第四讲逻辑网络设计
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《逻辑网络设计》课件
Байду номын сангаас
网络体系结构和拓扑结构
在本节中，我们将概述不同类型的网络体系结构和拓扑结构，并讨论它们的优缺点。我们将重点介绍星型、总 线型和环型拓扑结构。
网络协议与服务
本节将深入讲解网络协议的种类和工作原理，以及网络提供的不同服务。我们将涵盖常见的网络协议如TCP/IP 和HTTP，并讨论它们的应用场景。
网络性能和可靠性指标
软件定义网络（SDN）的技术 与应用
本节将深入探讨软件定义网络（SDN）的技术原理和应用场景。了解如何通 过SDN实现灵活、可编程的网络架构。
网络性能优化与调优方法
在本节中，我们将介绍网络性能优化与调优的方法。了解如何提高网络的响 应速度、减少延迟，并优化带宽利用率。
网络自动化和自管理的实现
本节将讨论网络自动化和自管理的实现方式。了解如何利用自动化工具和技术简化网络管理和运维工作，提高 效率。
在本节中，我们将指出一些常见的网络设计错误，并提供解决这些错误的方法。了解如何避免常见的设计陷阱， 确保网络设计的成功。
大型网络的设计方法和应用
本节将深入讲解大型网络的设计方法和应用场景。了解如何应对复杂的网络 架构和大规模用户的需求。
网络安全和风险管理策略
在本节中，我们将讨论网络安全和风险管理的策略。了解如何保护网络免受 恶意攻击，并应对安全事件和数据泄漏风险。
网络设计的可持续性和可维护性
在本节中，我们将强调网络设计的可持续性和可维护性。了解如何设计可扩展、易于维护的网络架构，以适应 未来的发展。
网络设计的关键性和未来发展趋势
本节将总结网络设计的关键性和未来发展趋势。了解网络设计在现代社会中的重要性，并展望未来网络技术的 进步。
应用服务的需求和实现
网络体系结构和拓扑结构
在本节中，我们将概述不同类型的网络体系结构和拓扑结构，并讨论它们的优缺点。我们将重点介绍星型、总 线型和环型拓扑结构。
网络协议与服务
本节将深入讲解网络协议的种类和工作原理，以及网络提供的不同服务。我们将涵盖常见的网络协议如TCP/IP 和HTTP，并讨论它们的应用场景。
网络性能和可靠性指标
软件定义网络（SDN）的技术 与应用
本节将深入探讨软件定义网络（SDN）的技术原理和应用场景。了解如何通 过SDN实现灵活、可编程的网络架构。
网络性能优化与调优方法
在本节中，我们将介绍网络性能优化与调优的方法。了解如何提高网络的响 应速度、减少延迟，并优化带宽利用率。
网络自动化和自管理的实现
本节将讨论网络自动化和自管理的实现方式。了解如何利用自动化工具和技术简化网络管理和运维工作，提高 效率。
在本节中，我们将指出一些常见的网络设计错误，并提供解决这些错误的方法。了解如何避免常见的设计陷阱， 确保网络设计的成功。
大型网络的设计方法和应用
本节将深入讲解大型网络的设计方法和应用场景。了解如何应对复杂的网络 架构和大规模用户的需求。
网络安全和风险管理策略
在本节中，我们将讨论网络安全和风险管理的策略。了解如何保护网络免受 恶意攻击，并应对安全事件和数据泄漏风险。
网络设计的可持续性和可维护性
在本节中，我们将强调网络设计的可持续性和可维护性。了解如何设计可扩展、易于维护的网络架构，以适应 未来的发展。
网络设计的关键性和未来发展趋势
本节将总结网络设计的关键性和未来发展趋势。了解网络设计在现代社会中的重要性，并展望未来网络技术的 进步。
应用服务的需求和实现
《社会研究方法》第四讲(网络计划方法)剖析
A、B、C三项工序称 为平行工序
有A、B、C三项工 4 序。只有A完成后，
B、C才能开始
B A
C
A工序制约着B、C工 序的开始，B、C为 平行工序
5
有A、B、C三项工 序。C工序只有在A、
B完成后才能开始
A C
B
C工序依赖着A、B工 序，A、B为平行工 序
有A、B、C、D四项工序。
6
只有当A、B完成后，C、
客来沏茶
• 华罗庚关于统筹法的例子：有客 来访，要请他饮茶，于是要做几件 事：洗茶杯、洗杯盖、烧开水、泡 茶到端茶。
客来沏茶
本问题的几道“工序”有次序时,间:
洗杯盖 2
端茶0.5
烧水5 泡茶2 洗杯1
虚0
客来沏茶
PERT解法：5 最早完成时间, 5 最晚完成时间。
0 0 洗杯盖2 7 7 端茶0.5 7.5
第一节 概 述
• 一、网络计划方法的产生和发展（续2）
• 国外多年实践证明，应用网络计划技术组织与管理生产 （项目）一般能缩短工期20％左右，降低成本10％左右
• 网络计划技术的成功应用，引起了世界各国的高度重视， 被称为计划管理中最有效的、先进的、科学的管理方法。 1963年（？），我国著名数学家华罗庚教授，将此技术 介绍到我国，并结合我国当时的“统筹兼顾,全面安排” 的指导思想把它称为“统筹法”。
4、虚箭线（续）
• －联系作用
