– –
可提供较低的和可预测的等待时间，从而可以帮 助预测选路策略、通信流量和容量需求 有助于排错，并使网络文档容易编写
14
层次型网络设计原则(1)

设计接入层有两种容易犯的错误，应当避免：
– – –
额外的链 后门 注：有时需要采用链和后门的方法来设计网络。 例如，可能需要一条链来增加一个国家，有时需 要增加一个后门来提高同一层两个并行设备之间 的性能和冗余性
–
在广域网设计中，接入层由园区边界上的路由器
组成。在园区网中，接入层为端用户访问提供交
换机或集线器
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三层层次模型网络拓扑
广域网主干网 核心层 园区主干网 汇聚层
接入层
额外链
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后门
层次型网络设计原则
原则1：控制分层企业网拓扑结构的范围。在 大多数情况下，需核心层、汇聚层和接入层 三个主要层次。 控制网络规模的好处
7
层次型冗余拓扑结构

为避免单点故障，可在设计中采用冗余的路由器或 交换机
– –
平面结构可以满足低成本和良好的可用性目标，但要求 网络的范围较小 冗余结构可以满足可扩展性、高可用性和低时延目标
北京总部 上海分部
北京总部
广州分部
沈阳分部
广州分部
沈阳分部
上海分部
成都分部
8
网状拓扑结构

提供了完全冗余和良好的性能 使用和维护代价很高，它在性能优化、排错和升级 方面也较困难 限制了连接到路由器PC的数量
负载平衡

减少由于单点故障而导致整个网络故障 重复设置必需的组件，使关键应用不停运，仅性能降低 冗余的对象可能是核心路由器、电源、广域主干网或ISP 网络等

在企业网核心层和汇聚层均可实现冗余
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备用设备

对于关键部位的路由器或交换机需要冗余 有些厂商为了满足这种冗余设计的需求，设计、制 造了具有双背板、双电源、双引擎的设备，这种设 备实际上能被看作两台独立的设备 右图为一个典型的分层和 北京总部 冗余的企业网设计，该设 计使用了部分网状层次结 构



3
平面拓扑结构

平面网络：没有层次的网络 每个互连设备实质上都完成类似的工作，网络既不 分层，也不划分模块 平面网络结构易于设计和实现
北京总部 上海分部
广州分部
沈阳分部
4
平面局域网拓扑结构


将许多微机和服务器与一个交换机连接，采用是平 面结构设计 为满足大量用户和高带宽应用程序对带宽要求，考 虑用交换机形成高速主干，形成具有二层网络拓扑 结构能够将网络分解成多个小的冲突域，使得在任 何时候只有有限数量的设备争用带宽 当主机数量进一步增多时，可以将路由器添加到企 业网中以隔离广播通信
Байду номын сангаас
(a)部分网状拓扑结构
(b)完全网状拓扑结构
9
要点
1.

网络拓扑结构设计




平面拓扑结构 按三层层次模型设计网络结构 网络结构的冗余设计 企业网拓扑结构设计 企业网的WAN拓扑设计
2.
IP地址规划
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按三层层次模型设计网络结构


处理一个大型复杂系统的最常用的方法是“分而治 之”。同理，对于设计一个大型的网络系统，一个 常用的方法是“分层设计” 使用层次模型设计的好处
5
二层拓扑结构：某医院网络设计例子
6
平面广域网拓扑结构



小型企业网可能由连接成回路的几个场点构成，每 个场点都有一个WAN路由器，通过点对点链路与相 邻场点相连 该平面拓扑结构具有容错的优点 回路结构意味着在双向回路路由器之间有许多跳， 结果将导致明显的时延和较高的差错率 回路结构两侧的路由器交换了大量的流量，应当考 虑使用层次结构，而不是平面结构
要点
1.

网络拓扑结构设计




平面拓扑结构 按三层层次模型设计网络结构 网络结构的冗余设计 企业网拓扑结构设计 企业网的WAN拓扑设计
2.
IP地址规划
2
网络拓扑图

设计网络拓扑图是设计复杂网络重要的一步 一个图G是两个不相交的集所组成的有序对<V, E>，其中V 是顶点集，而E是边集，E是V元素的无序对集合的一个子集 图的边表示一个网络或子网，图的顶点表示路由器等互连设 备 该图只说明网络的几何形状，而不表明子网或互连设备的具 体位置 首要问题是确定网络和互连点，明确网络的大小和范围，以 及所需要的网络互连类型，但不必是具体的设备
– – – – –
减轻网络中机器的CPU负载 增加网络可用带宽 简化每个设计元素并且易于理解 容易变更层次结构 网络互连设备可以充分发挥它们的特性
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层次型拓扑结构

分层模型的每一层都有特定的作用
–
核心层提供两个场点之间的优化传输路径
–
汇聚层将网络服务连接到接入层，并且实现安全、
流量负载和选路的策略
教学提示

教学目的
–
设计由多个局域网互联而成的企业网通常比较复杂，首
先要设计适当的网络拓扑结构
– – –
然后要规划好IP地址，使得网络运行更加高效和易于管理 选择选路协议和网络管理协议却是一件简单的工作 工作案例：为企业网规划IP地址；设计一个大型校园网

重点
–
–
网络拓扑结构特点与设计
IP地址规划
1
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层次型网络设计原则(2)

原则2：先设计接入层，其次设计汇聚层，最后是核 心层。

从接入层开始设计，可以为汇聚层和核心层进行更 精确的性能和容量规划，更好地认清所需要的汇聚 层和核心层优化技术 应使用模块化和分层技术设计每一层，然后根据对 通信加载、流量和行为的分析来规划层与层之间的 互连

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广州分 部 沈阳分 部 上海分 部

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备用路径


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为防止路径故障，必须提供一条备用路径。备用路 径由独立备用链路构成 备用路径的容量通常比主路径的要小，且使用不同 技术 如果需要一条与主路径性能完全相同的备用路径， 即使价格昂贵也应当这样去设计 若路径中断不可接受，应采用主路径与备用路径间 自动切换技术。若允许短暂中断，也可手动重新启 动备用路径的方法 备份链路除了用于冗余外，还可用于负载平衡
要点
1.

网络拓扑结构设计




平面拓扑结构 按三层层次模型设计网络结构 网络结构的冗余设计 企业网拓扑结构设计 企业网的WAN拓扑设计
2.
IP地址规划
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网络结构冗余设计

基本思想：通过重复设置网络链路和互连设备来满 足网络的可用性需求 冗余是提高网络可靠性和可用性目标的最重要方法
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