网络工程组网技术实用教程-电子教案-张宜 第2章电子教案 第2章

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1、网络工程组网技术实用教程,第2章 项目2：现代通用组网技术要领,第2章 项目2：现代通用组网技术要领,项目说明 【项目背景】 现代组网技术是网络工程的核心支撑，内容包括了网络拓扑结构的设计、局域网技术标准的选型、广域网接入技术的选型、IP地址规划与子网划分、网络设备的选型、网络综合布线技术与实施等六个方面。 设立本项目的目的，就是为了系统的学习领会有关网络工程所用到的现代组网技术、方法和要领，以便为下一步学习组建各种类型的网络工程项目打下基础。,第2章 项目2：现代通用组网技术要领,【项目目标】 本项目的目标，是要求参与者完成以下6个任务： 任务1：网络拓扑结构的分析设计； 任务2：通用局域网

2、技术标准的选型； 任务3：常用广域网接入技术的选型； 任务4：IP地址规划与子网划分； 任务5：常用网络设备的选型； 任务6：网络综合布线技术要领。,第2章 项目2：现代通用组网技术要领,【项目实施】 本项目的教学过程建议在三周内完成，具体的实施办法按以下4个步骤进行： （1）分组，即将参与者按每6人一个小组进行分组，每小组确定一个负责人（类似项目负责人）组织本组开展活动，并给每个小组成员分配上述6个任务中的一个具体任务。 （2）课堂教学，即安排1215学时左右的课堂教学，围绕本章各节中给出的背景案例，结合任务16介绍现代组网技术涉及的理念、技术、标准及方法要领。 （3）现场教学，即安排69学

3、时左右的实训进行现场教学，组织考察本校正在使用中的校园网项目或者是一个企、事业的网络系统，重点关注该项目涉及与上述6个任务相关的内容：网络拓扑结构的分析设计、局域网技术标准的选型、广域网接入技术的选型、IP地址规划与子网划分、网络设备的选型、网络综合布线系统的构成与实施等。,第2章 项目2：现代通用组网技术要领,（4）成果交流，用课余时间围绕所观摩的校园网项目，以小组为单位，由小组负责人组织本组人员整理、编写并提交本组完成上述6个任务的项目考察报告。 建议通过课外公示、课程网站发布、在线网上讨论等形式开展项目报告交流活动。 【项目评价】 任课教师通过记录参与者在整个项目考察过程中的表现、各小组

4、项目考察报告的质量以及项目考察报告交流活动的效果等，对每一个参与者作出相应的成绩评价。,2.1 任务1：网络拓扑结构的分析设计,【本节导读】 网络工程项目进入逻辑设计阶段后，其工作内容就是确定网络技术标准的选型和进行网络拓扑结构的设计。 网络拓扑结构设计与网络技术标准的选型两者关系密切，同步开展。 本节将以一个采用基于环型和双星型相融合的网络拓扑结构设计方案“背景案例”为引导，着重讨论网络拓扑结构的类型及特点，以及核心层、汇聚层、接入层的拓扑结构设计方法。 网络技术标准选型的具体方法将在后续内容进行讨论。,2.1 任务1：网络拓扑结构的分析设计,【背景案例】 城市高交会网络解决方案简介 这是一

5、个城市会展中心大型网络的解决方案，完全由国产品牌华为全系列高端路由器和交换机组成，通过选用高性能、高可靠的电信级网络产品和基于环型和双星型网络拓扑结构设计。 采用基于环型和双星型的拓扑结构可靠性极高，任何一台核心设备和链路发生故障都不会对网络的稳定运行造成任何影响，是大型、高可靠网络系统的典型代表。 第2章超级链接任务1 背景案例.pdf,2.1 任务1：网络拓扑结构的分析设计,2.1.1 网络拓扑结构的类型及特点 网络拓扑的基本结构包括：总线结构、星型结构、树型结构、环型结构、网状结构等多种类型，如图2-2所示。 在现代网络工程技术中，除总线结构之外的上述几种网络拓扑结构应用广泛，上面的背景

6、案例就是多种网络拓扑结构在一个企业网中的典型应用。,2.1 任务1：网络拓扑结构的分析设计,2.1.1 网络拓扑结构的类型及特点 1、总线结构 目前极少使用 优点：组网简单，节约网线，成本较低； 缺点：介质共享，不但传输效率低，而且维护困难，往 往由于链路的某处中断或者是某个节点发生故障，将会导致整个网段瘫痪。 2、星型结构 在局域网中普遍使用 优点：节点之间介质独占，克服了总线结构介质共享带来的弊端，传输效率高，维护方便； 缺点：中心节点的故障会影响整个网络。,2.1 任务1：网络拓扑结构的分析设计,2.1.1 网络拓扑结构的类型及特点 3、树型结构 在局域网中普遍使用 优点：与星型结构相似