• 虚工作能表达工作间的逻辑关系和相互联系。 • －区分作用
• 双代号网络计划是用两个代号表示一项工作，如果两 项工作用同一代号，则不能明确表示出该代号表示哪 一项工作。因此，不同的工作必须用不同代号。
• －断路作用
• 为了正确表达工作间的逻辑关系，在出现逻辑错误的 圆圈（节点）之间增设新节点（即虚工作），切断毫 无关系的工作关系联系，这种方法称为断路法。
有A、B、C三项工 4 序。只有A完成后，
B、C才能开始
B A
C
A工序制约着B、C工 序的开始，B、C为 平行工序
5
有A、B、C三项工 序。C工序只有在A、
B完成后才能开始
A C
B
C工序依赖着A、B工 序，A、B为平行工 序
有A、B、C、D四项工序。
6
只有当A、B完成后，C、
客来沏茶
• 华罗庚关于统筹法的例子：有客 来访，要请他饮茶，于是要做几件 事：洗茶杯、洗杯盖、烧开水、泡 茶到端茶。
客来沏茶
本问题的几道“工序”有次序时,间:
洗杯盖 2
端茶0.5
烧水5 泡茶2 洗杯1
虚0
客来沏茶
PERT解法：5 最早完成时间, 5 最晚完成时间。
0 0 洗杯盖2 7 7 端茶0.5 7.5
第一节 概 述
• 一、网络计划方法的产生和发展（续2）
• 国外多年实践证明，应用网络计划技术组织与管理生产 （项目）一般能缩短工期20％左右，降低成本10％左右
• 网络计划技术的成功应用，引起了世界各国的高度重视， 被称为计划管理中最有效的、先进的、科学的管理方法。 1963年（？），我国著名数学家华罗庚教授，将此技术 介绍到我国，并结合我国当时的“统筹兼顾,全面安排” 的指导思想把它称为“统筹法”。
4、虚箭线（续）
• －联系作用
• 虚工作能表达工作间的逻辑关系和相互联系。 • －区分作用
• 双代号网络计划是用两个代号表示一项工作，如果两 项工作用同一代号，则不能明确表示出该代号表示哪 一项工作。因此，不同的工作必须用不同代号。
• －断路作用
• 为了正确表达工作间的逻辑关系，在出现逻辑错误的 圆圈（节点）之间增设新节点（即虚工作），切断毫 无关系的工作关系联系，这种方法称为断路法。
逻辑网络设计
5.允许内部网用户通过代理访问internet公网；
6.禁止internet公网用户进入内部网络和非法访问dmz区应用服务器；
7.禁止dmz区的公开服务器访问内部网络；
8.防止来自internet的dos一类的攻击；
9.能接受入侵检测的联动要求，可实现对实时入侵的策略响应；
10.对所保护的主机的常用应用通信协议（http、ftp、telnet、smtp）能够替换服务器的banner信息，防止恶意用户信息刺探；
11.提供日志报表的自动生成功能，便于事件的分析；
12.提供实时的网络状态监控功能，能够实时的查看网络通信行为的连接状态（当前有哪些连接、正在连接的ip、正在关闭的连接等信息），通信数据流量。提供连接查询和动态图表显示。
五：网络管理模块设计
人员管理：
网管机构日常运作，内部成员管理，外部交流。
网络管理：
2.1地址分配原则
地址分配采用中心授权机构管理机制。规模较大的网络采取分中心的分布授权机制。为位置频繁变更的终端用户动态分配地址（DHCP）。
设计考虑因素：
1.特定网络访问主机分布。
2.自动分配地址的终端群落。
3.DHCP管理的IP段。
4.公有地址与私有地址的对应
①网络地址转换（NAT）技术： 公网IP池，私有地址申请映射。
2.2网络命名
命名原则：
1.易用性，简短、有意义、无歧义（交换机sw开头、服务器srv开头、路由器rt开头）
2.名字最好包含位置信息（定义机构编号、建筑编号等）
3.不使用非常用字符，不应区分大小写
NetBIOS名字：
提供设备命名功能的API
域名：
为某特定网络服务提供名字（允许多IP对应一域名）
VLAN name
6.禁止internet公网用户进入内部网络和非法访问dmz区应用服务器；
7.禁止dmz区的公开服务器访问内部网络；
8.防止来自internet的dos一类的攻击；
9.能接受入侵检测的联动要求，可实现对实时入侵的策略响应；
10.对所保护的主机的常用应用通信协议（http、ftp、telnet、smtp）能够替换服务器的banner信息，防止恶意用户信息刺探；
11.提供日志报表的自动生成功能，便于事件的分析；
12.提供实时的网络状态监控功能，能够实时的查看网络通信行为的连接状态（当前有哪些连接、正在连接的ip、正在关闭的连接等信息），通信数据流量。提供连接查询和动态图表显示。
五：网络管理模块设计
人员管理：
网管机构日常运作，内部成员管理，外部交流。
网络管理：
2.1地址分配原则
地址分配采用中心授权机构管理机制。规模较大的网络采取分中心的分布授权机制。为位置频繁变更的终端用户动态分配地址（DHCP）。
设计考虑因素：
1.特定网络访问主机分布。
2.自动分配地址的终端群落。
3.DHCP管理的IP段。
