第二章 网络规划与设计
随着网络建设的需求不断增多，网络建设的总体思路及如何总体设计工作蓝图，已经是搞好网络建设的核心任务。进行网络的总体设计：首先，进行对象研究和需求调查，弄清用户的性质、任务和改革发展的特点，对网络 环境进行准确的描述，明确系统建设的需求和条件；其次，在应用需求分析的基础上，确定不同网络Intranet服务类型，进而确定系统建设的具体目标，包括网络设施、站点设置、开发应用和管理等方面的目标；第三，确定网络拓扑结构和功能，根据应用需求、建设目标和主要建筑分布特点，进行系统分析和设计；第四，确定技术设计的原则要求，如在技术选型、布线设计、设备选择、软件配置等方面的标准和要求 ；第五，规划网络建设的实施步骤。
建设一个优秀的网络对每个企业来说都有不是一件容易的事情，都有要经过周密的论证、谨慎 的决策和紧张的施工，而对网络有一个明晰地、有层次地设计，都能让网络建设事半功倍。本章我们将细致讲解如何用层次化的理念来设计一个网络。
2.1 网络拓扑层次化结构设计
目前，大型骨干网的设计普遍采用三层结构模型，如图2-1所示。这个三层结构模型将骨干网的逻辑结构划分为三个层次，即核心层、汇聚层和接入层，每个层次都有其特定的功能。
图2-1三层结构模型
层次化网络拓扑由不同的层组成，它能让特定的功能和应用于在不同的层面上分别执行。为获得最大的效能、完成特殊的目的，每个网络组件都被仔细安置在分层设计的网络中。路由器、交换机和集线器在选取择路由及发布数据和报文信息方面都有扮演着特定的角色。在层次化设计中，每一层都有 不同的用途，并且 通过与其他层面协调工作带来最高的网络性能。如今大多数网络都使用层次化网络拓设计。到少是部分地采用分层设计。随着技术的发展和日趋势复0的网络环境，真正的层次化设计可能是不常见的，但仍值得我们向这方面努力。
2.1.1层次化网络拓扑设计的描述
层次化网络设计在互联网络组件的通信中引入了三个关键层的概念，这三个层次分别是：核心层（Core Layer）、汇聚层(Distribution Layer)和接入层(Access Layer)，见图2-2
和图
2-3。核心层为网络提供了骨干组件或高速交换组件。在纯粹的分层设计中，核心层只完成数据交换的特殊任务。汇聚层是核心 层和终端用户接入层的分界面。汇聚层网络组件完成了数据包处理、过滤、寻址、策略增强和其他数据处理的任务。接入层使终端用户能接入网络。同时优先级设定和带宽交换等优化网络资源的设置也在接入层完成。
随着商务需求的增长和新技术的涌现，模块化的思想在网络设计中显得更加重要。现今的网络日趋复杂，并随着技术的进步而飞速发展。只有依靠模块化，分层设计的网络 才能减少网络组件临时变化造成的影响。这意味着，不会出现平面型网络设计所面临的困境，整个网络也不会因此受到影响。当设计需要时，路由器、交换机和其他网络互联设备能被子方便的引入。层次化网络设计能适应网络规模的不断扩展。
规模扩展能力允许网络在极小的变动下，向现有的网络中加入新的组件及应用。层次化设计的一个重要优点就是在现有技术投资历下，任何规模的网络都能融进新的商务要求。由于网络设计的复杂性和规模，分层网络中使用的路由协议必须能将路由更新报文快速聚合，并且仅需为此付出较低的处理能力。多数新的路由协计都是为层次化拓扑所设计的，只需要较少的资源来维护当前的网络路由表。
图2-2 基于交换的层次结构
图2-3基于路由的层次结构
2.1.2 层次化结构设计中各层的特点
1．核心层
核心层是网络的高速交换主干，对协调通信至关重要。核心层有以下特征：
（1） 提供高可靠性；
（2） 提供冗余链路；
（3） 提供故障隔离；
（4） 迅速适应升级；
（5） 提供较少的滞后和好的可管理性；
（6） 避免由滤波器或其他处理引起的慢包操作；
（7） 有有限和一致的直径。
注意：当在网络中使用权用路由器时，从边界到边界，路由器的跳（hop）数称为直径（diameter）。正如所提到的，良好的习惯是在层次网络里有约束直径的设计。此意味着从任一末端站点通过主干到另一末端站点，都将有相同的跳（hop）数。从任一末端点到主干上的服务器的距离也是一致的。
互联网络的直径限制提供了可预计的性能，也易于进行故障诊断。汇聚层路由器和客户LAN能增加到层次模型中，而不会增加直径，因为二者都不会影响现有的末端点如何通信。
2．汇聚层
网络的汇聚层是网络的接入层和核心层之间的分界点。接入层有许多任务，包括以下功能的实现：
（1）策略（例如，要保证从特定网络发送的流量从一个接口转发，另一个接口转发）；
（2）安全；
