第九讲 网络规划与设计

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1、第九讲 网络规划与设计 基本内容 网络规划与设计 网络规划与设计基础网络系统设计 一 网络规划与设计基础 1 网络规划与设计概念网络规划与设计 就是为计划建设的网络系统提出一套完整的设想和方案 包括网络系统的可行性研究 需求分析 网络类型 网络结构 子网划分与IP地址分配 网络设备选型 综合布线方案 网络工程施工与验收 投资预算等 网络规划与设计是组建计算机网络系统 网络工程施工的纲要文件 2 网络规划与设计的原则 1 指导思想 实用 够用 好用 安全2 设计原则开放性与标准化原则先进性与实用性原则可靠性与可扩展性原则安全性与可管理性原则灵活性与可维护性原则经济性与效益性原则 3 网络规划与设

2、计的标准与规范 电子信息系统机房设计规范 GB50174 2008 电子信息系统机房施工及验收规范 GB50462 2008 综合布线系统工程设计规范 GB50311 2007 综合布线系统工程验收规范 GB50312 2007 建筑物电子信息系统防雷技术规范 GB50343 2009 防静电地面施工及验收规范 SJ T31469 建筑电气工程施工质量验收规范 GB50303 2009 建设工程文件归档整理规范 GB T50328 4 可行性分析 可行性分析是在项目建设的前期对工程项目的一种考察和鉴定 根据建设单位实际需求与限制条件 针对项目立项中确定的长期目标和短期目标 对拟建的项目进行全面

3、与综合的技术 经济能力调研 分别对计算机资源 技术能力及局限性 预期效果进行综合分析 可行性分析主要关注经济可行性 技术可行性 系统生存环境可行性 各种可选方案的对比等方面的内容 可行性分析必须回答下列问题 系统在技术上是否可行 系统在经济上是否可行 系统在现有的社会因素条件下是否可行 系统的功能和性能是否能满足需求 系统的建设时间是否能满足需求 可行性分析的目的是全面分析待建系统的经济效益和社会效益 可行性分析的最终结果应编写成 可行性分析报告 4 可行性分析 5 网络规划与设计的内容 需求分析 网络基础平台设计 网络中心设计 网络安全与管理设计 网络服务与应用设计 网络设备选型 网络综合布

4、线设计 二 网络系统设计 网络系统设计 主要是对网络系统的类型与规模 网络系统分层与拓扑结构 网络的互连模式 IP地址规划与子网划分 VLAN设计及其IP地址分配 网络冗余设计以及网络运行实用技术等进行规划与设计 网络系统结构举例 1 网络类型与规模设计 1 网络类型以太网 快速以太网 千兆位以太网 万兆位以太网 FDDI ATM2 网络规模工作组级网络部门级网络园区级网络企业级网络 2 网络分层与拓扑结构设计 1 网络分层结构核心层 汇聚层 分布层 接入层 1 网络核心层设计 核心层是一个高速的交换骨干 是网络所有流量的最终承受者和汇聚者 设计目标处理高速数据流 尽可能快地交换数据分组而不应

5、卷入具体的数据分组的运算中 为下两层提供优化的数据运输功能 设计策略 核心层的所有设备应具有充分的可到达性 不要在核心层执行任何网络策略 禁止内部网的默认路径和策略路由 减少处理器和内存的过载 进行访问控制 2 网络汇聚层设计 汇聚层把大量来自接入层的访问路径进行汇聚和集中 实现通信量的收敛 提供基于统一策略的互连性 提高网络中聚合点的效率 同时减少核心层设备路由路径的数量 汇聚层是核心层和接入层的分界点 定义了网络的连接 对数据分组进行复杂的运算 在核心层和接入层之间提供协议转换和带宽管理 汇聚层的设计目标主要是隔离拓扑结构的变化 控制路由表的大小 以及网络流量的收敛 3 网络接入层设计 接

6、入层是最终用户与网络的接口 它应该提供较高的端口密度和即插即用的特性 同时应该便于管理和维护 所以一般设计在各楼宇内 接入层的主要功能是带宽共享 交换带宽 MAC层过滤 网段划分 访问列表过滤以及为最终用户提供对园区网络访问的途径等 接入层的设计目标 将流量馈入网络控制访问 4 分层网络规划的特点 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 2 网络拓扑结构设计 1 对等网拓扑结构 2 环型网拓扑结构 3 星型网拓扑结构 4 部分网状网拓扑结构 3 网络互连模式设计 1 网络互连网络互连 就

7、是利用网络互连设备 将两个或者两个以上具有独立自治能力的计算机网络连接起来 通过数据通信 扩大资源共享和信息交流的范围 以容纳更多的用户 2 网络互连设计的原则 1 设计连接两个网络的互连设备时 不要轻易要求修改其中一个网络的网络结构 协议 硬件和软件 2 不能因为要提高网络之间的传输性能而影响各个网络内部的传输功能和传输性能 3 网络互连设计应考虑解决的问题 1 互连的规模问题 2 互连的距离问题 3 互连的层次问题 4 数据流量问题 5 寻址问题 6 访问控制问题 4 网络互连的方式 1 局域网与局域网互连采用中继器或集线器互连采用网桥互连采用路由器互连 2 局域网与广域网的互连ADSL共