4.公有地址与私有地址的对应
①网络地址转换（NAT）技术： 公网IP池，私有地址申请映射。
2.2网络命名
命名原则：
1.易用性，简短、有意义、无歧义（交换机sw开头、服务器srv开头、路由器rt开头）
2.名字最好包含位置信息（定义机构编号、建筑编号等）
3.不使用非常用字符，不应区分大小写
NetBIOS名字：
提供设备命名功能的API
域名：
为某特定网络服务提供名字（允许多IP对应一域名）
VLAN name
校园网逻辑网络设计和综合布线系统设计
校园网逻辑网络设计和综合布线系统设计1 校园网网络需求分析随着信息技术的发展，各行各业都开始建立自己的信息化网络平台，学校也不例外。
为了满足智能化校园的需求，现需要学校主校区构建一个校园网络，校园网络要求覆盖整个园区，园区内所有主机设备和服务器能够实现互通。
通过对学校情况的调研，该校园网络系统建设必须能够完成以下几个需求：1）所有的校园网络建设都是为了更好服务于学校的实际应用。
2）能够为实现校内办公自动化提供良好的基础网络，从而提高管理水平，节约办公成本，提高办公效率。
3）为学校的教师、学生提供信息服务来丰富课余生活，提高生活质量。
4）为教师提供良好的交流环境，整合教育资源，提升教师教学水平，为教师提供一个交流平台。
5）各种设备易于管理和维护。
6）利用相关技术实现网络安全，对网络中的数据访问进行限制和保护。
7）考虑到整个校园网信息点数量巨大，配置 DHCP 服务器来实现整个校园网中的 IP 地址动态分配。
8）需要配置各类服务器以满足学校日常工作的需要。
2 校园网逻辑网络设计2.1 主干网络技术选择。
根据需求分析，充分考虑到学校日常教学工作的需要和应用，按照相关系统的国家标准，本系统采用了百兆以太网技术。
百兆以太网快速，高效，高性能的特点，可以让校园网的实用性得到大幅度的提升。
网络主干采用光纤 100M 技术，实现与各楼层、主楼内网交换机间的高速连接；实现 10/100M到桌面；实现核心交换机对服务器的 100M 连接；网络中使用的设备和协议应完全符合国际通用的技术标准，网络核心支持 IPV4/IPV6 双协议。
2.2 网络拓扑结构选择。
校园网络建设的目标简而言之是将校园内各种不同应用的信息资源通过高性能的网络设备相互连接起来，形成校园园区内部的网络系统，对外通过路由设备接入广域网。
校园的楼宇一般主要包括教学楼、图书馆、办公楼、宿舍区，体育馆。
根据对校园网络的规划，在设计校园网时选择了星形拓扑结构。
第四讲逻辑网络设计
汇聚层设计要点：
对资源的访问控制、安全与流量负载和策略 路由应在汇聚层实施 汇聚层应向核心层隐藏接入层的详细信息 汇聚层应向接入层屏蔽网络其他的部分的信 息 各种协议的转换都应在汇聚层完成
接入层设计要点：
为用户节点提供接入服务时应提供足够的带 宽以满足应用 解决相邻用户间的互访需求 接入层应适当负责部分用户管理功能，如地 址认证、身份认证、计费管理等 接入层应负责用户的信息收集工作，如IP 地址、MAC地址、访问日志等
2) 分布层 网络的分布层是网络的核心层和访问层之间的分界点，因
而起着许多重要的作用，主要体现在：实现如今应用广泛的虚
拟局域网(VLAN)之间的路由；用于描述广播冲突域；用于安 全访问控制。分布层允许核心层连接多个地点，同时保持较高
的性能。为了保持核心层的高性能，分布层可以在耗用带宽的
访问层选路协议和优化的核心层选路协议之间重新发布通告的 广播信息，比如路由信息协议(RIP)。
西区总部
北区分部
东区分部
南区分部
图4.1 平面拓扑结构
2) 局域网平面拓扑结构设计
小型局域网采用的拓扑结构图主要就是平面拓扑结构，
也就是将网络的用户终端(如计算机)、服务器连接到一个或多
个集线器、交换机上，网络构架主要是以太网，并采用 CSMA/CD作为访问控制。集线器是一种共享式设备，而交换 机是一种交换式设备，在用户连接数量多的情况下，利用交 换设备不会造成网络拥塞。
第四讲 逻辑网络设计
本节课程的重难点
重点： 1．网络结构设计 2．结构化布线与设备选型 难点：网络结构设计
4.1 逻辑网络方案设计
4.1.1 网络拓扑结构设计
在网络拓扑结构图中，通常采用边表示一个网络、子网或
数字电路逻辑设计第四章【可编辑PPT】
★74LS148 8-3线优先编码器 应用2
用编码器构成A/D转换器
图4.15为74LS148构 成的A/D转换器。这个 电路主要由比较器、寄 存器和编码器3部分组成。
输入信号(模拟电压)， 同时加到7个比较器的反 相端，基准电源经串联 电阻分压为8级，量化单 位q=UR／7，各基准电压 分别加到比较器的同相 端。
Y S I0 N I1 N I2 N I3 N I4 N I5 N I6 N I7 N ST YEXYS ST
8线–3线优先编码器真值表如下表所示(反码形式)
输入
输出
ST IN 0 IN 1 IN 2 IN 3 IN 4 IN 5 IN 6 IN 7
