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网络工程设计与实施 第三章 逻辑网络设计 本章要点 网络的拓扑结构设计 设备命名规则 IP地址规划 VLAN（虚拟局域网）的规划设计 局域网技术及设计 广域接入网技术及设计 3.1 网络的拓扑结构 网络拓扑结构设计主要是确定网络中所有的节点以什么方式相互连接。 优良的拓扑结构是网络稳定可靠运行的基础，对于同样数量、同样位置分布、同样用户类型的主机，采用不同的拓扑结构会得到不同的网络性能，因此，要进行科学的拓扑结构设计。 3.1.1 层次型网络结构设计 目前，网络拓扑结构设计遵循层次设计思想。国际上比较通行的拓扑结构设计方法是CISCO公司提出的三层结构设计法，每层的重点集中于特定的功能上，允许为每层选择适当的系统和功能，并且使特定的功能在各层中独立的体现。这三个关键层是：核心层、汇聚层和接入层。 1. 核心层网络结构设计 拓扑设计总结 对于大规模网络规划而言，分层拓扑结构是最有效的，它具有以下优势： 把一个大问题分解成几个小问题，从而容易解决； 将局部拓扑结构改变所产生的影响降至最小 ； 减少路由器必须存储和处理的数据量 ； 提供良好的路由聚合数据流收敛 。 校园网分层结构 3.1.2 网络冗余结构设计 冗余可以简单地理解为备用 为什么需要冗余? 网络中存在单点故障，即使是强壮的分层结构设计的网络也存在； 所谓单故障点是指其故障能导致隔离用户和服务的任意设备、设备上的接口或链接 ； 冗余提供备用链接以绕过那些故障点； 冗余还提供安全的方法以防止服务丢失 ； 如果缺乏恰当的规划和实施，冗余的链接和连接点会削弱网络的层次性和降低网络的稳定性； 如何进行冗余规划设计而不破坏网络的稳定性呢？首先的一点是要遵循两个要求； 冗余设计要求 只有在正常路径断掉时，才使用冗余路径，除非冗余路径用作平衡负载之用 一般不要将冗余路径用于负载平衡，否则当发生网络故障需要征用冗余路径时，网络由于负载失衡而产生不稳定性 如果设备或链路不是为数据通信规划的，就不要在其上传输数据 只要正常路径可用，就不要用备用链路来传输正常的数据 冗余在核心层、分布层、接入层三个层次上都可实现 常见的核心冗余规划 完全网状核心层规划，如图 在完全网状规划中，每个核心层路由器都与相关核心层路由器相连接，提供了最大的冗余可能性。 完全网状核心层规划的特点 多个到任意目的地的可用路径 正常情况下，到任意目的地要2跳 最坏的情况下，最大的跳数为4 常见的核心冗余规划（续一） 完全网状核心层规划的优点 提供了最大的冗余度和最少的跳数 完全网状核心层规划的缺点 采用完全网状结构的大型网络会产生过多的冗余路径 增加了核心层路由器选择最佳路径的计算量 加大了收敛的时间 常见的核心冗余规划（续二） 部分网状结构的核心层规划，如图所示 该方案是折衷了跳数、冗余和网络中路径数量的好方案 正常情况下，该网络中数据传输不会超过3跳。当部分网状结构的网络扩大后，相应的跳数依旧比较小 部分网状结构的缺点 某些路由协议不能很好地处理多点到多点的部分网状规划，因此在某些核心层里最好仍使用点到点的链接。 汇聚层冗余方法 双归接入核心层，如图所示 汇聚层路由器A通过连接到2个核心层路由器接入核心层 双归接入提供了非常好的冗余，当一个路由器或一个链接丢失时，不会削弱路由器后任何目的地的可到达性 双归接入的问题 其一是网络收敛速度问题，每个双归的汇聚层路由器可能增加一倍路径，因而降低收敛速度 其二是双归路由器“升级”问题如果路由器B和C之间的链接断了，双归路由器A就会升级到核心层，传输路由器B和C之间的数据。防止这个问题的方法是配置核心层路由器D 汇聚层冗余方法（续） 到其它分布层设备的冗余链接，如图所示 在分布层路由器之间安装链接来提供冗余 该方法的优点是明显的 缺点 核心层路由表的大小增加了一倍 路由器A和B可能“升级”到核心层 冗余路径可能替代正常核心层路径 分布层分支之间路由信息泄漏——分支里的路由器会通过冗余链接发布作为可到达目的地的另一分支中的目的地 接入层冗余 接入层面临许多与汇聚层层相同的问题 常见的接入层冗余方法也是双归。如图 环型、网状和部分网状 环型、网状和部分网状拓扑结构常用于同一层次之间的设备互联。 环型结构简单，管理方便，投资小，网络冗余性好，一般适用于各个节点相距较远且线路资源紧张的情况，适合小型网络。 网状或部分网状拓扑结构具有最小时延，最高的冗余度，但整个网络主次不分明，不便于管理和维护，适合小型网络或大型网络的核心部分。 混合组网 在同一个网络中，不同的层次之间通常采用不同的拓扑结构。 通常核心层采用网状