[网络工程师]-网络规划与设计-逻辑网络设计

[网络工程师]-网络规划与设计-逻辑网络设计

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网络的逻辑结构设计，来自于用户需求中描述的网络行为、性能等要求，逻辑设计要根据网络用户的分类、分布，选择特定的技术，形成特定的网络结构，该网络结构大致描述了设备的互连及分布，但是不对具体的物理位置和运行环境进行确定。

1、网络结构设计

传统意义上的网络拓扑，是将网络中的设备和节点描述成点，将网络线路和链路描述成线，用于研究网络的方法。随着网络的不断发展，单纯的网路拓扑结构已经无法全面描述网络。在逻辑网络设计中，网络结构的概念正在取代拓扑结构的概念，成为网络设计的框架。

网络结构是对网络进行逻辑抽象，描述网络中主要连接设备和网络计算机节点分布而形成的网络主体框架。网络结构与网络拓扑结构的最大区别在于：网络拓扑结构中，只有点和线，不会出现任何的设备和计算机节点；网络结构主要是描述连接设备和计算机节点的连接关系。

由于当前的网络工程主要由局域网和实现局域网互连的广域网构成，因此可以将网络工程中的网络结构设计分成局域网结构和广域网结构两个设计部分的内容，其中局域网结构主要讨论数据链路层的设备互连方式，广域网结构主要讨论网络层的设备互连方式。

1.1局域网结构

当前的局域网络与传统意义撒花姑娘的局域网络已经发生了很多变化，传统意义上的局域网络只具备二层通信的功能，而现代意义上的局域网络不仅具有二层通信的功能，同时具有三层甚至多层通信的功能。现代局域网络，从某种意义上来说，应称为园区网络更为合适。

以下是在进行局域网络设计时，常见的局域网络结构。

1）单核心局域网结构

单核心局域网结构主要由一台核心二层或三层交换设备构建局域网络的核心，通过多台接入交换机接入计算机节点，该网络一般通过与核心交换机互连的路由设备（路由器或防火墙）接入广域网中。典型的单核心局域网结构如下图所示：

单核心局域网结构有如下特点：

• 核心交换设备在实现上多采用二层、三层交换机或多层交换机；
• 如采用三层或多层设备，可以划分多个VLAN，VLAN内只进行数据链路层帧的转发；
• 网络内各VLAN之间访问需要经过核心交换设备，并只能通过网络层数据包转发方式实现；
• 网络中除核心交换设备之外，不存在其他的带三层路由功能的设备；
• 核心交换设备与各VLAN设备间可以采用10M/100M/1000M以太网连接；
• 节省设备投资；
• 网络结构简单；
• 部门局域网络访问核心层局域网以及相互之间访问效率高；
• 在核心交换设备端口富余的前提下，部门网络接入较为方便；
• 网络地理范围小，要求部门网络分布比较紧凑；
• 核心交换机是网路的故障单点，容易导致整网失效；
• 网络扩展能力有限；
• 对核心交换设备的端口密度要求较高；
• 除非规模较小的网络，否则推荐桌面用户不直接与核心交换设备相连，也就是核心交换机与用户计算机之间应存在接入交换机。

2）双核心局域网结构

双核心局域网主要由两台核心交换设备构建局域网核心，该网络一般也是通过与核心交换机互连的路由设备接入广域网，并且路由器与两台核心交换机之间都存在物理链路。典型的双核心局域网结构如下图所示：

双核心局域网结构具有以下特点：

• 核心交换设备在实现上多采用三层交换机或者多层交换机；
• 网络内各VLAN之间访问需要经过两台核心交换机中的一台；
• 网络中除核心交换设备之外，不存在其他的具备路由功能的设备；
• 核心交换设备之间运行特定的网关保护或负载均衡协议，如HSRP、VRRP、GLBP等；
• 核心交换设备与各VLAN设备间可以采用10M/100M/1000M以太网连接；
• 网络拓扑结构可靠；
• 路由层面可以实现无缝热切换；
• 部门局域网络访问核心层局域网以及相互之间由多条路径选择，可靠性更高；
• 在核心交换设备端口富余的前提下，部门网络接入较为方便；
• 设备投资比单核心局域网结构高；
• 对核心路由设备的端口密度要求较高；
• 核心交换设备和桌面计算机之间，存在接入交换设备，接入交换设备同时和双核心存在物理连接；
• 所有服务器都直接同时连接至两台核心交换机，借助于网关保护协议，实现桌面用户对服务器的高速访问。

3）环型局域网结构

环型局域网结构由多台核心三层设备连接成双RPR动态弹性分组环，来构建整个局域网络的核心，该网络通过与环上交换设备互联的路由设备接入广域网络。典型的环型局域网结构如下图所示：

环型局域网结构具有以下特点：

• 核心交换设备在实现上多采用三层交换机或多层交换机；
• 网络内各VLAN之间访问需要经过RPR环；
• RPR技术能提供MAC层的50ms自愈时间，能提供多等级、可靠的QoS服务；
• RPR有自愈保护功能，节省光纤资源；
• RPR协议中没有提及相交环、相切环等组网结构，当利用RPR组建大型城域网时，多环之间只能利用业务接口进行互通，不能实现网络的直接互通，因此它的组网能力相对SDH、MSTP较弱；
• 由两根反向光纤组成环型拓扑结构，其中一根顺时针，一根逆时针，节点在环上可从两个方向达到另一节点，每根光纤可以同时用来传输数据和同向控制信号，RPR环双向可用；
• 利用空间重用技术实现的空间重用，使环上的带宽得到更为有效的利用，RPR技术具有空间复用、环自愈保护、自动拓扑识别、多等级QoS服务、带宽公平机制和拥塞控制机制、物理层介质独立等技术特点；
• 设备投资比单核心局域网结构高；
• 核心路由冗余设计实施难度较高，容易形成路由环路。

4）层次局域网结构

层次局域网结构主要定义了根据功能要求不同将局域网络划分层次构建的方式，从功能上定义为：核心层、汇聚层、接入层。层次局域网一般通过与核心层设备互连的路由设备接入广域网络，典型的层次局域网结构如下图所示：