Y 2 Y 1 Y 0 Y EX Y s
0 1 2 3 4 5 6 7 EN
HPRI/BIN 低位片
YS
Y0
Y1
Y2
YEX
0 1 2 3 4 5 6 7 EN
HPRI/BIN 高位片
YS
Y0
Y1
Y2
YEX
&
&
&
Y0
Y1
Y2
&
Y3
YEX
中规模优先编码器
常用的中规模优先编码器有： 8线-3线优先编码器：CT54148/CT74148、 CT54LS148/CT74LS148、CC4532 10线-4线优先编码器：CT54147/CT74147、 CT54LS147/CT74LS147、CC40147
74LS148是8-3线优先编码器
74LS148编码器功能表
输入
EI I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0
1 XXXXXXXX 0 1 1 1 1 1 11 1 0 0 XXXXXXX 0 1 0 XXXXXX 0 1 1 0 XXXXX 0 1 1 1 0 XXXX 0 1 1 1 1 0 XXX 0 1 1 1 1 1 0 XX 01111110X 011111110
第四章 逻辑网络设计说明书
第 4 章 逻辑网络设计实例T 公司主管对需求分析和网络流量说明书中推荐的项目达成一致，你便正式进入新网络 开发过程的逻辑设计阶段。
本阶段将引用来源于前两阶段的输出数据，编制出一份合适的逻 辑设计文档。
该文档针对需求分析报告中所列的目标提出明确的技术建议，这些目标包括： 1.增强网络整体性能，包括 LAN 的性能和 Web 访问。
2.划分子网，使公司的网络与教室和 Internet 隔离，并保证安全。
提供地址方案以适应 增长。
3.提供网络管理来监视和控制公司 3 处办公室的网络设备。
这种功能是通过 Web 和单个 NMS 来实现的。
4.网络中增加一个高速的黑白打印机和一个彩色打印机。
5.为重要任务提供 UPS。
逻辑设计说明书呈阅：T 公司主管 日期：2010 年 2 月 10 日 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------一. 执行综述本文档概述了 2010 年 2 月在 XX 街 XX 号开发的一个新网络的逻辑设计。
该项目的主要 阶段包括： 1.需求分析； 2.逻辑设计； 3.物理设计； 4.网络实现。
第一阶段，需求和分析阶段，已完成。
2010 年 2 月 8 日通过的需求和流量说明书中概述 了该阶段的结果。
第二阶段，网络逻辑设计阶段，将会在逻辑设计方案被公司管理部门批准和签定之后完 成。
该方案批准之后，我们将开始网络的物理设计阶段。
二. 项目目标及方案本文档针对需求报告中所列的目标提出了明确的建议。
这些目标包括： 1. 增强网络整体性能，包括 LAN 的性能和 Web 访问。
2. 划分子网，使公司的网络与教室和 Internet 隔离，并保证安全。
提供地址方案以适应 增长。
3. 提供网络管理来监视和控制公司 3 处办公室的网络设备。
4网络逻辑设计概述
汇聚层设计
汇聚层
汇聚层的功能主要是连接接入层节点和核心层中心。 汇聚层设计为连接本地的逻辑中心，仍需要较高的性 能和比较丰富的功能。 汇聚层的主要任务
定义广播和组播域 执行安全和网络策略，包括地址翻译和防火墙策略 VLAN之间的路由选择 部门或工作组级的访问 布线间连接的汇聚和需要进行的各种介质转换。
核心层的功能主要是实现骨干网络之间的优化传输,设计任务 的重点通常是冗余能力、可靠性和高速的传输。
汇聚层
汇聚层的功能主要是连接接入层节点和核心层中心。汇聚层设 计为连接本地的逻辑中心，仍需要较高的性能和比较丰富的功 能。
接入层
接入层目的是允许终端用户连接到网络，因此接入层设备具有 低成本和高端口密度特性。
目前最主流的体系模型是TCP/IP。 其他的模型还有：OSI模型、Novell网络、 SNA网络、WindowsNT模型等。 局域网模型：以太网、令牌环网等等。
网络结构的分层设计
在逻辑网络设计中，一般采用分层设计的思想， 每一层的任务都集中在一些特定的功能上。 网络结构可以分为三层：
核心层
组网模式
计算机网络从网络规模上可以分为
群组模式
用少量计算机组成的一个小型局域网，可以通过电话线路等远 程连接若干个远程站点，接受指定用户访问。
部门模式
部门模式中存在多个相对独立的分属不同专业群组的局域网， 各局域网又以交换机和路由器进行互联，构成主干网，有自己 的服务器和信息源，用户可以共享网络上资源和相互通信。
网络逻辑设计的目标是建立设计目标的逻 辑模型。 网络逻辑设计的内容包括
网络体系结构的选择 网络分层设计 网络站点的设计 远程网络接入设计 地址的分配和管理 网络性能和可靠性的设计
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第四讲 逻辑网络设计
