【正文】 狀態(tài)。 NETWORK DESIGN 4 35 快速生成樹協(xié)議 快速生成樹協(xié)議是從生成樹協(xié)議發(fā)展而來，實現(xiàn)的基本思想一致； ? 快速生成樹具備生成樹的所有功能； ? 快速生成樹改進目的就是當網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，盡可能快的恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的連通性。 見右圖示。園區(qū)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，網(wǎng)管是很重要的部分，應(yīng)提供對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的維護、監(jiān)測入口。 園區(qū)網(wǎng)應(yīng)具有交換式骨干網(wǎng)，連接園區(qū)的各個大樓。 增加一條鏈路 分布層設(shè)備 接入層 交換機 服務(wù)器 接入層 交換機 接入層 交換機 服務(wù)器 增加一個后門 NETWORK DESIGN 4 26 園區(qū)網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的考慮 園區(qū)網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)具有低帶寬、小廣播域、冗余、鏡像服務(wù)器、擴展頻繁等特色。 原則二： 首先設(shè)計接入層，然后是分布層，最后才是核心層。增加一條鏈路的結(jié)果是使網(wǎng)絡(luò)增加了一個第 4層，它使延遲增加；所謂后門是指同一層設(shè)備之間的一個連接，它引起不可預(yù)知的路由選擇和交換。 NETWORK DESIGN 4 24 中國科大校園網(wǎng)主干示意圖 NETWORK DESIGN 4 25 層次化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計原則 原則一 ：控制網(wǎng)絡(luò)層次的加大，一般有三個層次就夠了，否則延遲加大。 ? 接入層：為用戶提供訪問互連網(wǎng)的能力。 ?分布層可以在高帶寬的接入層路由選擇協(xié)議和優(yōu)化的核心層路由選擇協(xié)議之間重新分發(fā)路由。選擇高速率、低延遲的路由器機作為主干設(shè)備，選擇冗余鏈路和冗余設(shè)備作為高可靠的保證。并且，網(wǎng)絡(luò)崩潰而重建路由的代價小得多。隨著鄰接路由器的增加，更新進程占用的帶寬和 CPU資源也隨之增加。 NETWORK DESIGN 4 22 ? 網(wǎng)狀拓撲結(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、維護難度大，升級困難的缺點也很郁悶。 公司總部 銷售公司 市區(qū)老廠 郊區(qū)工廠 平面環(huán)路拓撲 層次化拓撲 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)拓撲結(jié)構(gòu) 在局域網(wǎng)中使用層次化結(jié)構(gòu)，我們將 PC機和服務(wù)器連接到交換機上，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。如果流量分析顯示環(huán)路拓撲中相反方向的流量加大了，就應(yīng)該選擇層次化拓撲結(jié)構(gòu)了（下右圖）。這種結(jié)構(gòu)的特點是成本低。 NETWORK DESIGN 4 20 ? 平面廣域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu) 一般由連接成環(huán)路的幾個站點構(gòu)成。 ? 當可擴展性是主要目標時，推薦使用層次化拓撲結(jié)構(gòu)，因為它很容易擴展。當網(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。 ? 層次化設(shè)計的模塊化特性允許在層次結(jié)構(gòu)的每一層進行精確的容量規(guī)劃，以減少帶寬浪費。 ? 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。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)生負擔。限制了廣播流量。因為交換機以線纜速度進行數(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。缺點在于，成為性能瓶頸，一旦崩潰，整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓。堆疊式的主干設(shè)備可能是一臺交換機，也可能是一臺路由器。 這樣的組網(wǎng)既保證安全，又便于網(wǎng)絡(luò)管理。每個交換機端口都配置在 VLAN1和 VLAN2中。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。 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。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，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。 NETWORK DESIGN 4 16 ? 物理分割： 為消除交換機組網(wǎng)的廣播流過大的問題，可以用路由器將網(wǎng)絡(luò)進行物理劃分。原理是在每個指定的時間段內(nèi)，對通過交換機的廣播數(shù)據(jù)幀或多播數(shù)據(jù)幀進行計數(shù)，一旦達到計數(shù)門限，隨后的廣播幀或多播幀就不能通過交換機，除非從下一個時間段開始計數(shù)。 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)負荷陡增。 限制的方法是，設(shè)計部門工作組網(wǎng)絡(luò)時，組內(nèi)計算機數(shù)量不能過多。 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 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。 高端工作組交換機可以提供單個工作組交換機功能、先進的交換技術(shù)、寬裕的性能指標、模塊化的多種功能和升級能力。這些交換機組件提供包括以太網(wǎng)、 FDDI、 ATM的高速接口。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。如下圖示。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、維護方便的優(yōu)點更加突出。 ? 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，工作組交換機應(yīng)當應(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。因為此網(wǎng)卡對64字節(jié)數(shù)據(jù)幀能達到 148800 FPS的速率。例如，以太網(wǎng)中 5個 10 Mbps的交換機口以每秒 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)器的端的總負荷是 20200 FPS。 路由器實現(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 ? 交換機方案： 在交換環(huán)境中，一個廣播域被分成 4個獨立的 10Mbps的沖突域，給服務(wù)器分配了 10Mbps的接入，消除了這些接點之間的訪問競爭。 ? 缺點：和交換機相比，路由器價格更貴；算法復(fù)雜，時間代價更大。 ? 優(yōu)點：將一個大的廣播 /沖突域分解成了多個小型的廣播 /沖突域。要實現(xiàn)這一目標，網(wǎng)管就要判斷是安裝交換機還是路由器，以消除日益增長的服務(wù)器瓶頸。圖中只有兩個集線器，實際工作組可能包含 1020個集線器。 NETWORK DESIGN 4 10 下圖就是一個工作組環(huán)境。所謂工作組，就是共享計算機資源的用戶集合。 ? 用交換機和路由器劃分子網(wǎng)： ? 交換機工作在第二層，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)安全和控制單個廣播域內(nèi)的冗余 。 ? 知識重點 ? 網(wǎng)絡(luò)可用交換機和（或）路由器進行分割。本節(jié)主要說明這些設(shè)備如何協(xié)同工作的。 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)計必須指定連接 LAN各端或者跨區(qū)域的多個 LAN連接的設(shè)備類型。 ? 遠程接入：必須明確用戶需要的遠程接入方式。物理傳輸技術(shù)能持續(xù)可用嗎？信息蜂擁時，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。 ? 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。 ? 作出技術(shù)選擇。 ? 具有良好的適應(yīng)性和靈活性，這是技術(shù)層面的評價，主要考慮： ? 廣播（后臺）通信，網(wǎng)絡(luò)配置不當，會產(chǎn)生大量的后臺廣播； ? 連接類型，無連接與面向連接。Network Design 第四章 邏輯網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)學(xué)院 李藝 NETWORK D