HM-020 局域网概述(V5.1)

HM-020 局域网概述 ISSUE 5.1 日期： 杭州华三通信技术有限公司 版权所有，未经授权不得使用与传播 IT认证部落 www.8cmd.com „ 掌握局域网定义 „ 掌握局域网使用的技术 „ 了解局域网的设计模型 课程目标 学习完本课程，您应该能够： „第一节 局域网的定义 „第二节 以太局域网的演进 „第三节 局域网的数据流量 „第四节 交换和路由 „第五节 局域网的设计 目录 www.h3c.com 4 局域网定义 zz局域网是一种互联各种设备的通信网络，并在这些局域网是一种互联各种设备的通信网络，并在这些 设备间提供信息交换的途径。设备间提供信息交换的途径。 zz局域网同其它数据网络的主要区别：局域网同其它数据网络的主要区别： ÆÆ 覆盖范围覆盖范围 ¾¾ 通常的范围是一座通常的范围是一座//一组大楼，或者是一个园区。地理一组大楼，或者是一个园区。地理 范围的不同，技术解决方案也随之不同。范围的不同，技术解决方案也随之不同。 ÆÆ 所有权和控制权所有权和控制权 ¾¾ 通常局域网由互联设备的组织所拥有。因此，局域网通常局域网由互联设备的组织所拥有。因此，局域网 是由用户投资建设并管理维护的。是由用户投资建设并管理维护的。 ÆÆ 速率和成本的差别速率和成本的差别 ¾¾ 一方面，局域网内部数据的速率通常高于城域网或广一方面，局域网内部数据的速率通常高于城域网或广 域网；另一方面，局域网用户获得和使用某速率的成本域网；另一方面，局域网用户获得和使用某速率的成本 远低于城域网远低于城域网//广域网。广域网。 „第一节 局域网的定义 „第二节 以太局域网的演进 „第三节 局域网的数据流量 „第四节 交换和路由 „第五节 局域网的设计 目录 www.h3c.com 6 传统以太网 zz以太网最初是基于同轴电缆的。以太网最初是基于同轴电缆的。 zz网络中所有主机的收发都依赖于同一套物理介质，网络中所有主机的收发都依赖于同一套物理介质， 即共享介质。即共享介质。 zz同一时刻只能有一台主机在发送，各主机通过遵循同一时刻只能有一台主机在发送，各主机通过遵循 CSMA/CDCSMA/CD规则来保证网络的正常通讯。规则来保证网络的正常通讯。 发送 监听 监听 监听 www.h3c.com 7 传统以太网的缺陷 zz传统的以太网在主机数目较多的情况下，性能受到传统的以太网在主机数目较多的情况下，性能受到 严重影响：严重影响： ¾¾ 网络中个别主机的故障，会影响所有主机的通讯。网络中个别主机的故障，会影响所有主机的通讯。 ¾¾ 多台主机在同时试图发送数据时，会使得网络冲突严重，多台主机在同时试图发送数据时，会使得网络冲突严重， 致使网络利用率大大降低。致使网络利用率大大降低。 ¾¾ 以太网所采用的以太网所采用的CSMA/CDCSMA/CD技术，保证了将信道因冲突而技术，保证了将信道因冲突而 产生的浪费缩减到最小，但不能保证网络高负荷时的传输效产生的浪费缩减到最小，但不能保证网络高负荷时的传输效 率。率。 ¾¾ 某台主机发送的广播报文，会被网络中所有主机接收；在某台主机发送的广播报文，会被网络中所有主机接收；在 广播报文较多的情况下，网络性能受到严重影响。广播风暴广播报文较多的情况下，网络性能受到严重影响。广播风暴 更会使得网络崩溃。更会使得网络崩溃。 ¾¾ 并非所有的广播报文都是无用的，并非所有的广播报文都是无用的，ARPARP请求、请求、NETBIOSNETBIOS的的 名字请求，都是有用的和必需的。名字请求，都是有用的和必需的。 www.h3c.com 8 交换式以太网 zz强烈的市场需求推动了交换式以太网的发展强烈的市场需求推动了交换式以太网的发展 ÆÆ 用户迫切希望能够独享更高的带宽用户迫切希望能够独享更高的带宽 ÆÆ 需要找到解决冲突和广播泛滥的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 需要找到解决冲突和广播泛滥的方法 zz交换式以太网交换式以太网 ÆÆ 平时网络中所有的主机都不连通，当主机需要通信时，通平时网络中所有的主机都不连通，当主机需要通信时，通 过交换设备连接对端主机，完成后断开。过交换设备连接对端主机，完成后断开。 ÆÆ 交换设备包括：交换式集线器和交换机。交换设备包括：交换式集线器和交换机。 ÆÆ 使用交换设备组网，物理上和逻辑上均为星型结构。使用交换设备组网，物理上和逻辑上均为星型结构。 