)備，所以基于應(yīng)用協(xié)議的 VLAN 對(duì)于交換機(jī)來(lái)說(shuō)沒(méi)有任何意義，反而會(huì)造成交換機(jī)性能的下降?？紤]到本系統(tǒng)的特點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中內(nèi)移動(dòng)的可能性較小，基于易維護(hù)、易管東華理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 局域網(wǎng)設(shè)計(jì)方案14理方面的考慮，使用基于交換機(jī)端口的 VLAN 進(jìn)行配置。VLAN 規(guī)劃參照?qǐng)D 2，各個(gè) VLAN 間由 ACL 控制，限制互訪。其中VLAN10~31 為部門(mén) VLAN，禁止互訪，VLAN 51 為文件服務(wù)器區(qū)，能被任何部門(mén)訪問(wèn)，VLAN 52 為網(wǎng)管區(qū)，能單向訪問(wèn)各個(gè)部門(mén)。 C o r e S w 1s w 1C o r e S w 2s w 2s w 3I N T E R N E TP I X 防 火 墻v l a n 1 0v l a n 2 0v l a n 3 02 0 1 . 1 . 1 4 . 4 / 3 01 9 2 . 1 6 8 . 1 0 . 0 / 2 41 9 2 . 1 6 8 . 2 0 . 0 / 2 41 9 2 . 1 6 8 . 3 0 . 0 / 2 41 9 2 . 1 6 8 . 4 0 . 0 / 2 41 9 2 . 1 6 8 . 5 . 0 / 3 01 9 2 . 1 6 8 . 5 . 4 / 3 01 9 2 . 1 6 8