networkdesign第四章逻辑网络设计

networkdesign第四章逻辑网络设计内容摘要：

 分布层：常在此进行对资源访问的控制，对通过核心层流量的控制，以及 VLAN的配置。 分布层可以在高带宽的接入层路由选择协议和优化的核心层路由选择协议之间重新分发路由。 分布层应该向核心路由器隐蔽接入层的详细拓扑结构信息，只向核心层通告少量的接入层信息。  接入层：为用户提供访问互连网的能力。 该层设备主要考虑低成本、满足用户需求的带宽。 NETWORK DESIGN 4 24 中国科大校园网主干示意图 NETWORK DESIGN 4 25 层次化网络设计原则 原则一 ：控制网络层次的加大，一般有三个层次就够了，否则延迟加大。 常见的设计错误，是在接入层增加一条链路，或增加一个后门。 增加一条链路的结果是使网络增加了一个第 4层，它使延迟增加；所谓后门是指同一层设备之间的一个连接，它引起不可预知的路由选择和交换。 尽管有一些合理的理由需要增加一条链接或后门，但应尽量避免。 原则二： 首先设计接入层，然后是分布层，最后才是核心层。 从接入层开始，可以精确地为分布层和核心层进行容量规划。 增加一条链路 分布层设备 接入层 交换机 服务器 接入层 交换机 接入层 交换机 服务器 增加一个后门 NETWORK DESIGN 4 26 园区网拓扑结构的考虑 园区网拓扑结构具有低带宽、小广播域、冗余、镜像服务器、扩展频繁等特色。 园区网应设计成层次化结构，以适应这些要求。 园区网应具有交换式骨干网，连接园区的各个大楼。 大容量的服务器群直接连接在骨干网上。 园区网络设计中，网管是很重要的部分，应提供对网络设备的维护、监测入口。 从功能上划分，园区网包括：  园区基础设施模块；  服务器群组；  网络管理模块；  边界互连模块。 见右图示。 网络管理模块 服务器群组 服务器 服务器 服务器 楼层接入 园区骨干 建筑物分布 园区基础设施模块 边界分布模块 因特网 连接 电子 商务 VPN WAN ISP A ISP B PSTN FR ATM ISP边界 园区网络功能模型 NETWORK DESIGN 4 27 生成树 STP产生的原因－路径回环 LAN 1 LAN 2 1 1 1 1 2 2 2 3 3 3 NETWORK DESIGN 4 28 引入生成树协议 (STP) 通过阻断冗余链路来消除桥接网络中可能存在的路径回环 当前活动路径发生故障时激活冗余备份链路恢复网络连通性 ROOT LAN A LAN C LAN E LAN B LAN D NETWORK DESIGN 4 29 生成树协议的基本原理 基本思想：在交换机之间传递特殊的消息（配置消息），包含足够的信息做以下工作： 从网络中的所有交换机中，选出一个作为根网桥（ Root） 计算本交换机到根网桥的最短路径 对每个 LAN，选出离根桥最近的那个交换机作为指定网桥，负责所在 LAN上的数据转发 交换机选择一个根端口，该端口给出的路径是此网桥到根桥的最佳路径 选择除根端口之外的包含于生成树上的端口（指定端口） NETWORK DESIGN 4 30 桥协议数据单元 的内容 桥协议数据单元（ BPDU）也被称作配置消息 主要内容包括 根网桥的 Identifier（ RootID） 从指定网桥到根网桥的最小路径开销（ RootPathCost） 指定网桥的 Identifier 指定网桥的指定端口的 Identifier 即（ RootID， RootPathCost， DesignatedBridgeID，DesignatedPortID） NETWORK DESIGN 4 31 桥协议数据单元 格式 DMA LLC Header SMA L/T Payload DMA:目的 MAC地址 配置消息的目的地址是一个固定的桥 的组播地址（ 0x0180c2020000） SMA:源 MAC地址 即发送该配置消息的桥 MAC地址 L/T:帧长 LLC Header:配置消息固定的链路头 Payload:BPDU数据 值 域 占用字节 协议 ID 2 协议版本 BPDU类型 标志位 根桥 ID 根路径开销 指定桥 ID 指定端口 ID Message Age 1 1 1 8 4 8 2 2 Max Age Hello Time Forward Delay 2 2 2 NETWORK DESIGN 4 32 桥协议数据单元 的处理 将各个端口收到的配置消息和自己的配置消息做比较，得出优先级最高的配置消息更新本身的配置消息，主要工作有： 选择根网桥 RootID：最优配置消息的 RootID 计算到根桥的最短路径开销 RootPathCost：如果自己是根桥，则最短路径开销为 0，否则为它所收到的最优配置消息的 RootPathCost与收到该配置消息的端口开销之和 选择根端口 RootPort：如果自己是根桥，则根端口为 0，否则根端口为收到最优配置消息的那个端口 选择指定端口：包括在生成树上处于转发状态的其它端口 从指定端口发送新的配置消息 NETWORK DESIGN 4 33 如何确定最优的 桥协议数据单元 配置消息的优先级比较原则： 假定有两条配置消息 C1和 C2，则： 如果 C1的 RootID小于 C2的 RootID，则 C1优于 C2 如果 C1和 C2的 RootID相同，但 C1的 RootPathCost小于 C2，则 C1优于 C2 如果 C1和 C2的 RootID和 RootPathCost相同，但 C1的TransmitID小于 C2，则 C1优于 C2 如果 C1和 C2的 RootID、 RootPathCost和 TransimitId相同，但 C1的 PortID小于 C2，则 C1优于 C2 NETWORK DESIGN 4 34 生成树协议的不足 端口从阻塞状态进入转发状态必须经历两倍的 Forward Delay时间，所以网络拓扑结构改变之后需要至少两倍的 Forward Delay时间，才能恢复连通性 如果网络中的拓扑结构变化频繁，网络会频繁的失去连通性，这样用户就会无法忍受。 NETWORK DESIGN 4 35 快速生成树协议 快速生成树协议是从生成树协议发展而来，实现的基本思想一致；  快速生成树具备生成树的所有功能；  快速生成树改进目的就是当网络拓扑结构发生变化时，尽可能快的恢复网络的连通性。 NETWORK DESIGN 4 36 快速生成树的改进一 如果旧的根端口已经进入阻塞状态，而且与新根端口连接的对端交换机的指定端口处于 Forwarding状态时，则在新拓扑结构中的根端口可以立刻进入转发状态。 TO ROOT LAN B LAN A LAN A F F 指定端口 指定端口 旧根端口 阻塞端口 F TO ROOT LAN B LA。