（3）部门或工作组及访问；
（4）广播／多播域的定义；
（5）虚拟LAN(VLAN)之间的路由选择；
（6）介质翻译（例如，在Ethernet和令牌环之间）；
（7）在路由选择域之间重分布（redistribution例如，在两个不同路由协议之间）；
（8）在静态和动态路由选择协议之间的划分。
3. 接入层
接入层为用户提供对网络中的本地网段（segment）的访问。在校园环境里的交换和共享带宽LAN体现接入层的特点。
（1） 对汇聚层的访问控制和策略进行支持；
（2） 建立独立的冲突域；
（3） 建立工作组与汇聚层的连接。
2.1.3 层次化网络设计模型的优点
层次化网络设计模型具有以下各种优点：
（1） 可扩展性。由于分层设计的网络采用模块化设计，路由器、交换机和其他网
络互联设备能在需要时方便地加到网络组件中。
（2） 高可用性。冗余、备用路径、优化、协调、过滤和其他网络处理使得层次化
具有整体的高可用性。
（3） 低时性。由于路由器隔离了广播域，同时存在多个交换和路由选择路径，数
据流能快速传送，而且只有非常低的时延。
（4） 故障隔离。使用层次化设计易于实现故障隔离。模块设计能通过合理的问题
解决和组件分离方法加快故障的排除。
（5） 模块化。分层网络的模块化设计让每个组件都能完成互联网络中的特定功能，
因而可以增强系统的性能，使网络管理易于实现并提高网络管理的组织能力。
（6） 高投资回报。通过系统优化及改变数据交换路径和路由路径，可在分层网络
中提高带宽利用率。
（7） 网络管理。如果建立的网络高效而完善，则对网络组件的管理更容易实现化
程度较高。这将大大地节省雇佣员工和人员培训的费用。
层次化结构设计也有一些缺点：出于对冗余能力的考虑和要采用特殊的交换设备，层次化网络的初次投资要明显高于平面型网络建设的费用。正是由于分层设计的高额投资，认真选择路由协议、网络组件和处理步骤就显得极为重要。
2.2 实际校园网拓扑示例
如图2-4所示，大家可以看到这是一个很典型的校园网的设计拓扑。核心层的设备采用的是RG-S6800或RG-S6806。汇聚层的设备采用的是STAR-S3550-2448。接入层采用RG——S2126G/50G系列交换机，并采用了堆叠。
图2-4 典型校园网拓扑的设计
第二章 网络规划与设计
随着网络建设的需求不断增多，网络建设的总体思路及如何总体设计工作蓝图，已经是搞好网络建设的核心任务。进行网络的总体设计：首先，进行对象研究和需求调查，弄清用户的性质、任务和改革发展的特点，对网络 环境进行准确的描述，明确系统建设的需求和条件；其次，在应用需求分析的基础上，确定不同网络Intranet服务类型，进而确定系统建设的具体目标，包括网络设施、站点设置、开发应用和管理等方面的目标；第三，确定网络拓扑结构和功能，根据应用需求、建设目标和主要建筑分布特点，进行系统分析和设计；第四，确定技术设计的原则要求，如在技术选型、布线设计、设备选择、软件配置等方面的标准和要求 ；第五，规划网络建设的实施步骤。
建设一个优秀的网络对每个企业来说都有不是一件容易的事情，都有要经过周密的论证、谨慎 的决策和紧张的施工，而对网络有一个明晰地、有层次地设计，都能让网络建设事半功倍。本章我们将细致讲解如何用层次化的理念来设计一个网络。
2.1 网络拓扑层次化结构设计
目前，大型骨干网的设计普遍采用三层结构模型，如图2-1所示。这个三层结构模型将骨干网的逻辑结构划分为三个层次，即核心层、汇聚层和接入层，每个层次都有其特定的功能。
图2-1三层结构模型
层次化网络拓扑由不同的层组成，它能让特定的功能和应用于在不同的层面上分别执行。为获得最大的效能、完成特殊的目的，每个网络组件都被仔细安置在分层设计的网络中。路由器、交换机和集线器在选取择路由及发布数据和报文信息方面都有扮演着特定的角色。在层次化设计中，每一层都有 不同的用途，并且 通过与其他层面协调工作带来最高的网络性能。如今大多数网络都使用层次化网络拓设计。到少是部分地采用分层设计。随着技术的发展和日趋势复0的网络环境，真正的层次化设计可能是不常见的，但仍值得我们向这方面努力。
2.1.1层次化网络拓扑设计的描述
层次化网络设计在互联网络组件的通信中引入了三个关键层的概念，这三个层次分别是：核心层（Core Layer）、汇聚层(Distribution Layer)和接入层(Access Layer)，见图2-2
和图
