【正文】 行的部分， ISL 負(fù)責(zé)傳輸不同 VLAN 之間的信息。圖 2 展示了三個 VLAN，分別Cisco 多層交換園區(qū)網(wǎng)設(shè)計模型 // 第 5 頁 mmxcf 譯 是 Pink、 Purple 和 Green，每種顏色代表一個工作組，也表示一個邏輯子網(wǎng)： Pink = Purple = Green = 圖 2 ：虛擬局域網(wǎng) VLAN 技術(shù) 支持園區(qū)在范圍內(nèi)實現(xiàn) VLAN 的一個技術(shù)是 VLAN 關(guān)聯(lián) (trunk)。 虛擬局域網(wǎng) VLAN 和仿真局域網(wǎng) LANE 在園區(qū)網(wǎng)中跨網(wǎng)段交換的實現(xiàn)方法是 VLAN 技術(shù)。 多層交換 多層交換指的是“一次路由，然后交換”，它可以根據(jù) MAC 地址、 IP 地址、協(xié)議和端口號進(jìn)行交換。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。 Cisco 的路由器可以用擴(kuò)展訪問列表來控制數(shù)據(jù)傳輸，也可用 NetFlow 交換模式進(jìn)行流量計算。 第四層交換 第四層交換指的是在硬件路由的基礎(chǔ)上再加上應(yīng)用程序的功能。路由交換模塊 RSM 是一個由 IOS 支持的和 Cisco7500 系列一樣的RSP2 引擎。 Catalyst 系列交換機(jī)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(jī)是跟標(biāo)準(zhǔn)相兼容的，可以把它當(dāng)作高速路由器連到網(wǎng)絡(luò)外部的設(shè)備上。在園區(qū)網(wǎng)設(shè)計中，第三層交換機(jī)可以依靠協(xié)議、接口和特殊功能的支持來代替路由器，支持標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)包頭并改寫 TTL 值的第三層交換模式叫逐包轉(zhuǎn)發(fā)模式。廣播也影響著主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)， STP 限制、收斂速度慢和冗余鏈路封閉的問題仍然存在。交換機(jī)可以使網(wǎng)絡(luò)設(shè)計在每 個網(wǎng)段上提供更多的主機(jī)數(shù)，使一個完整的園區(qū)網(wǎng)方案中包含更少的邏輯網(wǎng)絡(luò)或者物理網(wǎng)絡(luò)。如今，在園區(qū)網(wǎng)的設(shè)計中，集線器通常被交換機(jī)取代。從一個建筑物的終端主機(jī)到另一建筑物的終端主機(jī)的路由跳數(shù)一般只有 2 跳，從終端主機(jī)到 FDDI 主干一般只有 1 跳。 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(xiàn)鏈路負(fù)載平衡 在網(wǎng)絡(luò)之間使用最小開銷路經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化時進(jìn)行快速收斂 匯總路由信息 為了控制廣播數(shù)據(jù)， Cisco 的路由器提供了許多增值功能來提高園區(qū)網(wǎng)的可管理性和可伸縮性，這些功能是 IOS 的特性，現(xiàn)在幾乎所有 Cisco 的路由器和交換機(jī)上都有。路Cisco 多層交換園區(qū)網(wǎng)設(shè)計模型 // 第 3 頁 mmxcf 譯 由器是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址而不是物理地址來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的。 當(dāng)設(shè)計橋接網(wǎng)的時候，每個橋接網(wǎng)段就相當(dāng)于一個工作組，工作組服務(wù)器和客戶機(jī)一樣被放在同一個網(wǎng)段中，使大部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸在本地網(wǎng)段中，這就是遵循 80/20 原則。生成樹協(xié)議 STP 的開發(fā)避免了數(shù)據(jù)回路。 當(dāng)一個碰撞域上的數(shù)據(jù)傳輸變得非常擁擠時，就應(yīng)該加入一個網(wǎng)橋，網(wǎng)橋是一個存 儲轉(zhuǎn)發(fā)型的數(shù)據(jù)包交換機(jī)，他把整個網(wǎng)絡(luò)分成若干個碰撞域，來減小數(shù)據(jù)包的碰撞，增加傳輸效率。