本节课程的重难点
重点： 1．网络结构设计 2．结构化布线与设备选型 难点：网络结构设计
4.1 逻辑网络方案设计
4.1.1 网络拓扑结构设计
在网络拓扑结构图中，通常采用边表示一个网络、子网或
传输线路，而用点表示连接节点即路由器、交换机、计算机终 端等设备。这种图只能说明网络的几何结构，而不能表明子网 或互联设备的地理位置。为了满足用户网络的扩展性和适应性 目标，在选择具体产品和技术之间构造一个逻辑拓扑结构是非
与其他局域网连接通过一个广域网路由器实现，因而形成了
点到点的链路，如图4.1所示。在路由器的数量不多的情况下 实现简单的平面设计，可以解决路由选择问题。当某一条链 路出现故障的时候，可以恢复与其他节点的链路通信。但是 当用户局域网的数量越来越大时，这种简单的广域网平面设 计将增加时延和差错率，所以这种情况下应该改为其他拓扑 结构。
总体来看，图3.2所示分层模型中的每一层都有特定的作 用。核心层提供多个网络之间的优化传输路径；分布层将网
络服务连接到访问层，并且实现安全、流量负载和选路策略；
而访问层就是直接面对网络终端用户的接入。在广域网设计 中，访问层由园区网络边界上的路由器组成；在园区网络或 企业网络设计中，访问层为终端用户访问提供接入设备，如 交换机或集线器。
心层设备之间既相互独立又相互关联。对于需要通过外部网或
经过Internet连接的其他企业网络来说，核心层拓扑结构应当有 多条连接到外部网络的通道。
在需求分析中，需求调研获取了用户网络的许多物理信息， 如地理距离、信息流量、数据负载等。由于核心层处于主干网
络，而主干网技术的选择要根据需求分析中的数据来定，主干
环形局域网结构的特点：
自动拓扑发现功能：环上的节点通过固定的时间定期向单环或 双环上发送拓扑发现分组来实现自动拓扑发现功能，其它节点 接收到该拓扑发现分组后，把本节点的MAC地址以及节点状态 附在该分组后面，然后向下游节点转发，最后当发出拓扑发现 分组的节点收到返回的分组时，把拓扑发现分组从环上剥离， 同时根据分组中的信息计算更新本地的拓扑图。 可靠性： RPR协议通过“ Ring Wrap”来恢复，只有临近断 连处的结点才需要做出反应。从内环倒换到外环上的流量通过 相反的方向到达目的结点。不仅可以在50ms内切换光纤，不 需要路由表的重新收敛。 IP业务映射：可以直接映射和支持IP包的优先级，直接支持IP 包的广播以及其他IP业务控制功能。
都将占用广播域上的每台设备中的CPU资源，还有就是处理广
播域中的大量路由消息，都会造成非层次网络设备的CPU资源 的高开销。
(2) 降低了网络成本。层次化结构中的网络设备根据承担
的功能进行选择，可降低不必要的功能花费。同时，层次化模 型的模块化特征允许在层次结构的每层内进行精确的容量规划，
从而减少了不必要的带宽。其次，层次化的模型结构也便于网
2) 分布层 网络的分布层是网络的核心层和访问层之间的分界点，因
而起着许多重要的作用，主要体现在：实现如今应用广泛的虚
拟局域网(VLAN)之间的路由；用于描述广播冲突域；用于安 全访问控制。分布层允许核心层连接多个地点，同时保持较高
的性能。为了保持核心层的高性能，分布层可以在耗用带宽的
访问层选路协议和优化的核心层选路协议之间重新发布通告的 广播信息，比如路由信息协议(RIP)。
单核心局域网结构的特点：
核心设备采用三层或多层交换机，并划分多个VLAN 各VLAN间的互访需要经过核心交换设备 网络中除三层交换设备外不存在其他带三层路由功能的设备 设备投资较少 网络结构简单 核心交换设备端口富余的前提下部门网络接入较为方便 覆盖地理范围小，要求部门网络分布比较紧凑 核心交换为整个网络的故障单点，容易导致整个网络失效 网络的扩展能力有限 对核心设备的端口密度要求较高 核心设备与桌面之间须加入接入层交换机
冗余组件设计核心层，如采用最新的链路聚合技术(快速以太网
的FEC、千兆以太网的GEC等)来解决冗余连接链路的负载。
在核心层的设备主要为路由器、三层交换机等，在配置这 些设备的时候，应该考虑优化分组吞吐量的路由特性，应避免 使用分组过滤或其他可能会降低处理器效率的功能。为了降低 网络时延和获得良好的可管理性，应当精心设计核心层，使核
网络一般用来连接建筑群和服务器群，因而核心层可能承担网 络上30%～60%的信息流。因此，在实现主干网的时候，传输
介质应选用光缆，采用的主要技术为千兆以太网、ATM等。从
易用性、先进性和扩展性的角度考虑，采用千兆以太网技术最 为常见，而ATM技术在实现和工程设计上难度较大，在部分局 域网中可以实现。
环形局域网结构：
环形局域网结构的特点：
