第2章 网络设计方法学

第2章网络设计方法学主讲：周艺华Email:[e-mail]北京工业大学软件学院主要内容2.1互联网分级三层模型的组成2.2园区网结构化设计模型2.3分级设计指导原则2.1互联网分级三层模型的组成互联网分级三层模型的组成：•由核心层、分布层和接入层组成。2.1.1.每层的功能1.核心层接入层分布层核心层Cloud站点B站点A站点C核心层拓扑主要功能：实现远程站点之间的优化传输。2.1.1.每层的功能建筑物2主干网核心层校园主干网分布层接入层三级模型的组成2.1.1.每层的功能•包括：提供冗余路径的能力，负载均衡、路由表快速收敛的能力。•数据包快速转发的能力，加权随机早检测机制的使用（避免拥塞的产生），基于边界网关协议的路由聚合（减少路由表信息，加快路由确定的时间）•核心层的实现：高速WAN技术如HSSI(高速串行)接口、ATM、T1/E1、T3/E3或帧中继来实现。2.1.1.每层的功能2.分布层•分布层包括主干网络及其所有连接的路由器。其主要功能是实现策略管理。校园主干网新闻服务器Web代理服务器分布层拓扑2.1.1.每层的功能•网络命名方式。•访问服务的安全性：如防火墙。•路由选择协议对网络通告的限制。（有些路由信息不允许通告到主干或其他网络）•分布层实现：各种快速LAN技术如：FDDI、快速以太网、千兆以太网、ATM等。3.接入层•又称为访问（accesslayer),将用户连接到局域网中，为用户提供本地访问网络服务。•其主要功能是将工作组与分布层连接起来。•接入层实现:各种局域网技术。2.1.1.每层的功能建筑物局域网接入层拓扑•用交换机连接各远程主机提供对分布层的远程访问或通过FDDI连接各主机提供对分布层的访问。2.1.2分级设计模型的优点1.可缩放性•功能本地化，很容易适应新技术的发展。只要用新技术替换相应的功能模块即可，不会影响到其他层。2.易于实现•每层的功能相对简单，容易实现。3.易于排除故障•因为每层的功能都是良好定义好了的，很容易定位引起故障的层，隔离相应网段，而不影响其他的层。2.1.2分级设计模型的优点4.可预测性•使用分级模型，可以独立的分析和监视每层的通信量及负载，也可以结合其他层分析网络的通信量及负载，很容易规划网络的增长。5.协议支持6.易于管理•一般在分布层安装网络管理工具，就可以实现有效的网络管理。2.1.3分层模型的变体核心WAN站点A站点B站点C一层设计：分布式设计模型1.一层设计——分布式2.1.3分层模型的变体•结构简单，具有易存活性，站点之间具有较低的带宽需求。•缺乏集中控制。•管理成本较大。2.一层设计——中心辐射式•服务器集中放置在一个中央区域，增强了对网络的集中控制，节省了管理成本。•服务器区域存在带宽瓶颈问题需要解决。•存在服务器区域的单点故障问题。2.1.3分层模型的变体核心WAN站点C中央站点站点A站点B一层设计：中心辐射式设计2.1.3分层模型的变体主干网VLAN1VLAN2VLAN3VLAN4建筑物1建筑物2二层设计3.二层设计2.1.3分层模型的变体4.冗余二层分级设计•为了提高远程访问网络的可靠性和主干网络的可靠性，在二层分级网络中，可分别在访问链路和主干链路分别使用链路冗余技术。如图所示：2.1.3分层模型的变体远程站点数据中心冗余以太网LAN连接冗余二层分级设计2.1.3分层模型的变体5.冗余广域网网段ISP1企业ISP1企业ISP1企业ISP1企业ISP2ISP2中等成本适用地理分散的公司ISP冗余无ISP冗余低成本2.2园区网络结构化设计模型园区网与互联网的设计目的是不同的，因此园区网的分级模型与广域网的分级模型是不同的。1.核心层：•园区网主干，主要目的：尽可能快的交换数据。•提供交换区块之间的连接。•提供到其他区块（如WAN）的访问。•实现：使用高端交换机。2.2园区网络结构化设计模型核心层分布层接入层工作组交换机带路由处理器的多层交换机高端交换机园区网分级模型2.2园区网络结构化设计模型2.分布层•对数据包进行处理。•VLAN管理：聚合与路由的能力。•部门级和工作组的接入。•广播域与组播域的设定。•介质转换：如双绞线－光纤。•安全的管理。•实现：带路由功能的交换机。2.2园区网络结构化设计模型3.接入层•主要功能：为最终用户提供网络接入。•采用共享带宽或交换带宽技术。•提供第2层技术，如基于MAC的VLAN成员资格审查和数据流过滤。•实现：工作组交换机，又称为桌面交换机。2.2园区网络结构化设计模型1楼2楼3楼4楼5楼6楼7楼整栋楼的总交换机相当于核心层每层楼的交换机相当于分布层每个房间的交换机相当于接入层……………..…………………….一栋楼三级结构化设计模型2.3分级设计的指导原则•选择最合适需求的分级模型:如园区网还是广域网。•不要使网络的各层总是完全网状的：一般核心层是网状的。•尽量控制层次化网络拓扑的直径，即层数，大多数情况下，有核心层、分布层和接入层就够了。•不要把终端工作站安装在主干网上：会影响通信量的管理和带宽设计。•接入层也应该保持对网络拓扑结构的严格控制，不增加链接或后门。•通常把80％的通信量控制在本地工作组内部，从而使LAN运行良好。2.3分级设计的指导原则核心层校园主干网分布层接入层接入层的链接或后门链接后门小结