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1.1.4 网络设计的综合考虑

2007-06-27 13:17 王达 电子工业出版社 字号:T | T
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《网络工程师必读:网络系统设计》一书从网络系统设计角度全面介绍了整个网络系统设计的思路和方法,本节是网络设计的综合考虑。

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1.1.4 网络设计的综合考虑
在本章前面就说到,网络系统的设计考虑非常多,可以涉及到网络系统中所有软、硬件系统的方方面面。当然在设计之初我们没有必要深入在具体设备和应用,而首先应从宏观方面确定一些主要方面。从宏观方面来说,在企业网络系统设计之初,首先需要结实合考虑以下几个主面方面:
网络通信协议考虑
这里所说的网络通信协议选择包括局域网和广域网两个范畴,在局域网中其实没有太多的可选择余地,因为目前的局域网系统(包括Windows系统、Linux系统和UNIX系统等)基本上都是基于TCP/IP协议的,所以只需选择TCP/IP协议即可。在以前的局域网系统中NetWare操作系统支持的是IPX/SPX协议,但现在基本上不用这一操作系统了。在广域网中,网络通信协议的选择余地就大许多,这也给广域网系统设计带来一定的困难。
在广域网系统中可选择的通信协议决定于具体的接入网和交换网类型,如Modem拨号的PPP协议、ISDN的LAPD,ADSL的PPPoE和PPPoA,分组交换网中的X.25、HDLC,帧中继的LAPF,ATM的ALL5等。另外,对于路由器之类网络边界设备,还需要充分考虑到路由器所支持的路由协议和安全防御功能,这些都在相当程度上决定了路由器的性能和应用。
网络规模和网络结构考虑
网络规模在相当大程度上决定了以后具体网络设计中所采取的技术和设备,因为不同规模的网络对网络技术的采用、网络拓扑结构的配置、IP地址的分配和设备的选择都有不同要求。如只有几十个用户以内的小型网络,可以只选用普通的快速以太网,普通的C类局域网专用IP地址网段(192.168.0.0~192168.255.255),两层结构的星型以太网拓扑结构,以及普通的二层快速以太网设备即可,如图1-1所示。这样一方面,可以满足网络应用需求,另一方面可以节省大笔的网络组建投资。当然这些二层设备即使在将来网络升级了,仍可以得到继续使用,保护了用户的以往设备投资。

 
图1-1 典型小型办公室网络拓扑结构
对于这类小型网络,广域网的连接需求通常比较简单,就是宽带互联网连接,所以所采用的广域连接方法也主要是诸如代理服务器共享、网关服务器共享和宽带路由器(包括有线和WLAN无线宽带路由器两种)等主要共享方式。如果采用的是宽带路由器共享方式,宽带路由器通常是连接在核心交换机的一个普通端口即可。
这类小型办公室网络的具体方案将在本书第八章介绍。
而如果用户数在100~254之间(属中小型网络),在技术上就要提升一个档次了。至少要在核心层(也可称“骨干层”)采用千兆以太网技术,以确保总体网络性能;网络拓扑结构也要达到3层;网络设备中的核心交换机也最好要采用支持千兆以太网技术,并且是可管理的网管型交换机,最好是三层交换机。典型网络拓扑结构如图1-2所示。IP地址也可采用单网段的上述C类局域网专用地址。当然在需要时,也可以根据子网掩码重新划分子网。当然也可以根据各种VLAN划分方式配置多个VLAN组。
这类中小型网络的广域网连接需求就比100节点以内的小型办公室网络的要高,所以通常不是选择宽带路由器,更不会是像代理服务器、网关服务器这类软件共享方式,而是要选择边界路由器来与外网连接了。这里的外网可能不仅指常见的互联网,还可能包括集团公司的分支机构、供应商、合作伙伴等其他公司专用网络,互联后就可以组成广域网络。这类小型企业的边界路由器通常需要支持多种WAN连接方式,如ISDN、ADSL、HDSL、FR、VPN(虚拟专用网)等。
这类小型企业网络的具体方案也将在本书的第八章介绍。
图1-2 典型中小型网络拓扑结构
如果网络用户数在254个以上(属大中型网络),单个C类局域网专用IP地址网段不能满足用户需求了。此时就有多种选择了,既可以仍采用免费的C类局域网专用IP地址网段的地址,此时就需要用到多个不同网段了,中间节点路由器或三层交换机连接,如图1-3所示。
图1-3  多子网互联拓扑结构示例
在图中核心层交换机采用的是双端口(下级的每台交换机都与第台核心交换机连接)冗余连接方式,这样可以起到负载均衡和容错功能,一旦某台核心交换机失效,另一台冗余连接的核心交换机就可担当起原来全部的负荷,使网络继续保持连通,直到失效交换机修复。
当然在这类大型网络中也可采用B类,甚至A类IP地址中可用于专用网的IP地址(B类地址中用于专用网络的IP地址段为172.18.0.1~172.31.255.254,A类地址中用于专用网络的IP地址段为10.0.0.1~10.255.255.254)。但为了便于管理,可能仍会划分多个子网,或者VLAN组,各子网或者VLAN组的连接同样需要用到中间节点路由器,或者三层交换机连接起来,以提供必要的网络互访功能。此时的拓扑结构就会更复杂了,虽然网络层次可能仍只有三层,但每一层所用的交换机设备可能非常多。网络设备肯定要有千兆,或者万兆的核心设备。
对于254节点以上的大中型企业网络,广域网连接更是基于边界路由器了,这些路由器性能通常也较以上提到的小型企业网络中的边界路由器要高,通常是属于企业级的,采用专门的集成电路芯片(ASIC),以提供高的接入性能和高的安全防护功能。同时还将支持像语音(VoIP)、路由器对路由器VPN呼叫等方面的应用。
当然以上是针对平面型的同一楼层网络进行介绍的,在多楼层,甚至多建筑物之间的大型网络系统中,还涉及各楼层和各建筑物之间网络的互联。通常为了确保网络互联传输性能,不再采用总线型结构,仍采用局域网系统广泛使用的星型以太网结构,所采用的传输介质可以是双绞线(通常采用大对数双绞线),也可以是光纤。
这类大中型企业具体网络方案具体将在本书的第九章介绍。
网络功能需求考虑
一般的中小型企业网络在功能上没有什么特别需求,但对于一些行业用户,或者大中型企业网络系统,网络功能方面的需求可能就比较多,不容忽视。如高级别的磁盘阵列系统、具有全面保护技术的内存结构、全面的网络管理系统、专门的服务器管理系统、