科學設計局域網

2019-11-05 03:05:36

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

新的應用不斷出現，人們對網絡所提供的服務的要求也越來越高，這促使網絡運營者對設備進行必要的更新，并提高網絡治理的靈活性、可維護性與可靠性，同時，也要求網絡規劃人員根據實際需要更為科學地設計網絡。
　　
　　目前可供選擇的網絡拓撲技術有數百種之多，依據網絡規模的大小可將其歸為三類：小型單網段網、中型分解式主干網與大型高速網。在這三類中，無論我們對哪種網絡進行設計，都有一點是共通的，即在交換與路由技術的選用上應始終遵循以下原則——盡可能使用交換技術，只有在必要時才使用路由器。
　　
　　一、小型局域網設計
　　
　　小型局域網指的是小型單網段網絡，用戶數目不超過100個，服務器2~3臺，一般為以太網或令牌環網。
　　
　　小型局域網的設計，首先要考慮的問題就是網上的交通流量是否只由少數幾臺機器所控制，即網上的交通是否是客戶/服務器模式。假如是客戶/服務器模式，服務器就應比工作站具有更寬的管道，因為服務器用來存儲用戶的文件與應用程序，供網上大量用戶訪問，因此網上的交通都集中于對服務器的訪問。但假如使用Windows for workgroups 或其他對等網絡操作系統進行文件共享，網上的交通則是對等的。
　　
　　1. 對等網絡（peer to peer network）
　　
　　在對等網絡中，由于大多數文件是存放于網上各個機器之中，因此網上交通相對不那么繁忙。對于要求較高帶寬的對等應用如影視會議等，則需要局域網具有較高的帶寬。目前市場上有對等以太網或令牌環網交換機產品出售，這些交換機的優點是連接簡單，價格便宜，治理也非常便捷，每個交換機一般有6~25個端口，其缺點是不支持虛擬網，配置比較固定。
　　
　　2. 緩存結構
　　
　　交換機緩存結構對網絡性能的影響取決于網絡結構。假如在每個交換機端口上只連接1臺工作站，交換機內部緩存結構就不那么重要，只需每個端口能夠緩存一定數目的數據包就可以了，一般一個端口大約要有64K字節的緩存容量。
　　
　　3. 小型客戶/服務器網絡
　　
　　小型客戶/服務器網絡中的工作站與服務器是由交換機連接到一起的。這種交換機一般有1~2個高速端口，如FDDI、ATM或快速以太網口，并配有8~100個普通端口。
　　
　　其中100個端口的交換式集線器為扦槽式。目前市場上所銷售的交換式集線器相當便宜，其價格與非交換式集線器已相差無幾。
　　
　　FDDI組網技術可采用FDDI、快速以太網與ATM，我們可以根據實際情況及它們的特點予以選擇。FDDI是最早使用且最為成熟的技術，其缺點是價格較高，交換式集線器的實現也比較復雜。其另一個缺點是，它的MTU為4500字節長，大約3倍于以太網MTU（1514字節）的長度。對于TCP/ip的使用就更加復雜，它要把數據包分解成符合TCP/IP的尺寸，因此要求交換機所配置的高層協議了解TCP/IP，增加了交換機的成本。但FDDI最明顯的優點是傳輸效率高，可以提供高達98%的帶寬效率。
　　
　　快速以太網的最大優點是簡單、實用、價格便宜并易于普及。由于它是傳統10M以太網技術的擴展，因此并不存在FDDI所面臨的MTU問題，高速以太網使用光纖時傳輸距離可達2公里。綜上所述，快速以太網是小型網絡增加帶寬的最佳方式。提到快速以太網，我們不能不涉及到最近才崛起的、被稱之為“以太網第三次浪潮”的千兆位以太網技術。千兆位以太網的價格僅為快速以太網的3~4倍，而帶寬則增加10倍。與FDDI相比，千兆位以太網還可以避免以太網與FDDI之間協議轉換所帶來的開銷。
　　
　　一般來講，ATM技術不適用于小型網絡，而適用于大型網絡的主干。與快速以太網相比，ATM的價格要高得多，其標準也需要進一步完善。ATM的最大優點在于它是一種面向連接的技術，因此具有非常大的潛在優勢。ATM傳輸信元較短（53字節），長度固定，適用于多種信息流的混合傳送。到目前為止，它是惟一一種能夠真正保證服務質量（QOS）的網絡技術，適用于傳輸混合數據、視頻和語音信息，具有能直接為桌面系統提供獨占帶寬等優點。
　　
　　二、中等規模網絡與分解式主干技術
　　
　　中等規模分解式主干網的用戶數量一般在100~1000個之間，多采用以太與令牌環組網技術，用一個或少數幾個路由器作為網絡的主干，服務器為10臺左右。
　　
　　用這種方式組成的網絡優點是性能可靠，隔離性好。但由于路由器由軟件驅動，故需要高性能的RISC處理機進行處理，所以造價較高。它雖能滿足大型文件的傳輸應用，但滿足不了高檔多媒體桌面系統的要求，也不易于向交換式網絡過渡。
　　
　　1. 虛擬網絡
　　
　　在交換網絡環境下，用戶交通只在發送與目標節點之間進行傳送，其它節點是不可見的。但有一點例外，當某一節點在網上發送廣播或多目廣播時，此時虛擬網上的所有節點都將收到這一廣播信息。事實上，一個虛擬網實際上就是一個廣播域。為了避免在大型交換網上進行的廣播所引起的“廣播風暴”，可將其進一步劃分為多個小型虛擬網絡。
　　
　　虛擬網的好處是它能起防火墻的作用，并能按實際需要將功能相近或相同的用戶按邏輯劃分虛擬網，不同虛擬網之間的交通需要通過路由器。該種網絡的特點是使用交換機并配以路由器組網，提高了網絡的性能，改善了組網的靈活性。