在這樣的網(wǎng)絡(luò)中，所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備共享半雙工的 10M 可用以太網(wǎng)帶寬。 目 錄 園區(qū)網(wǎng)設(shè)計考慮因素 ?????????????????????? 2 網(wǎng)絡(luò)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(wǎng) VLAN 和仿真局域網(wǎng) LANE???????????? 4 園區(qū)網(wǎng)設(shè)計的參考模型 ????????????????????? 5 Hub 和路由器模型????????????????????? 5 園區(qū)網(wǎng) 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(fù)載平衡?????????????????????? 9 帶寬升級????????????????????????? 12 核心層策略???????????????????????? 13 定位服務(wù)器???????????????????????? 14 ATM / LANE 主干????????????????????? 14 I P 多播訪問 ??????????????????????? 16 Cisco 多層交換園區(qū)網(wǎng)設(shè)計模型 // 第 2 頁 mmxcf 譯 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(xiàn)多層設(shè)計模型 ??????????????????? 20 以太網(wǎng)主干???????????????????????? 20 服務(wù)器配置???????????????????????? 26 ATM LANE 主干????????????????????? 27 小結(jié)： ?????????????????????????? 34 園區(qū)網(wǎng)設(shè)計考慮因素 平面橋接網(wǎng) 最早的園區(qū)網(wǎng)被認(rèn)為是在單一局域網(wǎng)上添加了多個新用戶而形成的。多層交換保持現(xiàn)有的尋址方式，容易遷移， Uplink Fast 通道和 HSRP 協(xié)議提供冗余和快速收斂。 不管是用以太網(wǎng)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(shè)計使園區(qū)網(wǎng)的實現(xiàn)變得非常容易，排錯也簡單，因為多層交換的設(shè)計是模塊化的，所以可以根據(jù)建筑物模塊的增加來進(jìn)行升級。Cisco 多層交換園區(qū)網(wǎng)設(shè)計模型 // 第 1 頁 mmxcf 譯 Cisco 多層交換園區(qū)網(wǎng)設(shè)計模型 概述 本文首先闡述如何使用多層交換機(jī)構(gòu)建園區(qū)網(wǎng)，然后詳細(xì)講解多層交換網(wǎng)的設(shè)計要點。一般來說，使用分級設(shè)計的多層交換網(wǎng)絡(luò)能夠使網(wǎng)絡(luò)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。第三層的作用可以讓廣播數(shù)據(jù)限制在核心交換網(wǎng)之外，并能通過 OSPF 和 EIGRP 協(xié)議在主干網(wǎng)上實現(xiàn)鏈 路負(fù)載平衡功能。帶寬升級可以從以太網(wǎng)到快速以太通道、千兆以太網(wǎng)到千兆以太通道，多層模塊支持各種現(xiàn)有的協(xié)議。這樣的 LAN 是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過物理或邏輯線路連在一起構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。這時，整個網(wǎng)絡(luò)是一個碰撞域，因為所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以偵聽到網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，會產(chǎn)生數(shù)據(jù)包沖突，因此就引進(jìn) CSMA/CD碰撞檢測機(jī)制來規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)橋不會隔離網(wǎng)端上的廣播、多播和組播數(shù)據(jù)，就是說，整個園區(qū)網(wǎng)所有橋接網(wǎng)絡(luò)是一個單一廣播域。 