8、享接入光纤接入 ADSL共享接入方式 ADSL共享接入方式 ADSL共享接入方式 光纤接入方式 3 异地局域网之间互连 4 广域网与广域网的互连 帧中继与X 25网DDN均为广域网 4 IP地址规划与子网划分 对于一个网络系统来说 涉及到两部分IP地址 第一部分是接入Internet所需的公有地址 第二部分是网络系统内部使用的私有地址 IP地址规划与分配 1 规划公有IP地址 公有IP地址主要用于两个方面 作为网络地址转换 使内网主机能够访问外网 配置一些重要服务器 如Web服务器 电子邮件服务器 域名服务器等 供外网客户访问 公有IP地址需要从网络服务运营商或IP地址管理机构那里申请购买 所

9、需IP地址的数目可以根据预计的需求及扩展 购买一个C类网络的一部分 一些ISP们会把它们分成含有5 10或15个地址块 或一个完整的C类网络地址块 包含256个地址 或者几个连续的C类地址 2 规划私有IP地址 保留的私有地址 A类 10 0 0 0 10 255 255 255B类 172 16 0 0 172 31 255 255C类 192 168 0 0 192 168 255 255在规划私有IP地址时 具体采用哪类IP地址 要根据网络规模来确定 一般先采用C类地址 只有当C类地址无法满足的时候 才考虑采用B类或A类地址 3 划分子网 划分子网的目的是为了充分利用在Internet上

10、使用的IPv4地址资源 在网络工程实际应用中 如果用于分配的是某一有限的公有地址段或私有地址段 一般要划分子网 如果是自由使用上述三类私有地址之一 则可以不划分子网 注意的几个问题 1 在考虑某个网段的主机数量的时候 要考虑一定的扩展 保留一定的IP地址空间 2 在计算每个子网段的有效IP地址时 一定要除去子网号地址和广播地址 3 划分子网的数量不是越多越好 5 VLAN设计与IP地址分配 1 VLAN设计 1 制定VLAN的设计方案 方案中至少包括如下三项内容 设置VLAN的方法 按楼宇设置部门设置按部门的性质设置管理VLAN的交换机 核心交换机汇聚交换机两者兼之 1 VLAN设计 划分VL

11、AN的方式 策略 基于端口划分VLAN基于MAC地址划分VLAN基于路由划分VLAN基于IP组播划分VLAN基于策略划分VLAN基于用户定义 非用户授权划分VLAN 1 VLAN设计 2 绘制VLAN划分及其IP地址分配表 包含VLAN号 VLAN名称 IP地址网段 默认网关以及有关说明等内容 注意的主要问题 实现VLAN的设备必须支持VLAN 1 VLAN设计 2 分配IP地址的方式 1 自动分配IP地址这种方式是根据动态主机配置协议 DynamicHostConfigurationProtocol DHCP 组建一台DHCP服务器 为其客户端提供IP地址 子网掩码和默认网关等各种配置 网络

12、中的计算机可以通过设置自动获取IP地址选项 从DHCP服务器获得IP地址信息 自动分配IP地址 2 分配IP地址的方式 2 手工设置IP地址手工设置IP地址也是经常使用的一种分配方式 在以手工方式进行设置时 需要为网络中的每一台计算机分别设置4项IP地址信息 IP地址 子网掩码 默认网关和DNS服务器 手工设置的IP地址为静态IP地址 在没有重新配置之前 计算机将一直拥有该IP地址 手工设置IP地址 6 网络冗余设计 冗余可以简单地理解为备用 因为即使是合理的分层结构设计的网络也存在单故障点 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

13、障点 冗余还提供安全的方法以防止服务丢失 但是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 降低网络的稳定性 1 核心层冗余设计 核心层冗余设计要综合考虑以下3个目标 减少跳 hop 数 减少可用的路径数量 增加核心层可承受的故障数量 常见的核心层冗余设计方法完全网状结构核心层设计部分网状结构核心层设计 2 汇聚层冗余设计 在汇聚层提供冗余的两种最普通的方法是 双归接入 和 到其他汇聚层路由器的冗余链接 所谓双归接入 就是汇聚层路由器通过连接到两个核心层路由器的方式接入核心层 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 不会削弱路由器到任何目的地的可到达性 到其

14、他汇聚层路由器的冗余链接是指在汇聚层路由器之间安装链接来提供冗余 3 接入层冗余设计 接入层面临许多与汇聚层相同的问题 常见的接入层冗余方法也是 双归接入 4 网络设备冗余设计 网络设备冗余设计主要是根据用户的业务需求 考虑是否对核心交换机 核心交换机电源 服务器 服务器电源 网络存储 防火墙等重要设备作备份设计 确保网络系统 业务应用管理系统正常 稳定 安全 高速地运行 保护用户的业务数据不被丢失 7 网络运行实用技术设计 网络运行实用技术主要是指为了确保网络系统正常 稳定 安全 高速运行 而在网络上配置的协议和技术 常用的有生成树协议 RIP路由协议 OSPF路由协议 链路聚合技术 端口与地址绑定技术 端口镜像技术 访问控制列表技术 NAT VPN VRRP技术等等 在网络建设中 需要配置哪些协议和技术 要根据用户在业务上对网络运行的要求等级而定