空间复用：一根光纤环可以分段传输数据，所以至少可以提供两倍 的带宽。 双环结构：两根光纤同时传输数据，使带宽得到两倍的提高。 公平机制：RPR天生具有应用“公平算法”调整带宽使用的优势。 所谓“公平算法”指的是一种机制，它给每个结点一个预先定 义的、公平的带宽比例，也就是说没有了预先分配电路的限制。 统计复用：网络带宽分段使用，且任意节点间富余的带宽可以被其 他节点所使用，以成倍提高可用带宽。 扩展性：一个环上的节点数可以最高至255，单端口速率可以最高 至10Gbps ，地理范围可以像SDH一样扩展到足够的程度。
双核心结构局域网：
双核心LAN主要有两台核心交换设备作为局域网的核心， 通过与核心交换相连的路由器接入广域网。典型的双核心结构 局域网如下图所示：
双核心局域网结构的特点：
核心交换为两台三层或多层交换机 网络内部各VLAN间的互访需经过两台核心交换中的一台 网络中除核心交换设备外，无其他的具有路由功能的设备 核心交换设备间预先特定的网关保护或负载均衡协议，如： HSRP(热备份路由协议)、VRRP（虚拟路由冗余协议）、 GLBP（网关负载均衡协议） 网络拓扑结构可靠 路由层面可实现无缝热切换 部门局域网访问核心网络及其相互之间访问存在多条路径可选，可靠 性高 设备投资较单核心结构高 对核心交换设备的端口密度较高 核心交换与桌面计算机之间存在接入层交换设备 网络内部的所有服务器均与两台核心交换连接，实现桌面用户对服务 器的高速访问
为了节约网络IP地址，可以在访问层采用私有地址，通过
分布层进行NAT转换形成Internet中合法的IP地址。
3) 接入层
接入层为用户提供了在局部网内的相互访问和外部接入。
在大规模网络系统中，接入层可以包括路由器、交换机、网桥
和集线器网络设备。一般采用100Base-T(X)快速交换式以太网， 采用10/100 Mb/s自适应传输速率到用户桌面，传输介质一般为 5类或超5类双绞线。接入层的交换机产品比较多，比如Cisco Catalyst2900系列、1900系列或华为公司的产品。如果要支持虚
2．层次型网络拓扑结构设计 在一个网络系统规模庞大的情况下，往往将系统中的设备
按照承担的功能进行划分，形成多层结构，进行分担处理，这
就是常见的分层方法，是一种层次型网络拓扑结构。 使用层次型拓扑结构具有以下优点： (1) 减轻了网络中一些主设备CPU的负载。例如，在一个大 平面或交换式网络中，广播分组负载是很重的。每个广播分组
下面讨论分层设计中每一层的功能和任务。 1) 核心层
核心层是互联网络的高速主干网，用以连接服务器群、建
筑群到网络中心，或在一个大型建筑物内连接多个交换机管理
间到网络中心设备间，这样核心层便成为网络间数据包交换的
至关重要的一层。为了保证核心层具有高可靠性，并且具有快 速适应能力，不会因为某条路径故障导致网络瘫痪，必须采用
环形局域网结构的特点：
新型的MAC机制：RPR定义了一种为城域网数据传输而优化的新 的介质存取控制(MAC) 协议，面向数据链路层，因此物理层是 开放的，可以和以太网、SDH、WDM等物理层标准兼容。 即插即用：简单的环形结构和自动发现机制使网络设备的配置变得 十分简单。例如，在一个网状网中，增加一个节点需配置2N个 端口，而在一个环形网中，增加一个节点最多只需要配置一对 端口。 高性能价格比：一个RPR环上的每个设备永远只需要一对RPR端口 (而点对点网状网中，每节点需N2个端口)，从而使网络扩容时 不再需要增加更多端口，大大降低了网络成本。同时，RPR的
常重要的。在网络逻辑拓扑结构的设计阶段，首先应该明确用
户网络和互联节点，明确网络的规模大小和物理范围，以及选 用的网络互联类型，对于具体的设备类型可以先不必确定，但
是设备的功能应该定型。
网络拓扑结构设计应该考虑的因素有：① 经济性；② 灵 活性和扩展性；③ 可靠性；④ 易于管理和维护。 网络拓扑结构与用户网络规模有关，由此可将其分为平面 拓扑结构、层次型网络拓扑结构、网状拓扑结构以及企业网拓 扑结构和园区网拓扑结构。
层次型局域网结构的特点：
核心层实现高速数据转发 汇聚层实现丰富的接口和接入之间的互访策 略控制 接入层实现用户节点的接入 网络拓扑结构故障定位可分级便于维护 网络功能清晰有利于发挥设备的最大效率 网络拓扑易于扩展
（2）层次化设计模型
层次化模型中最为经典的是三层层次化模型， 三层结构允许在核心交换层次上实现流量汇聚和过 滤，很容易扩展接入互联网。 核心层设计要点： 尽量避免在核心层设备上使用数据包过滤、策略路 由等降低数据转发处理效率的配置 核心层覆盖范围不能过大，否则将降低网络性能 核心层上应有一条或多条线路连接到外部网络，提 高网络的可靠性
西区总部
北区分部
东区分部
南区分部
图4.1 平面拓扑结构
2) 局域网平面拓扑结构设计
小型局域网采用的拓扑结构图主要就是平面拓扑结构，
也就是将网络的用户终端(如计算机)、服务器连接到一个或多
个集线器、交换机上，网络构架主要是以太网，并采用 CSMA/CD作为访问控制。集线器是一种共享式设备，而交换 机是一种交换式设备，在用户连接数量多的情况下，利用交 换设备不会造成网络拥塞。