下面是 STP 廣播域的主要特征： 冗余鏈路被封鎖不能傳輸數(shù)據(jù) 不同節(jié)點之間存在非理想路經(jīng) STP收斂通常需要 40到 50 秒 在第二層傳輸?shù)膹V播數(shù)據(jù)會中斷所有的主機(jī) 在第二層產(chǎn)生的廣播風(fēng)暴會影響到整個域的主機(jī) 隔離故障非常困難 網(wǎng)絡(luò)安全沒有保障 理論上，廣播數(shù)據(jù)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(gòu)的園區(qū)網(wǎng)會隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)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(wǎng)絡(luò)的癱瘓。 尋址能力和伸縮能力 路由器是一個用來構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的包交換機(jī)，負(fù)責(zé)在不同的廣播域之間傳輸數(shù)據(jù)?；ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)的可伸縮性比橋接的網(wǎng)絡(luò)要好，因為路由器可以對網(wǎng)絡(luò)地址進(jìn)行總結(jié)，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。 IOS軟件的功能對每個協(xié)議都有特別的支持，它們包括： TCP/IP AppleTalk DEC Novell IPX IBM SNA、 DLSw、 APPN 在園區(qū)網(wǎng)中，從一端到另一端的路由跳數(shù)被稱為網(wǎng)絡(luò)直徑，給園區(qū)網(wǎng)設(shè)計定義直徑是需要有豐富的經(jīng)驗的，這就要用到分層設(shè)計模型，圖 1 展示的就是一個路由器 HUB 結(jié)構(gòu)的典型設(shè)計。 圖 1 ：用路由器和 HUB 組成的傳統(tǒng)園區(qū)網(wǎng) 第二層交換 第二層交換是基于硬件設(shè)備的橋接，數(shù)據(jù)幀的發(fā)送是由專門的硬件來解決，通常是使用ASIC 芯片。 Cisco 多層交換園區(qū)網(wǎng)設(shè)計模型 // 第 4 頁 mmxcf 譯 交換機(jī)與集線器相比，它的優(yōu)點是非常突出的，試想，一個有 100 人的工作組使用集線器共享一個半雙工的 10M 網(wǎng)段，那么平均每個人只有分配到 100K 左右的帶寬，如果是用全雙工的交換機(jī)的話，那么每端口的帶寬是 20M，相差甚大，但服務(wù)器的端口就成了瓶頸。然而，交換機(jī)也和網(wǎng)橋一樣有他們共同的局限性，網(wǎng)絡(luò)的廣播數(shù)據(jù)還是會隨著網(wǎng)段上主機(jī)數(shù)目的增加而增加。 第三層交換 第三層交換的實質(zhì)是基于硬件的路由，數(shù)據(jù)包的發(fā)送也是通過 ASIC芯片來完成的。 高檔的 Layer 3 交換機(jī)的實現(xiàn)方法因生產(chǎn)廠家而異， Cisco 的 12020千兆交換路由器是以線速率實現(xiàn)包的快速轉(zhuǎn)發(fā)的。 Cisco 的第三層交換機(jī)在 Catalyst 的基礎(chǔ)上結(jié)合了 IOS 提供的多協(xié)議支持功能和基于第三層硬件交換的技術(shù)。 NetFlow 卡 是一個用來在 Catalyst5000 的超級引擎 上升級的功能子卡，基于硬件的第三層交換機(jī)就是通過在 NetFlow 功能卡上的 ASIC 芯片來實現(xiàn)包交換的。在 TCP 或 UDP 數(shù)據(jù)流中，應(yīng)用請求被編碼成端口號放在數(shù)據(jù)報的頭部。 Catalyst 系列的交換機(jī)可以在第三層交換和第四層交換之間自由切換，當(dāng)它被用作第三層交換的時候， NetFlow 功能卡通過目標(biāo) IP 地址來區(qū)別數(shù)據(jù)流量，當(dāng)它被用作第四層交換的時 候， NetFlow 功能卡是通過原 IP 地址、目標(biāo) IP 地址、原端口號和目標(biāo)端口號來區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)流量的。