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1、第十四章 局域网组建典型案例 本章主要内容o局域网组网方案设计的一般方法o网吧建设方案o校园网建设方案o企业网络建设方案1计算机网络技术及应用本章学习要点o了解计算机网络方案设计的一般方法o熟悉各类局域网的建设方案（组网技术与设备选型）2计算机网络技术及应用14.1 局域网组网方案设计的一般方法1 网络需求分析网络需求分析 在网络组建之前要进行需求分析工作，根据用户提出的要求，进行网络的设计。网络建设的成败很大程度上取决于网络实施前的规划设计工作。o 网络的功能要求网络的功能要求 任何网络都不可能是一个能够满足各项功能需求的“万能网”。因此，必须针对每一个具体的网络所要完成的功能，依据使用需求
2、，完成对运营成本、未来发展、总预算投资等因素的分析，对网络的组建方案进行认真的规划和设计。3计算机网络技术及应用局域网组网方案设计的一般方法o 网络的性能要求网络的性能要求 根据对网络系统处理的性能要求进行分析。分析各网络的工作站权限、容错程度、网络安全性方面等要求，确定采取何种措施及方案。o 网络运行环境的要求网络运行环境的要求 根据整个局域网运行时所需要的环境要求，确定使用哪种网络操作系统，提供什么样的服务，及相应的应用软件和共享资源等。4计算机网络技术及应用局域网组网方案设计的一般方法o 网络的可扩充性和可维护性要求网络的可扩充性和可维护性要求 如何增加工作站、怎么与其他网络联网、对软件
3、/硬件的升级换代有何要求与限制等，都要在网络设计时加以考虑，以保证网络的可扩充性和可维护性。通常新建网络时都会给该局域网提出一些有关使用寿命、维护代价等问题的要求。企事业单位的局域网一般不会追赶潮流(除了特殊行业，如IT业等)，系统的更新换代也有一定的时间规律性。5计算机网络技术及应用局域网组网方案设计的一般方法2 网络系统方案设计网络系统方案设计 完成需求分析后，应形成需求分析报告，有了需求分析报告即可进入网络系统方案的设计阶段，该阶段包括确定网网络络总总体体目目标标、网网络络方方案案设设计计原原则则、网网络络总总体设计、网络拓扑结构、网络选型和网络安全设计体设计、网络拓扑结构、网络选型和网
4、络安全设计。o 网络总体目标网络总体目标 首先应明确采用哪些网络技术和网络标准以及构筑一个满足哪些应用的多大规模的网络。如果网络工程分期实施，还应明确分期工程的目标、建设内容、所需工程费用、时间和进度计划等。网络设计人员不仅要考虑网络实施成本，还要考虑网络运行成本。6计算机网络技术及应用局域网组网方案设计的一般方法o 通信子网规划设计通信子网规划设计 拓扑结构与网络总体规划 确立网络的拓扑结构是整个网络方案规划设计的基础，拓扑结构的选择往往和地理环境分布、传输介质、介质访问控制方法，甚至网络选型等因素紧密相关，选择拓扑结构时，应该考虑的主要因素有以下几点： 费用。 灵活性 可靠性7计算机网络技
5、术及应用局域网组网方案设计的一般方法 计计算算机机局局域域网网一一般般采采用用星星型型或或树树型型拓拓扑扑结结构构及及其其变变种。种。 网络拓扑结构的规划设计与网络规模息息相关。一个规模较小的星型局域网没有主干网和外围网之分。规规模模较较大大的的网网络络通通常常采采用用分分层层结结构构的的拓拓扑扑，分分为为核核心心层、汇聚层和接入层层、汇聚层和接入层，如下页图示。 主主干干网网络络又又称称为为核核心心层层，用用以以连连接接服服务务器器群群、建建筑筑群群到到网网络络中中心心，或或在在一一个个较较大大型型建建筑筑物物内内连连接接多多个个交交换换机机管管理理间间到到网网络络中中心心设设备备间间；用用