本节课程的重难点
重点： 1．网络结构设计 2．结构化布线与设备选型 难点：网络结构设计
4.1 逻辑网络方案设计
4.1.1 网络拓扑结构设计
在网络拓扑结构图中，通常采用边表示一个网络、子网或
传输线路，而用点表示连接节点即路由器、交换机、计算机终 端等设备。这种图只能说明网络的几何结构，而不能表明子网 或互联设备的地理位置。为了满足用户网络的扩展性和适应性 目标，在选择具体产品和技术之间构造一个逻辑拓扑结构是非
与其他局域网连接通过一个广域网路由器实现，因而形成了
点到点的链路，如图4.1所示。在路由器的数量不多的情况下 实现简单的平面设计，可以解决路由选择问题。当某一条链 路出现故障的时候，可以恢复与其他节点的链路通信。但是 当用户局域网的数量越来越大时，这种简单的广域网平面设 计将增加时延和差错率，所以这种情况下应该改为其他拓扑 结构。
总体来看，图3.2所示分层模型中的每一层都有特定的作 用。核心层提供多个网络之间的优化传输路径；分布层将网
络服务连接到访问层，并且实现安全、流量负载和选路策略；
而访问层就是直接面对网络终端用户的接入。在广域网设计 中，访问层由园区网络边界上的路由器组成；在园区网络或 企业网络设计中，访问层为终端用户访问提供接入设备，如 交换机或集线器。
心层设备之间既相互独立又相互关联。对于需要通过外部网或
经过Internet连接的其他企业网络来说，核心层拓扑结构应当有 多条连接到外部网络的通道。
在需求分析中，需求调研获取了用户网络的许多物理信息， 如地理距离、信息流量、数据负载等。由于核心层处于主干网
络，而主干网技术的选择要根据需求分析中的数据来定，主干
环形局域网结构的特点：
自动拓扑发现功能：环上的节点通过固定的时间定期向单环或 双环上发送拓扑发现分组来实现自动拓扑发现功能，其它节点 接收到该拓扑发现分组后，把本节点的MAC地址以及节点状态 附在该分组后面，然后向下游节点转发，最后当发出拓扑发现 分组的节点收到返回的分组时，把拓扑发现分组从环上剥离， 同时根据分组中的信息计算更新本地的拓扑图。 可靠性： RPR协议通过“ Ring Wrap”来恢复，只有临近断 连处的结点才需要做出反应。从内环倒换到外环上的流量通过 相反的方向到达目的结点。不仅可以在50ms内切换光纤，不 需要路由表的重新收敛。 IP业务映射：可以直接映射和支持IP包的优先级，直接支持IP 包的广播以及其他IP业务控制功能。
都将占用广播域上的每台设备中的CPU资源，还有就是处理广
播域中的大量路由消息，都会造成非层次网络设备的CPU资源 的高开销。
(2) 降低了网络成本。层次化结构中的网络设备根据承担
的功能进行选择，可降低不必要的功能花费。同时，层次化模 型的模块化特征允许在层次结构的每层内进行精确的容量规划，
从而减少了不必要的带宽。其次，层次化的模型结构也便于网
2) 分布层 网络的分布层是网络的核心层和访问层之间的分界点，因
而起着许多重要的作用，主要体现在：实现如今应用广泛的虚
拟局域网(VLAN)之间的路由；用于描述广播冲突域；用于安 全访问控制。分布层允许核心层连接多个地点，同时保持较高
的性能。为了保持核心层的高性能，分布层可以在耗用带宽的
访问层选路协议和优化的核心层选路协议之间重新发布通告的 广播信息，比如路由信息协议(RIP)。
单核心局域网结构的特点：
核心设备采用三层或多层交换机，并划分多个VLAN 各VLAN间的互访需要经过核心交换设备 网络中除三层交换设备外不存在其他带三层路由功能的设备 设备投资较少 网络结构简单 核心交换设备端口富余的前提下部门网络接入较为方便 覆盖地理范围小，要求部门网络分布比较紧凑 核心交换为整个网络的故障单点，容易导致整个网络失效 网络的扩展能力有限 对核心设备的端口密度要求较高 核心设备与桌面之间须加入接入层交换机
冗余组件设计核心层，如采用最新的链路聚合技术(快速以太网
的FEC、千兆以太网的GEC等)来解决冗余连接链路的负载。
在核心层的设备主要为路由器、三层交换机等，在配置这 些设备的时候，应该考虑优化分组吞吐量的路由特性，应避免 使用分组过滤或其他可能会降低处理器效率的功能。为了降低 网络时延和获得良好的可管理性，应当精心设计核心层，使核
网络一般用来连接建筑群和服务器群，因而核心层可能承担网 络上30%～60%的信息流。因此，在实现主干网的时候，传输
介质应选用光缆，采用的主要技术为千兆以太网、ATM等。从
易用性、先进性和扩展性的角度考虑，采用千兆以太网技术最 为常见，而ATM技术在实现和工程设计上难度较大，在部分局 域网中可以实现。
环形局域网结构：
环形局域网结构的特点：