7、，传输效率高，维护方便，特别适合于分层设计的现代网络结构 ； 缺点：上层节点或链路的故障，会影响到同一分支的下层节点，降低了系统的可靠性 。 4、环型结构 在城域网、广域网、高端局域网中使用 优点：可靠性高，不会因为某个节点或链路的故障影响其它节点 ； 缺点：接入成本较高，因为每个节点都要增加接入的端口，某些网络（如以太网）还要增加协议的开销来消除网络环路造成的不良影响 。,2.1 任务1：网络拓扑结构的分析设计,2.1.1 网络拓扑结构的类型及特点 5、网状结构 在城域网、广域网、高端局域网中使用 是所有结构中最为复杂的一种，其每个节点均通过一条链路与其它节点彼此连接，任何一个节点或链路的故

8、障都不会影响其它节点。 优点：系统的可靠性极； 缺点：组网及接入成本很高。,2.1 任务1：网络拓扑结构的分析设计,2.1.2 核心层、汇聚层、接入层的拓扑结构设计 网络拓扑结构的设计方法通常是从底层开始， 即：接入层汇聚层核心层， 逐层针对节点归类、 链路数目、链路带宽、 可靠性、安全性以及层 与层之间的连接性能需 求等要素为依据进行设计。,2.1 任务1：网络拓扑结构的分析设计,接入层拓扑结构的设计 接入层拓扑结构的设计应以 高可用性、高灵活性为原则，具 体可按以下步骤进行： （1）进行接入用户群的归类。 （2）明确用户群所对应的接入层设备类型及 拓扑结构。 （3）明确用户的接入链路带宽。

9、 （4）明确与汇聚层的连接方式。 （5）明确与汇聚层连接的上行链路带宽。 （6）处理好特殊用户，如部门服务器、网管设备、共享终端、无线用户、远程用户等的接入。,2.1 任务1：网络拓扑结构的分析设计,2. 汇聚层与核心层拓扑结构的设计 汇聚层与核心层拓扑结构的设计应以高可靠性、高可用性、高效率为原则，同时兼顾用户对经济性的需求来进行综合设计。 当可靠性要求不是很高，却对经济性比较敏感时，可采用如图2-4所示的“单核心”网络拓扑。,2.1 任务1：网络拓扑结构的分析设计,2. 汇聚层与核心层拓扑结构的设计 当可靠性要求较高时，可采用如图2-5所示的“双核心”网络拓扑，这种结构由两台交换机、多台汇

10、聚交换机组成，实际上是一种设备和链路均具有冗余的星型结构，其优点是可靠性高，当某一台核心交换机或链路发生故障时，可依靠冗余的设备和链路继续工作，不会导致网络的瘫痪。,2.1 任务1：网络拓扑结构的分析设计,2. 汇聚层与核心层拓扑结构的设计 在汇聚层、核心层拓扑结构的设计时，需要重点考虑各层链路的带宽问题： （1）汇聚层链路的带宽包括：汇聚层下行链路带宽、汇聚层上行链路带宽。 汇聚层的下行链路与接入层连接，其每一条下行链路的带宽必须满足与之相连的接入用户群上行的带宽需求。 汇聚层的上行链路与核心层连接，其每一条上行链路的带宽必须满足与该汇聚节点相连的所有接入层上行带宽的需求。即： 汇聚层上行链

11、路带宽=接入层上行链路带宽接入层上行链路数1过载率（2:14:1）,2.1 任务1：网络拓扑结构的分析设计,2. 汇聚层与核心层拓扑结构的设计 （2）核心层的带宽包括：核心层下行链路带宽、核心层主干链路带宽。 核心层的下行链路与汇聚层连接，其带宽必须满足与之相连的汇聚层上行链路的带宽需求。需要注意的是：当汇聚层上行链路存在冗余链路时，冗余链路的带宽将不计入带宽的总和。 核心层的主干链路是核心层设备之间的内部链路，将核心层的各节点连成一体，构成整个网络的“主干网”，其带宽必须满足所有汇聚层上行链路带宽的总和需求。由于核心层主干链路的带宽很大，当单个链路不能满足其带宽的要求时，可以采用多个链路的聚