6、以以连连接接信信息息点点的的“毛毛细细血血管管”线线路路及及网网络络设设备备称称为为接接入入层层，根根据据需需要要在在中间设置汇聚层。汇聚层和接入层又称为外围网络。中间设置汇聚层。汇聚层和接入层又称为外围网络。8计算机网络技术及应用局域网组网方案设计的一般方法网络分层示意图 分层设计规划的好处是可有效地将全局通信问题分解考虑。分层还有助于分配和规划带宽的使用。9计算机网络技术及应用局域网组网方案设计的一般方法 核心层的设计 主干网技术的选择，要根据地理距离、信息流量和数据负载的轻重而定。主干网一般用来连接建筑群和服务器群，可能会容纳网络40%60%的信息流，是网络的大动脉。连接建筑群的主干网一
7、般以光缆作传输介质，目前局域网典型的主干网技术主要有千兆以太网、万兆以太网等。 主主干干网网的的焦焦点点是是核核心心交交换换机机(或或路路由由器器)。如果考虑提供较高的可用性，而且经费允许，主主干干网网可可采采用用双双星星(树树)结结构构，即即采采用用两两台台同同样样的的交交换换机机，与与接接入入层层/汇汇聚层交换机分别连接。聚层交换机分别连接。如下页图示。10计算机网络技术及应用局域网组网方案设计的一般方法 双星(树)结构解决了单点故障失效问题，不仅抗毁性强，而且通过采用最新的链路聚合技术，如快速以太网、千兆以太网等技术，可以允许每条冗余连接链路实现负载分担。11计算机网络技术及应用局域网组
8、网方案设计的一般方法 汇聚层和接入层的设计 汇聚层的存在与否，取决于外围采用的扩充互连方法。当建筑物内信息点较多(如220个)超出了一台交换机所容纳的端口密度，而不得不增加交换机扩充端口密度时，如果采用级连方式，即将一组固定端口交换机上连到一台背板带宽和性能较好的二级交换机上，再由二级交换机上连到主干（这里的二级交换机就是汇聚层交换机）；如果采用多个并行交换机堆叠方式扩充端口密度，其中一台交换机上联主干，则网络中就只有接入层，没有汇聚层。如下页图示。12计算机网络技术及应用局域网组网方案设计的一般方法13计算机网络技术及应用局域网组网方案设计的一般方法 要不要汇聚层，采用级联还是堆叠，要视网络
9、信息流的特点而定，堆叠体内能够有充足的带宽保证，适宜本地(楼宇内)信息流密集、全局信息负载相对较轻的情况；级联适宜于全网信息流较平均，且汇聚层交换机大都具有组播和初级QoS(服务质量)管理能力的场合，适合处理一些突发的重负载(如VOD视频点播)，但增加汇聚层的同时也会使成本提高。 目前，主流的局域网组网技术是：万兆主干，千兆汇聚，百兆到桌面的以太网组网技术。 14计算机网络技术及应用局域网组网方案设计的一般方法o 资源子网规划设计资源子网规划设计 服务器 服务器系统是网络的核心设备，服务器在网络中的位置直接影响网络应用效果和网络运行效率。服务器一般分为两类：一类为全网提供公共信息服务、文件服务
10、和通信服务，为企业网提供集中统一的数据库服务。它由网络中心管理维护，服务对象为网络全局，适宜放在网管中心；另一类是部门业务和网络服务相结合，主要由部门管理维护。例如大学的图书馆服务器和企业的财务部服务器，适宜放在部门子网中。服务器是网络信息流较集中的设备，其磁盘系统数据吞吐量大，传输速率高，要求绝对的高宽带接入。15计算机网络技术及应用局域网组网方案设计的一般方法 服务器子网连接方案 下图所示为服务器子网连接的两种方案。前者直接接入核心交换机，优点是直接利用核心交换机的高带宽，缺点是需要占太多的核心交换机端口，使成本上升；后者是在两台核心交换机上外接一台专用服务器子网交换机，优点是可以分担带宽