2-3。核心层为网络提供了骨干组件或高速交换组件。在纯粹的分层设计中，核心层只完成数据交换的特殊任务。汇聚层是核心 层和终端用户接入层的分界面。汇聚层网络组件完成了数据包处理、过滤、寻址、策略增强和其他数据处理的任务。接入层使终端用户能接入网络。同时优先级设定和带宽交换等优化网络资源的设置也在接入层完成。
随着商务需求的增长和新技术的涌现，模块化的思想在网络设计中显得更加重要。现今的网络日趋复杂，并随着技术的进步而飞速发展。只有依靠模块化，分层设计的网络 才能减少网络组件临时变化造成的影响。这意味着，不会出现平面型网络设计所面临的困境，整个网络也不会因此受到影响。当设计需要时，路由器、交换机和其他网络互联设备能被子方便的引入。层次化网络设计能适应网络规模的不断扩展。
规模扩展能力允许网络在极小的变动下，向现有的网络中加入新的组件及应用。层次化设计的一个重要优点就是在现有技术投资历下，任何规模的网络都能融进新的商务要求。由于网络设计的复杂性和规模，分层网络中使用的路由协议必须能将路由更新报文快速聚合，并且仅需为此付出较低的处理能力。多数新的路由协计都是为层次化拓扑所设计的，只需要较少的资源来维护当前的网络路由表。
图2-2 基于交换的层次结构
图2-3基于路由的层次结构
2.1.2 层次化结构设计中各层的特点
1．核心层
核心层是网络的高速交换主干，对协调通信至关重要。核心层有以下特征：
（1） 提供高可靠性；
（2） 提供冗余链路；
（3） 提供故障隔离；
（4） 迅速适应升级；
（5） 提供较少的滞后和好的可管理性；
（6） 避免由滤波器或其他处理引起的慢包操作；
（7） 有有限和一致的直径。
注意：当在网络中使用权用路由器时，从边界到边界，路由器的跳（hop）数称为直径（diameter）。正如所提到的，良好的习惯是在层次网络里有约束直径的设计。此意味着从任一末端站点通过主干到另一末端站点，都将有相同的跳（hop）数。从任一末端点到主干上的服务器的距离也是一致的。
互联网络的直径限制提供了可预计的性能，也易于进行故障诊断。汇聚层路由器和客户LAN能增加到层次模型中，而不会增加直径，因为二者都不会影响现有的末端点如何通信。
2．汇聚层
网络的汇聚层是网络的接入层和核心层之间的分界点。接入层有许多任务，包括以下功能的实现：
（1）策略（例如，要保证从特定网络发送的流量从一个接口转发，另一个接口转发）；
（2）安全；
（3）部门或工作组及访问；
（4）广播／多播域的定义；
（5）虚拟LAN(VLAN)之间的路由选择；
（6）介质翻译（例如，在Ethernet和令牌环之间）；
（7）在路由选择域之间重分布（redistribution例如，在两个不同路由协议之间）；
（8）在静态和动态路由选择协议之间的划分。
3. 接入层
接入层为用户提供对网络中的本地网段（segment）的访问。在校园环境里的交换和共享带宽LAN体现接入层的特点。
（1） 对汇聚层的访问控制和策略进行支持；
（2） 建立独立的冲突域；
（3） 建立工作组与汇聚层的连接。
2.1.3 层次化网络设计模型的优点
层次化网络设计模型具有以下各种优点：
（1） 可扩展性。由于分层设计的网络采用模块化设计，路由器、交换机和其他网
络互联设备能在需要时方便地加到网络组件中。
（2） 高可用性。冗余、备用路径、优化、协调、过滤和其他网络处理使得层次化
具有整体的高可用性。
（3） 低时性。由于路由器隔离了广播域，同时存在多个交换和路由选择路径，数
据流能快速传送，而且只有非常低的时延。
（4） 故障隔离。使用层次化设计易于实现故障隔离。模块设计能通过合理的问题
解决和组件分离方法加快故障的排除。
（5） 模块化。分层网络的模块化设计让每个组件都能完成互联网络中的特定功能，
因而可以增强系统的性能，使网络管理易于实现并提高网络管理的组织能力。
（6） 高投资回报。通过系统优化及改变数据交换路径和路由路径，可在分层网络
中提高带宽利用率。
（7） 网络管理。如果建立的网络高效而完善，则对网络组件的管理更容易实现化
程度较高。这将大大地节省雇佣员工和人员培训的费用。
层次化结构设计也有一些缺点：出于对冗余能力的考虑和要采用特殊的交换设备，层次化网络的初次投资要明显高于平面型网络建设的费用。正是由于分层设计的高额投资，认真选择路由协议、网络组件和处理步骤就显得极为重要。
2.2 实际校园网拓扑示例
如图2-4所示，大家可以看到这是一个很典型的校园网的设计拓扑。核心层的设备采用的是RG-S6800或RG-S6806。汇聚层的设备采用的是STAR-S3550-2448。接入层采用RG——S2126G/50G系列交换机，并采用了堆叠。
图2-4 典型校园网拓扑的设计