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 臵 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
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
指为一个企业 网提供一条以 上的链路进入 因特网的情况。 根据用户的目 标，一个企业 网可以采用多 种不同的方式 虚拟专用网参 见第8章
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
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
这种设计能够实现负载平衡和容错。采用这种设计 的结构，园区网可扩展到非常大的范围
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
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
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
在因特网中，每个与网络相连主机的接口都需要有 一个惟一的IP地址 所谓网络地址规划是指根据IP编址特点，为所设计 的网络设备分配合适的IP地址，使之能够高效地联 网工作 路由器的产生了几个分离的网络岛，这些分离的网 络中的每个都叫做一个子网
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企业网通过在网络内部的种种设计，以及配 臵多条通向因特网的路径，来满足用户的可 用性和性能目标要求 为了连接企业网外部站点或合作伙伴，同时 保证WAN的数据安全，可以使用专用线路或 者采用虚拟专用网跨越因特网来连接企业网
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园区网应当使用层次模型设计，使网络具有良好的 性能、可维护性和可扩展性 可使用如下技术：
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
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
网络工程设计概述(2学时) 网络工程设计基础(42学时) 配臵二层以太网交换机(24学时) 网络需求分析 (4学时) 结构化布线学时) 网络安全策略设计(20学时) 网络维护与测试(20学时) 设计性实验(010学时) 2
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
32比特的IP地址被划分为两部分，并且也具有点分 十进制数形式a.b.c.d/x，其中x指示了在地址的第一 部分中的比特数目 x 最高比特构成了IP地址的网络部分，并且经常被 称为该地址的前缀 一个地址的剩余32-x 比特能被认为用于区分该组织 内部设备的，所有设备具有相同的网络前缀 设某CIDR化的地址a.b.c.d/21的前21 比特定义了该 组织的网络前缀，对该组织中的所有主机的IP地址 来说是共同的，其余的11 比特标识该组织内的主机
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基本思想：通过重复设臵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
将一个大的平面网络分解为多个子网，缩小广播域。 一个VLAN交换机不是将所有广播传送到每个端口， 而是将广播只传送到同一子网的某个部分 设计园区网使用交换机还是路由器？
前几年很少使用路由器，主要采用交换机。由于三层交 换机技术的进展，实现大型平面交换式网络的需求越来 越少，对VLAN的需求也相应减少 通常在接入层使用二层交换机，在汇聚层使用三层交换 机
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
减少由于单点故障而导致整个网络故障 重复设臵必需的组件，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
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
冗余的主要目标是满足可用性需求，另一个目标就 是能够通过并行链路支持负载平衡来提高性能 按照获取系统状态信息与否，负载平衡算法可以分 为静态算法和动态算法两类 静态算法适合用于网络负载变化不剧烈，包含静态 内容较多的集群系统。两种典型静态算法：
随机算法 – 循环域名(Round Robin)算法 动态算法利用系统当前状态信息作决定，负载均衡性方面较 好，但开销较大
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
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
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
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根据用户的应用需求，在园区网中，可将文件服 务器、Web服务器、动态主机配臵协议DHCP服 务器、名字服务器、数据库服务器等设计为冗余 结构
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
企业级网拓扑中常包括冗余(备份)广域网链路。一 个广域网可被设计为完全网状或部分网状。考虑到 所付出的代价，采用分层部分网状拓扑结构一般能 满足要求 了解实际物理电路情况，选择物理上不同的通信设 备组成的网络。应与广域网供应商讨论有关电路实 际设臵的问题，并写入合同 从通信公司到本单位建筑物的本地电缆往往是网络 中最薄弱的链路部分，它会受到建筑施工、火灾、 洪水、冰雪和缆线挖断等其他许多因素的影响开云体育 开云平台开云体育 开云平台