zz交换式以太网的优势交换式以太网的优势 ÆÆ 扩展了网络带宽扩展了网络带宽 ÆÆ 分割了网络冲突域，使得网络冲突被限制在最小的范围内分割了网络冲突域，使得网络冲突被限制在最小的范围内 ÆÆ 交换机作为更加智能的交换设备，能够提供更多用户所要交换机作为更加智能的交换设备，能够提供更多用户所要 求的功能：优先级、虚拟网、远程检测求的功能：优先级、虚拟网、远程检测………… www.h3c.com 9 交换式以太网的技术发展 zz随着交换式以太网技术的出现和不断发展，局域网性能发生随着交换式以太网技术的出现和不断发展，局域网性能发生 了质的飞跃。每一项新技术的涌现，都使得以太网向着高性了质的飞跃。每一项新技术的涌现，都使得以太网向着高性 能、高可靠性、高灵活度、易于管理的目标跨越了一大步。能、高可靠性、高灵活度、易于管理的目标跨越了一大步。 ÆÆ 虚拟局域网（虚拟局域网（VLANVLAN）） ÆÆ 信息流优先级信息流优先级 ÆÆ 组播组播 ÆÆ 三层交换三层交换 ÆÆ 远程检测远程检测RMONRMON ÆÆ 生成树 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 （生成树协议（Spanning Tree ProtocolSpanning Tree Protocol）） ÆÆ 千兆以太网千兆以太网 ÆÆ 万兆以太网万兆以太网 „第一节 局域网的定义 „第二节 以太局域网的演进 „第三节 局域网的数据流量 „第四节 交换和路由 „第五节 局域网的设计 目录 www.h3c.com 11 局域网数据流量的区分 zz在考虑局域网的需求时，参照主机设备、应用和协在考虑局域网的需求时，参照主机设备、应用和协 议数据流的特征，分析数据流量和流量分布是非常重议数据流的特征，分析数据流量和流量分布是非常重 要的。要的。 ÆÆ 根据组织的行政构成划分根据组织的行政构成划分 ÆÆ 根据主机类型划分根据主机类型划分 ÆÆ 根据主机物理分布划分根据主机物理分布划分 ÆÆ 根据应用类型划分根据应用类型划分 www.h3c.com 12 80/20规则 zz通常，我们按照组织内的工作单位将网络主机划分到一个个的通常，我们按照组织内的工作单位将网络主机划分到一个个的 逻辑网络内，从而将这些主机的大部分流量限制在一个比较小逻辑网络内，从而将这些主机的大部分流量限制在一个比较小 的范围内，以减少对其它主机的影响，并降低网络主干的负载。的范围内，以减少对其它主机的影响，并降低网络主干的负载。 zz在这样的划分下，传统网络中的数据流量模式遵循在这样的划分下，传统网络中的数据流量模式遵循80/2080/20规则。规则。 市场部子网市场部子网 销售部子网销售部子网 20%20%的数据流的数据流 需跨越逻辑子网需跨越逻辑子网 80%80%的数据流量的数据流量 在本地在本地 www.h3c.com 13 20/80规则的出现 市场部子网市场部子网 销售部子网销售部子网 20%20%的数据流量的数据流量 在本地在本地 工程部子网工程部子网 企业服务企业服务 80%80%的数据流的数据流 需跨越网段需跨越网段 „第一节 局域网的定义 „第二节 以太局域网的演进 „第三节 局域网的数据流量 „第四节 交换和路由 „第五节 局域网的设计 目录 www.h3c.com 15 二层交换的不足 zz使用使用VLANVLAN来划分网络，提高网络效率来划分网络，提高网络效率 zzVLANVLAN间通信通过路由器完成间通信通过路由器完成 zz路由器价格昂贵，速率较低路由器价格昂贵，速率较低 ÆÆ传统路由器整机传统路由器整机6464字节包转发能力通常字节包转发能力通常<100000<100000ppspps ÆÆSwitchSwitch单个单个100100MM端口端口6464字节包转发能力字节包转发能力148810148810ppspps，，线线 速交换。速交换。 VLAN 1VLAN 1 VLANVLAN 22 VLAN 3VLAN 3 www.h3c.com 16 三层交换技术 zz三层交换技术的实质就是通过硬件实现路由，三层三层交换技术的实质就是通过硬件实现路由，三层 交换机对于数据包的处理过程与传统路由器基本相同。交换机对于数据包的处理过程与传统路由器基本相同。 