空间复用：一根光纤环可以分段传输数据，所以至少可以提供两倍 的带宽。 双环结构：两根光纤同时传输数据，使带宽得到两倍的提高。 公平机制：RPR天生具有应用“公平算法”调整带宽使用的优势。 所谓“公平算法”指的是一种机制，它给每个结点一个预先定 义的、公平的带宽比例，也就是说没有了预先分配电路的限制。 统计复用：网络带宽分段使用，且任意节点间富余的带宽可以被其 他节点所使用，以成倍提高可用带宽。 扩展性：一个环上的节点数可以最高至255，单端口速率可以最高 至10Gbps ，地理范围可以像SDH一样扩展到足够的程度。
双核心结构局域网：
双核心LAN主要有两台核心交换设备作为局域网的核心， 通过与核心交换相连的路由器接入广域网。典型的双核心结构 局域网如下图所示：
双核心局域网结构的特点：
核心交换为两台三层或多层交换机 网络内部各VLAN间的互访需经过两台核心交换中的一台 网络中除核心交换设备外，无其他的具有路由功能的设备 核心交换设备间预先特定的网关保护或负载均衡协议，如： HSRP(热备份路由协议)、VRRP（虚拟路由冗余协议）、 GLBP（网关负载均衡协议） 网络拓扑结构可靠 路由层面可实现无缝热切换 部门局域网访问核心网络及其相互之间访问存在多条路径可选，可靠 性高 设备投资较单核心结构高 对核心交换设备的端口密度较高 核心交换与桌面计算机之间存在接入层交换设备 网络内部的所有服务器均与两台核心交换连接，实现桌面用户对服务 器的高速访问
为了节约网络IP地址，可以在访问层采用私有地址，通过
分布层进行NAT转换形成Internet中合法的IP地址。
3) 接入层
接入层为用户提供了在局部网内的相互访问和外部接入。
在大规模网络系统中，接入层可以包括路由器、交换机、网桥
和集线器网络设备。一般采用100Base-T(X)快速交换式以太网， 采用10/100 Mb/s自适应传输速率到用户桌面，传输介质一般为 5类或超5类双绞线。接入层的交换机产品比较多，比如Cisco Catalyst2900系列、1900系列或华为公司的产品。如果要支持虚
2．层次型网络拓扑结构设计 在一个网络系统规模庞大的情况下，往往将系统中的设备
按照承担的功能进行划分，形成多层结构，进行分担处理，这
就是常见的分层方法，是一种层次型网络拓扑结构。 使用层次型拓扑结构具有以下优点： (1) 减轻了网络中一些主设备CPU的负载。例如，在一个大 平面或交换式网络中，广播分组负载是很重的。每个广播分组
下面讨论分层设计中每一层的功能和任务。 1) 核心层
核心层是互联网络的高速主干网，用以连接服务器群、建
筑群到网络中心，或在一个大型建筑物内连接多个交换机管理
间到网络中心设备间，这样核心层便成为网络间数据包交换的
至关重要的一层。为了保证核心层具有高可靠性，并且具有快 速适应能力，不会因为某条路径故障导致网络瘫痪，必须采用
环形局域网结构的特点：
新型的MAC机制：RPR定义了一种为城域网数据传输而优化的新 的介质存取控制(MAC) 协议，面向数据链路层，因此物理层是 开放的，可以和以太网、SDH、WDM等物理层标准兼容。 即插即用：简单的环形结构和自动发现机制使网络设备的配置变得 十分简单。例如，在一个网状网中，增加一个节点需配置2N个 端口，而在一个环形网中，增加一个节点最多只需要配置一对 端口。 高性能价格比：一个RPR环上的每个设备永远只需要一对RPR端口 (而点对点网状网中，每节点需N2个端口)，从而使网络扩容时 不再需要增加更多端口，大大降低了网络成本。同时，RPR的
常重要的。在网络逻辑拓扑结构的设计阶段，首先应该明确用
户网络和互联节点，明确网络的规模大小和物理范围，以及选 用的网络互联类型，对于具体的设备类型可以先不必确定，但
是设备的功能应该定型。
网络拓扑结构设计应该考虑的因素有：① 经济性；② 灵 活性和扩展性；③ 可靠性；④ 易于管理和维护。 网络拓扑结构与用户网络规模有关，由此可将其分为平面 拓扑结构、层次型网络拓扑结构、网状拓扑结构以及企业网拓 扑结构和园区网拓扑结构。
层次型局域网结构的特点：
核心层实现高速数据转发 汇聚层实现丰富的接口和接入之间的互访策 略控制 接入层实现用户节点的接入 网络拓扑结构故障定位可分级便于维护 网络功能清晰有利于发挥设备的最大效率 网络拓扑易于扩展
（2）层次化设计模型
层次化模型中最为经典的是三层层次化模型， 三层结构允许在核心交换层次上实现流量汇聚和过 滤，很容易扩展接入互联网。 核心层设计要点： 尽量避免在核心层设备上使用数据包过滤、策略路 由等降低数据转发处理效率的配置 核心层覆盖范围不能过大，否则将降低网络性能 核心层上应有一条或多条线路连接到外部网络，提 高网络的可靠性
西区总部
北区分部
东区分部
南区分部
图4.1 平面拓扑结构
2) 局域网平面拓扑结构设计
小型局域网采用的拓扑结构图主要就是平面拓扑结构，
也就是将网络的用户终端(如计算机)、服务器连接到一个或多
个集线器、交换机上，网络构架主要是以太网，并采用 CSMA/CD作为访问控制。集线器是一种共享式设备，而交换 机是一种交换式设备，在用户连接数量多的情况下，利用交 换设备不会造成网络拥塞。