11、，减少核心交换机端口占用，可为服务器组提供充足的端口数量，缺点是容易形成带宽瓶颈，且存在单点故障。16计算机网络技术及应用局域网组网方案设计的一般方法o 网络安全设计网络安全设计 网络安全就是网络上的信息安全，是指网络系统的硬件、软件及其系统中的数据受到保护，不因偶然的或者恶意的原因而遭到破坏、更改、泄露，系统连续可靠正常地运行，网络服务不中断。广义来说，凡是涉及到网络上信息的保密性、完整性、可用性、真实性和可控性的相关技术和理论都是网络安全所要研究的领域。网络安全设计的内容既有技术方面的问题，也有管理方面的问题，两方面互相补充，缺一不可。技术方面主要侧重于防范外部非法用户的攻击，管理方面则侧
12、重于内部人为因素的管理。17计算机网络技术及应用14.2 网吧建设方案1 方案概述方案概述 某网吧有计算机380台，采用RG-NBR1000E电信级宽带接入作为出口路由器，千兆三层交换机RG-S3512G作为核心交换机，接入交换机采用RG-S2126，如下页图。核心交换机采用1000Mbps线路与网吧内部的视频服务器、内部游戏服务器和接入交换机相连接。网吧划分5个不同的网段，直接将默认路由指向NBR路由器的LAN口，在NBR路由器启用NAT，其中6台电影、游戏服务器在一个网段，网吧内部PC划分4个网段，分别为普通上网区、视频上网区、游戏区和VIP区，采用不同的记时收费。在NBR1000E上启用
13、内部PC的限速功能，根据不同的分区，限制不同的上传、下载速度，同时在NBR1000E上还启用了NAT的会话限制，每台PC最大为500个NAT会话。18计算机网络技术及应用14.2 网吧建设方案某网吧拓扑图某网吧拓扑图 19计算机网络技术及应用14.2 网吧建设方案2 主要设备的选择主要设备的选择 采用2层网络结构设计： 核心层交换机：锐捷三层交换机RG-S3512G 接入层交换机：锐捷RG-S2126。 出口路由器：锐捷RG-NBR1000E，以50Mbps光纤接入Internet。3 采用的组网技术采用的组网技术 选用千兆为主干、百兆到桌面的以太网组网技术。4 方案特点方案特点 稳定可靠 直
14、接连接光纤 扩充性好20计算机网络技术及应用14.3 校园网建设方案1 高校校园网需求分析高校校园网需求分析 o 安全的需求o 运营的需求o 管理的需求o 性能的需求 o 高智能的考虑 o 接入方式的考虑 2 校园网解决方案校园网解决方案 针对上述校园网建设中出现的问题与需求，某大学提出了高安全、易管理、可运营的校园网建设方案。网络拓扑如下图所示。21计算机网络技术及应用14.2 校园网建设方案22计算机网络技术及应用14.2 校园网建设方案3 主要设备的选型主要设备的选型 采用3层网络结构设计，且核心层采用双交换机的冗余设计，既可以实现双机容错，又可以实现负载均衡。各层交换机的选型如下。o
15、核心层交换机：SW1、SW2为核心交换机，选用Cisco6509。o 汇聚层交换机：SW3SW10为汇聚交换机，选用Cisco3550-12G。o 接入层交换机：选用Cisco2900、RG-S2150G等。o 出口路由器：选用Cisco7200，分别以1000Mbps接入CERNET和100Mbps接入CNC。23计算机网络技术及应用14.2 校园网建设方案4 采用的组网技术采用的组网技术 全网选用目前局域网主流的组网技术，即采用万兆核心、千兆汇聚、百兆到桌面的以太网组网技术。5 组网方案的分析组网方案的分析o 网络组成 网络出口由边界路由器Router组成；核心层由两台核心路由交换机SW1
16、、SW2组成；区域1是图书馆区，由一台汇聚交换机和若干接入交换机组成；区域2是学生公寓区，由男生公寓汇聚交换机和女生公寓汇聚交换机及若干接入交换机组成；区域3是实验楼及教学楼区，由三台汇聚交换机及若干接入交换机组成。 为保证网络的稳定运行，在设备级，核心路由交换机采用双主控板、双电源，保证核心的稳定；在汇聚层和接入层，采用冗余链路，关键接入交换机均采用双链路连接汇聚交换机。 24计算机网络技术及应用14.2 校园网建设方案o IP地址规划 基本思想：根据校园建筑物布局和不同部门的用户数量，合理划分使用有限的IP地址。下表是该校园网IP地址的分配情况。区域IP地址网管中心125.219.48.0