　　2. 干線(Truk lines)連接技術
　　
　　干線連接技術劃分了三個虛擬網絡VLAN1、VLAN2與VLAN3，路由器與每個虛擬網分別是標準的以太或令牌環連接。比較舊一點的路由器使用這種辦法與虛擬網進行連接。這是使用舊路由器對網絡擴充的一個好辦法，它不僅能使網絡擴充到一定規模，同時還保持了用戶的已有投資，用戶還可以通過該路由器與廣域網相連接。
　　
　　但是，假如網絡規模較大，且要劃分較多的虛擬網絡，非凡是在一個網中使用多個交換機的情況下，要將所有的虛擬網都按上述辦法連向路由器就比較困難了。為此，一些廠商開發了虛擬網的干線連接技術，即多個虛擬網與路由器只需使用一個連接就可實現。此時的虛擬網與路由器的三個連接VLAN1、VLAN2與VLAN3可合并為一個干線連接。
　　
　　3. ATM與局域網仿真
　　
　　ATM與局域網仿真是典型的干線技術，該網由邊界交換與局域網仿真VANE軟件實現虛擬網。邊界交換機負責以太信元的轉換；ATM交換機與路由器之間只有一個連接，即干線連接，它可承擔多個虛擬網之間的交通傳輸。
　　
　　最近的測試結果表明，VANE具有非常好的兼容性，不同廠家生產的VANE產品可以相互混合使用，這在前幾年是不可想像的。ATM與LANE的另一個顯著的優點是可以使用虛擬電路連接將服務器分配到多個局域網中去。
　　
　　三、大型網絡的設計
　　
　　1. 網絡的瓶頸
　　
　　從目前來看，網絡的瓶頸主要有兩種，其一是網絡主干(tack bone)瓶頸，如采用共享技術的FDDI主干環。其二是網上路由器所形成的瓶頸。大型網絡設計的主要任務就是克服網絡的瓶頸，針對存在的問題，做出合適的設計方案。
　　
　　假如用戶已投入大量經費建設了FDDI共享技術的主干網，此時再重新改變網絡的結構就會造成巨大的浪費。較為合理的解決方案是采用FDDI交換技術改造主干網，這樣可以保護FDDI共享主干網的投資。但FDDI交換產品價格較高，治理的靈活性也較差。
　　
　　大型網絡設計的理想方案是采用ATM主干技術。ATM是建設高速信息公路的要害技術，帶寬高，能并行傳輸語音、圖像與數據，具有提供多種類型服務、治理靈活等特點，是目前惟一一種能夠真正保證服務質量（QOS）的網絡互連技術，代表了計算機通信技術的發展方向。
　　
　　2. 在ATM網上運行多種網絡協議（MPOA）
　　
　　FDDI交換技術與ATM交換技術都可用于組建大型互連網絡，但仍然存在著路由器的瓶頸問題。因為主干交換機與路由器之間連接管道的帶寬只有155Mb/s，滿足不了大型網絡數據傳輸的要求。此外，路由設備的延遲也較大，假如信息的傳輸要經過多個路由器才能到達目的地，網絡的延遲將會急劇增大。為了克服大型網絡服務器的瓶頸，有關組織ATM論壇與IETF正制定在ATM上運行多種網絡協議的標準MPOA。
　　
　　（1）邊界設備
　　
　　邊界設備也稱多層交換機，它使用目標的網絡地址或MAC地址在LAN網段與ATM接口之間傳送信息包，從而使傳統LAN交通能夠在ATM上高速傳輸。
　　
　　（2）ATM直連主機
　　
　　ATM直連主機是指能夠實現MPOA功能的ATM網絡接口卡，答應ATM主機相互通信，并答應ATM直連主機通過邊界設備與傳統LAN進行通信。
　　
　　（3）路由服務器
　　
　　路由服務器是一個路由器或是交換機中所包含的一組功能，使用某些協議路由算法和構造表來響應MPOA系統的請求。路由服務器類似于LANE的LES，完成網絡層地址對ATM地址的映射，并支持BUS的廣播功能。
　　
　　路由服務器對網絡層、MAC層與ATM地址進行維護，這些信息用于相互通信的兩個端點（邊界設備或ATM主機）間的直接虛電路的建立。
　　
　　MPOA的優點是其全部路由結構能作為單一路由器加以治理。因此，我們可將MPOA視為一個“虛擬路由器”，即運行于ATM上并能提供類似于多協議路由器的一組MPOA設備：邊界設備類似于路由器接口卡。
　　
　　ATM交換機類似于路由器背板，用于鏈接邊界設備；路由服務器則類似于控制處理機，用于維護路由信息。
　　
　　最后需要指出的是，網絡設計工作中最重要的是要有靈活性，一定要根據用戶的實際需要和經濟情況，并考慮到網絡的可擴展性，在此基礎上再根據上面所介紹的組網技術與規則進行網絡的設計。

上一篇：局域網協議選擇

下一篇：星型局域網組網指南