如果是要通過應(yīng)用程序來進(jìn)行流量控制就選擇第四層交換，如果是要通過應(yīng)用程序進(jìn)行流量統(tǒng)計就使用第三層交換。在高性能的網(wǎng)絡(luò)中，這種技術(shù)被廣泛采用。一個 VLAN 是 從物理網(wǎng)絡(luò)布局獨立出來的邏輯網(wǎng)絡(luò)，可以跨交換機(jī)組成一個 VLAN，每一個 VLAN 是一個獨立的廣播域，功能和一個擴(kuò)展橋接網(wǎng)段相似， STP 通常在交換機(jī)之間起作用。 VLAN 關(guān)聯(lián)使得在兩個交換機(jī)之間可以傳輸多個邏輯網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，交換機(jī)和路由器的 VLAN 關(guān)聯(lián)只須連接一條網(wǎng)線。 ISL、 和 都是用來在 VLAN 之間互相通信 的標(biāo)記協(xié)議，所謂標(biāo)記就是在VLAN 之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀頭部添加了一個整數(shù)值，用來區(qū)別不同的 VLAN。在圖 2中，交換機(jī) B 和交換機(jī) C作為 LANE 的 LEC 客戶身份連接三個 VLAN，使他們能夠通過 ATM 主干相互通訊。 ATM LANE 仿效以太網(wǎng)，在面向連接的 ATM中廣播協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)中圖中沒有列出 LANE配置服務(wù)器 LECS、 LANE 服務(wù)器 LES 和未知廣播服務(wù)器 BUS，他們的作用是使 LANE 工作的更像以太網(wǎng) LAN，在 Cisco LightStream10 Catelyst5000 的 LANE 卡和有 ATM接口的路由器都支持這些功能。圖 2 中，在 VLAN Green 中的客戶機(jī) Z 不能和 VLAN Pink 中的服務(wù)器 Y 相互通信，因為在兩個 VLAN 中沒由路由器提供服務(wù)，在后面的章節(jié)中，我們 會講到使用 LANE技術(shù)來實現(xiàn)它們之間的通信。在分布層中，路由器的作用是控制廣播數(shù)據(jù)和對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分段。幾個 HUB 也可以通過橋接而組成一個子網(wǎng)。分布層是訪問層跟核心層的分界線，分布層的路由 器對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分段，并隔離廣播域，這樣的設(shè)計易于管理、易于排錯，被廣泛采用，并能運行各種不同的協(xié)議如 Novell IPX、 AppleTalk 和 DEC 等。第 3 層的包轉(zhuǎn)發(fā)由所有路由器共同來完成。 園區(qū)的 VLAN 模 型 圖 3 展示了一個傳統(tǒng)的園區(qū) VLAN 設(shè)計，交換機(jī)被用在訪問層、核心層和分布層，紅、綠、藍(lán)、紫代表四個工作組，分布在幾個訪問層交換機(jī)之間。幾個工作組的企業(yè)服務(wù)器被放在路由器的后面，用黑色線條來標(biāo)明。可以用幾個這樣的路由器來分擔(dān)數(shù)據(jù)處理任務(wù)，從而可以減少應(yīng)路由器引起的瓶頸問題，還可以增加冗余鏈路。 園區(qū)網(wǎng)設(shè)計嚴(yán)格遵守 80/20 規(guī)則，如果有 80%的網(wǎng)絡(luò)傳輸在本網(wǎng)段上，那么在第二層上將會有 20%的網(wǎng)絡(luò)傳輸從客戶機(jī)到工作組服務(wù)器，然而要是有 90%的通信量在客戶機(jī)和企業(yè)服務(wù)器之間的話，那么獨臂路由器將要承擔(dān) 90%的通信量，這樣的網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能和擴(kuò)展性能會被 STP 的局限性所限制。園區(qū)網(wǎng) VLAN 模型為跨建筑物的邏輯網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置帶來了很大的方便，分布在不同樓層或建筑的同一工作組可Cisco 多層交換園區(qū)網(wǎng)設(shè)計模型 // 第 7 頁 mmxcf 譯 以通過 VLAN 來連接， Cisco 的解決方案是通過 VLAN 成員配置服務(wù)器（ VMPS）和 VLAN關(guān)聯(lián)協(xié)議（ VTP）來實現(xiàn) VLAN 的創(chuàng)建。 圖 4：具有多層交換功能的園區(qū)