17、125.219.48.62教学楼125.219.48.64125.219.48.158学生活动中心125.219.48.160125.219.48.254图书馆楼125.219.49.0125.219.50.254男生公寓125.219.51.0125.219.56.254女生公寓125.219.57.0125.219.58.2542号实验楼125.219.59.0125.219.61.2543号实验楼125.219.62.0125.219.63.25425计算机网络技术及应用14.2 校园网建设方案o 路由协议 在三层协议上，启用动态路由协议OSPF，在任一台核心出现问题的时候，保证网络的正
18、常运行，简化了路由表的管理；三层终结在汇聚层，保证在一个VLAN出现问题的时候，不至于影响整个网络。在边界路由器处，启用基于目的地址的策略路由，Cernet流量走Cernet出口，其余走CNC出口，启用动态检测，在一条出口出现问题的时候，所有流量走另一出口。6 校园网组建方案的特点校园网组建方案的特点 o 高安全o 可运营o 易管理o 高性能 26计算机网络技术及应用14.4 企业网络建设方案u 某电子商务公司网络系统 u 证券交易公司网络系统27计算机网络技术及应用电子商务公司网络系统1 计算机网络系统计算机网络系统 o 网络系统设计的原则 n 技术先进 n 符合国内国际标准 n 安全可靠
19、n 实用性强 n 顺应发展趋势、结构易于升级 28计算机网络技术及应用电子商务公司网络系统o 局域网技术的选择n 考虑到某电子商务公司的空间布局和数据通信需求，公司网络采用了100 BASE-T和1000 BASE-SX技术混合组网。楼层的垂直子系统、水平子系统采用100 BASE-T技术，楼宇间选择1000 BASE-SX技术。n 在南配楼每个楼层设置1个楼层配线间，配置楼层局域网交换机，南配楼与各楼层之间的通信采用100 BASE-T技术，楼层与各信息点之间采用100 BASE-T技术，南配楼与主设备之间采用1000 BASE-SX技术。29计算机网络技术及应用电子商务公司网络系统n在主楼
20、的每个楼层设置1个楼层配线间，配置楼层局域网交换机，主楼与各楼层之间的通信采用100 BASE-T技术，楼层与各信息点之间采用100 BASE-T技术，主楼与主设备之间采用1000 BASE-SX技术。n在北配楼的五楼主设备间设置跳线模块，与楼内各信息点之间采用100 BASE-T技术。n为提高每个信息点的带宽和支持虚拟局域网技术，富立达电子商务公司局域网采用了交换式以太网技术，楼层配线间、配楼配线间、主楼配线间和主设备间均配置局域网交换机。30计算机网络技术及应用电子商务公司网络系统o Internet的接入方式 电子商务网站的Internet接入是通过光纤连接到CHINANET，出口带宽为
21、100Mbps。向网上用户提供对网上业务的访问和用于公司内部用户访问Internet。o 网络软件系统平台n 网络操作系统采用Windows 2000 Servern WEB Server采用IIS 5.0n 数据库采用Oracle 8.031计算机网络技术及应用电子商务公司网络系统2 网络实现网络实现 o 网络拓扑 32计算机网络技术及应用电子商务公司网络系统o 网络设备配置 网络设备主要包括局域网交换机、路由器、防火墙和各种服务器。主要设备配置见下表所示。 序号设备名称设备配置数量1Database Server（IBM Netfinity 7000）2个PIII 500MHz,512MB