12、合来实现。,2.1 任务1：网络拓扑结构的分析设计,3. 网络拓扑结构的智能弹性构架设计 上述几种网络拓扑是网络工程中较为普遍的典型结构，适用于目前流行的常规网络设备组网。这样的网络拓扑结构在高冗余度的组网结构中，会带来一个共同的问题 网络环路，如核心层与汇聚层之间形成众多的三层环路，汇聚层与接入层之间形成更多的二层环路，引发广播风暴，造成网络瘫痪。 为更好的解决网络结构的复杂性与使用的简单两者之间的矛盾，思科、H3C等公司推出了“智能弹性构架技术”，即IRF，也称“交换机虚拟化技术”，将网络设计的理念向前推进了一大步。,2.1 任务1：网络拓扑结构的分析设计,3. 网络拓扑结构的智能弹性构架

13、设计 实际上就是在复杂的冗余网络结构中，通过支持IRF技术的核心层、汇聚层、接入层交换机进行必要的配置，将构物理架上复杂的、冗余链路交错的网络拓扑结构，虚拟化为逻辑上简单的、没有环路的网络拓扑结构，从根本上解决网络环路带来的问题。智能弹性构架技术如图2-6所示。,2.1 任务1：网络拓扑结构的分析设计,2.1.3 互联网安全接入的拓扑结构设计 局域网安全接入互联网，应以高可靠性、高安全性为原则，是网络拓扑结构设计中的一个重要环节。 常用的接入拓扑一般为通过路由器、代理服务器、防火墙等几种网络安全设备来实现，方法主要有： 1. 单一路由器接入 2. 单一代理服务器接入 3. 路由器 + 代理服务

14、器接入 4. 路由器 + 防火墙接入,2.1 任务1：网络拓扑结构的分析设计,1. 采用单一路由器接入互联网的拓扑结构如图2-7所示。 特点：由一台路由器负责广域网接入、路由寻址，同时兼 顾数据过滤、访问控制、地址转换等防火墙的安全功能，是一种传统的Internet接入方式。适合小型网络系统。 优点：结构简单、适应性广、效率高、也较为经济。 缺点：路由器负担重、安全性能较为单薄，且无法实现Web应用代理。,2.1 任务1：网络拓扑结构的分析设计,2. 采用单一代理服务器接入互联网的拓扑结构如图2-8所示。 特点：代理服务器上配有专门的广域网接口或城域网的以太网接口，便于实现不同形式的互联网接入

15、，并可完成Web应用代理、用户认证、数据过滤、访问控制、地址转换等多项安全功能。适用于不自建Web网站的小型网络系统。 优点：应用代理性能好、安全性较高 。 缺点：代理服务器基于软件运行，路由功能较弱、接入及维护的成本较高 。,2.1 任务1：网络拓扑结构的分析设计,3. 采用路由器 + 代理服务器接入互联网的结构如图2-9所示。 特点：由一台路由器及一台代理服务器共同构成互联网接入通道，其中路由器负责广域网接入、路由寻址，代理服务器除了起到Web应用代理，同时还负责用户认证、数据过滤、访问控制、地址转换等安全机制，相当于防火墙的功能。适合大中型网络系统。 优点：路由效率高、应用代理功能强、安

16、全性较高 。 缺点：传输效率和安全 机制不如专门的硬件防 火墙，且接入及维护的 成本也比前面两种方式 要高 。,2.1 任务1：网络拓扑结构的分析设计,3. 采用路由器 + 防火墙接入互联网的结构如图2-10所示。 特点：这种方式由一个路由器及一个硬件防火墙共同构成互联网接入通道，其中路由器负责广域网接入、路由寻址，防火墙负责用户认证、数据过滤、访问控制、地址转换、病毒扫描、攻击防范等安全机制，同时还具备应用服务代理、VPN等功能。适合大中型网络系统。 优点：安全性强、路由效率高 。 缺点：接入成本高 。,2.1 任务1：网络拓扑结构的分析设计,2.1.4 服务器接入的拓扑结构设计 在网络工程中，服务器接入的拓扑结构设计应以高可用性、高可靠性、高安全性为原则，着重解决接入方式和接入链路带宽的问题。 在接入方式上，服务于整个网络的服务器群通常集中在网络数据中心进行部署，当服务器数量不多时可以直接从核心层接入，当服务器数量较多时，则通过专门的汇聚层交换机接入。而应用于部