多层网络第1章 交换园区网

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1、第1章交换园区网和设计模型1.1园区网概述1.2交换技术1.3层次化网络设计1.4构建功能区块1.5层次化设计中Cisco产品线1.1园区网概述本节包含了对传统园区网的综合介绍，并描述了导致园区网络运行方式改变的一些主要问题和解决方案，在这一节中还讨论了园区网络流量模式的演变。1.1.1传统园区网络“园区”是指一栋建筑物或一组建筑物，它（们）连接到一个由多个局域网（LAN）组成的企业网上。下一页返回1.1园区网概述“园区”也可以被进一步定义为在一个固定地理区域的一个公司或一个公司的一部分。园区网环境的一个明显特征是：拥有该园区网的公司通常也拥有该园区网内所

2、有的物理线路。园区网的拓扑结构主要是一种将建筑物或建筑群中的末端系统连接起来的局域网结构。园区网一般采用局域网技术，例如以太网、令牌环网和光纤分布式数据接口（FDDI）。图1-1所示为园区网的一个示例。上一页下一页返回图1-1传统园区网返回1.1园区网概述网络设计人员一般都想应用这样一种园区网设计方案，即能够获得平滑的、运行于现有物理线路上的、运行速度最快的功能构架。当今网络设计人员和管理人员所面临的主要挑战是如何让他们的园区LAN保持高效运行。要实现这一目标，就必须要了解、实施并管理整个网络的数据流量。最初，园区网仅由一个局域网组成，新用户就被加到这个局

3、域网上。由于受距离所限，园区网通常被限制在一栋建筑物或相隔很近的几栋建筑物中。LAN是将设备连接起来的一个物理网络。上一页下一页返回1.1园区网概述在以太网的情形中，所有设备共享10Mb/s的半双工数据通道。出于以太网所用载波检测多路访问/碰撞检测（CSMA/CD）机制的原因，这整个局域网被认为是一个碰撞域。在过去几乎不考虑为用户提供访问骨干网的要求。由于受以太网的限制，物理上邻近的用户被连接到单个接入设备上，以减少与骨干网的接头数量。尽管集线器可以满足这一要求并变成了网络多路介入的标准设备，但不断增加的用户需求很快影响到网络的运行性能。上一页下一页返回第

4、1章交换园区网和设计模型1.1.2传统园区网问题传统的园区网存在的两个主要问题是可用性和性能。这两个问题都受有效网络带宽的影响。在单一的冲突域中，帧对LAN中所有的设备来说都是可见的，并且也是自由碰撞的。使用多口的第2层设备（例如网桥和交换机）把LAN分为若干独立的冲突域，同时只把第2层的数据帧转发到目的地址所在的段上。上一页下一页返回1.1园区网概述例如，一个24口的交换机有24个冲突域。因为第2层设备的端口将LAN划分为相互独立的物理网段，所以它也能够帮助解决以太网的长度限制问题。但是，因为网桥只看数据帧中所含的MAC，具有广播媒体访问控制（MAC）地

5、址的帧仍然能够在全广播中传播。同时单个网络的第2层设备可能会出现故障，产生超长数据帧、错误帧使整个网络充斥着“噪声”，这都可能让网络不可用。这就是引入路由器的原因，如图1-2所示。很多应用使用广播来通信，如IP地址解析协议（ARP）、NetBios名字请求、IPX协议、DHCP协议等。上一页下一页返回图1-2桥划分冲突域，无法划分广播域返回1.1园区网概述因为路由器工作在开放系统互联（OSI）模型的第3层，所以能够判断数据流到的网段源和来自哪个网段。路由器不转发广播信息，所以如果由于大量的广播信息形成的噪声使得一个逻辑网段遭到破坏的话，路由器不会把这样的广

6、播信息转发到其他的逻辑网段上去。轮询网络（PollNetwork）上设备的状态或可用性的流量以及广播网上设备的状态或可用性的流量可能会影响到网络的性能。轮询网络的两种常见的广播类型是IP地址解析协议（ARP）请求和NetBios名字请求。这些广播信息通常是在整个子网内部传播，并且希望目的设备直接应答到广播。上一页下一页返回1.1园区网概述除了广播之外，多播流量可能会消耗掉大量的带宽。多播流量流向一些特定的用户组，如果部署正确，它实际的消耗等同于广播流量的带宽。依据多播组内用户的数量或包含在多播分组中的应用数据类型，多播流量可能会消耗更多（即使不是全部）的网

7、络资源。多播应用的一个例子是Cisco的IP/TV解决方案，它利用多播分组传输如视频和音频的多媒体信息。上一页下一页返回1.1园区网概述随着网络的发展，网上的广播流量也随之增长。过多的广播信息会减少终端用户获得的网络带宽，同时迫使终端用户节点在不必要的过程上浪费CPU周期。在最坏的情况下，广播风暴会独占带宽而使网络宕掉。有两种方法可以解决大型交换LAN站点的广播问题■使用路由器创建多个子网，对流量进行逻辑分段。■在交换网络中使用虚拟LAN（VLAN）。上一页下一页返回第1章交换园区网和设计模型如果使用路由器的话，如图1-3所示，广播信息不会跨越路由器。尽管

8、这种方法能够抑制广播流量，但是传统路由器的CPU不得不处理每一个分