22、RAM,36GBHDD22Web Server，Mail Server（IBM Netfinity 5000）2个PIII 500MHz,512MBRAM,36GBHDD23 中心交换机（Catalyst 5509）24个100/10 BASE-TX、1个路由模块、2个交换引擎模块14 桌面交换机（Catalyst 2948）48口100/10 BASE-TX,2个1000 BASE-SX以太网端口155Internet接入路由器（Cisco 4700M）1个快速以太网端口和4个G.703端口16 PIX Firewall（Cisco PIX）350MHz Intel Pentium CPU2
23、个10/100 BASE-TX网卡17Proxy Server133计算机网络技术及应用电子商务公司网络系统1. 中心交换机Cisco Catalyst 5509 Catalyst 5509采用千兆以太网体系结构，基本背板带宽为3.6Gbps，系统结构可扩充到50Gbps，吞吐量可达数千万包每秒，可作为大型交换式网络的核心交换机。主要特点：n提供千兆以太网、快速以太网、ATM 155Mbps、622Mbps、FDDI、令牌环等接口模块 。n一台交换机可支持336个10 BASE-T以太网端口，或168个100 BASE-T快速以太网端口，或14个FDDI端口，或20个ATM 155Mbps端口
24、，或18个1000 BASE-X端口。n可配置路由模块，支持多种路由协议，如OSPF、RIP、IGRP、EIGRP等。n支持虚拟局域网技术。n支持SNMP网络管理协议。 n电源模块、交换引擎模块可实现冗余热备份，接口模块可带电热插拔。 34计算机网络技术及应用电子商务公司网络系统 Internet接入路由器 Cisco 4700M Cisco 4700M路由器是Cisco公司路由器系列中的中档路由器，适用于中型应用系统，接口采用模块化结构，模块支持带电热插拔。支持多种局域网协议，如ATM LANE、FDDI、令牌环、以太网。物理接口包括RJ-45接头、SC和SF短波和长波光纤接头等。根据用户需
25、要，可配置多种路由协议，如OSPF、RIP、BGP等。Cisco 4700M路由器有个网络接口模块插槽，接口模块有2个以太网端口、个高速串口模块、单端口的快速以太网模块、2个令牌环端口、个G.703接口模块、单端口的ATM 155Mbps模块和2端口FDDI模块等。 35计算机网络技术及应用电子商务公司网络系统 Cisco PIX防火墙 Cisco PIX是一种集防火墙、VPN（虚拟专用网络）、流量控制三种功能于一体的网络产品，具有以下特点。n采用了专有的自适应安全算法，比一般的包过滤方式简单，但更灵活，比应用层的代理服务器防火墙的性能要高。n直通式代理技术，加强了对基于TCP和UDP应用的检
26、查和控制。n基于Java的图形用户配置管理工具，使得系统易于安装使用。n提供对虚拟专用网的安全管理控制技术。n支持合法IP地址和保留IP地址的静态和动态映射。n支持SNMP网络管理协议。36计算机网络技术及应用证券交易公司网络系统 1 证券市场的电子化 o 中国证券业从一开始就采用了计算机网络系统，建立了计算机网络互连的模式。通过多年的实践，证券业信息系统的电子化建设取得长足的进步。在发行、交易、结算、信息披露、技术监控、信息咨询与服务等方面，计算机与网络通信技术成为支撑各项证券业务运转的关键设施。本案例着重介绍某公司证券营业部的网络系统。o 利用双向卫星系统，全国各地的投资者可直接将买卖委托
27、输入证券商计算机网络系统，证券商网络系统收集、检查后传送至交易所计算机网络系统，交易所网络系统按价格优先和时间优先的原则撮合配对成交，成交回报的行情信息再回送到证券商网络系统，投资者从证券商处可以看到行情及自己的交易结果。 37计算机网络技术及应用证券交易公司网络系统2 证券营业部的网络设计o 网络设计应满足证券营业部对计算机网络系统安全性的要求，并符合证监会“三个分离”的要求（技术与业务分离、前台与后台分离、网络与数据分离）。o 本案例采用了“三个分离”的思想，将证券营业部网络系统划分为内、外两个子网。38计算机网络技术及应用证券交易公司网络系统n 内子网 内子网包括资金服务器、卫星通信服务
28、器以及机房工作站、柜员工作站、各业务科室工作站等。n 外子网 外子网包括行情发布服务器和股民用工作站。n 内外子网的通信 内外子网间的通信，主要包括股民委托、查询和撤单等操作，这些操作在本案例中均由交易系统软件实现。39计算机网络技术及应用证券交易公司网络系统3 网络实现网络设备和服务器、工作站的网络连接如下图所示。 40计算机网络技术及应用证券交易公司网络系统o服务器群 本案例共有6台服务器组成，详见下表。 序号服务器名称操作系统网卡配置备注1卫星通信主服务器Windows 2000 Server3C985B-SX 1块3C905 1块同2构成集群，互为热备2卫星通信备用服务器Windows
29、 2000 Server3C985B-SX 1块3C905 1块同1构成集群，互为热备3资金主服务器Unix3C985B-SX 1块3C905 1块同4构成集群，互为热备4资金备用服务器Unix3C985B-SX 1块3C905 1块同3构成集群，互为热备5行情服务器1Windows 2000 Server3C985B-SX 2块同6构成集群，互为热备6行情服务器2Windows 2000 Server3C985B-SX 2块同5构成集群，互为热备41计算机网络技术及应用证券交易公司网络系统o 交换机子系统 该证券营业部网络工作站约1000台，其中股民工作站900台，内部科室业务工作站70台。
30、一个网段（广播域）内工作站数量不能太多，否则会使网络性能降低。为解决此问题并体现内外网分离的设计原则，本案例中使用了3Com交换机提供的VLAN功能，在两台主干交换机3Com Super Stack 9300上分别划分VLAN，整个网络共分成4个VLAN：VLAN1（内子网），VLAN2（外子网1），VLAN3（外子网2）和VLAN4（外子网3）。不同的用户工作站和服务器划分到不同的VLAN中。两台3Com Super Stack 9300主干交换机各用两个吉端口通过链路中继形成高达2Gbps的链路（全双工下可达4Gbps）。42计算机网络技术及应用 证券交易公司网络系统 交换机选型及端口配置
31、见下表。类型型号及配置数量主干交换机3Com Super Stack 9300配置：12个1000 BASE-SX端口2台内子网桌面交换机3Com Super Stack 3900配置：36个10/100 BASE-TX自适应端口 1个吉上联端口2台外子网桌面交换机3Com Super Stack 3300/1100堆叠配置：2台3300和2台1100构成一组堆叠，其中每台3300有24个10/100 BASE-TX自适应端口，每台1100有24个10 BASE-T以太网端口和2个100 BASE-TX快速以太网端口 每组堆叠的其中一台3Com 3300配备1000 BASE-SX模块作为上联端口9组堆叠，其中3Com 3300 18台3Com 1100 18台43计算机网络技术及应用证券交易公司网络系统o 营业分部 这里所指的营业分部是指没有自己独立的卫星接收设备，是证券公司的分部。营业分部一般有自己的行情服务器，它带有若干工作站，通过DDN专线用路由器连接到上级营业部网络系统中。 44计算机网络技术及应用