交换芯片中的路由转发 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 交换芯片中的路由转发表 IPIP报头报头 SASA DADA 有效载荷有效载荷 FCSFCS IPIP报头报头 SASA DADA 有效载荷有效载荷 FCSFCS SASADADA IPIP报文报文 FCSFCS 以太网数据帧以太网数据帧 …… SASADADA IPIP报文报文 FCSFCS…… 以太网数据帧以太网数据帧 根据目的根据目的IPIP地址查找下一跳地址查找下一跳 确定下一跳确定下一跳IPIP地址并修改地址并修改IPIP报头报头 查看查看IPIP报文报文 根据下一跳根据下一跳IPIP地址查找地址查找ARPARP表，表， 修改以太网帧的修改以太网帧的DADA和和SASA 进入三层交换引擎进入三层交换引擎入口入口 根据以太网帧新的根据以太网帧新的DADA转发转发 出口出口 www.h3c.com 17 路由和三层交换 zz在逻辑上，三层交换和路由是等同的，三层交换的过程就在逻辑上，三层交换和路由是等同的，三层交换的过程就 是是IPIP报文选路的过程。报文选路的过程。 zz三层交换机与路由器在转发操作上的主要区别在于其实现三层交换机与路由器在转发操作上的主要区别在于其实现 的方式：的方式： ÆÆ 三层交换机通过硬件实现查找和转发三层交换机通过硬件实现查找和转发 ÆÆ 传统路由器通过微处理器上运行的软件实现查找和转发传统路由器通过微处理器上运行的软件实现查找和转发 ÆÆ三层交换机的软件路由表与路由器一样，需要软件通过路由协议三层交换机的软件路由表与路由器一样，需要软件通过路由协议 来建立和维护来建立和维护 ÆÆ三层交换机相对于路由器来说在硬件中多了一个硬件路由表，该三层交换机相对于路由器来说在硬件中多了一个硬件路由表，该 硬件路由表来源于软件路由表。硬件路由表来源于软件路由表。 zz在以太局域网中引入三层交换在以太局域网中引入三层交换 ÆÆ 能够更加经济的替代传统路由器能够更加经济的替代传统路由器 ÆÆ 能够更大程度的满足能够更大程度的满足20/8020/80规则对于局域网主干带宽的需求规则对于局域网主干带宽的需求 www.h3c.com 18 四层交换 zz四层交换技术的实质就是基于硬件的、考虑了四层交换技术的实质就是基于硬件的、考虑了 第四层参数的三层路由第四层参数的三层路由 ÆÆ在传输层协议在传输层协议TCP/UDPTCP/UDP中，应用类型被作为端口号标识在数据中，应用类型被作为端口号标识在数据 段段//报文的头部中。报文的头部中。 ÆÆ四层交换技术通过检查端口号，识别不同报文的应用类型，从四层交换技术通过检查端口号，识别不同报文的应用类型，从 而根据应用类型对数据流进行分类。而根据应用类型对数据流进行分类。 ÆÆ根据数据流的应用类型，可以方便地提供根据数据流的应用类型，可以方便地提供QoSQoS以及流量统计。以及流量统计。 ÆÆ网络中传输的数据可以看做是由一些在特定时间内、特定源和网络中传输的数据可以看做是由一些在特定时间内、特定源和 目的之间的数据报文组（也称为数据流）组成的。目的之间的数据报文组（也称为数据流）组成的。 ÆÆ四层交换识别数据流的信息，并根据这些信息对数据报文进行四层交换识别数据流的信息，并根据这些信息对数据报文进行 交换。交换。 ÆÆ四层交换技术仍然采用硬件实现，降低了对四层交换技术仍然采用硬件实现，降低了对CPUCPU处理能力的需处理能力的需 求，提高了交换速度。求，提高了交换速度。 „第一节 局域网的定义 „第二节 以太局域网的演进 „第三节 局域网的数据流量 „第四节 交换和路由 „第五节 局域网的设计 目录 www.h3c.com 20 局域网设计的几个 原则 组织架构调整原则组织架构设计原则组织架构设置原则财政预算编制原则问卷调查设计原则 zz 设计局域网必须遵循以下几个基本原则：设计局域网必须遵循以下几个基本原则： ÆÆ考察物理链路考察物理链路 ¾¾物理链路的带宽是网络设计的基础。物理链路的带宽是网络设计的基础。 ÆÆ分析数据流的特征分析数据流的特征 ¾¾明确应用和数据流的分布特征，可以更加有效地进行资源分布。明确应用和数据流的分布特征，可以更加有效地进行资源分布。 ¾¾例如，企业邮件服务和工作组共享打印对于网络的需求是不一致的。例如，企业邮件服务和工作组共享打印对于网络的需求是不一致的。 ÆÆ采用层次化模型进行设计采用层次化模型进行设计 ¾¾层次结构能够将多个子网清晰地互联，使网络更加易于扩展和易于管理层次结构能够将多个子网清晰地互联，使网络更加易于扩展和易于管理 ¾¾层次结构可以是物理上的，也可以是逻辑上的。层次结构可以是物理上的，也可以是逻辑上的。 ÆÆ考虑网络冗余考虑网络冗余 ¾¾网络中的单点故障不应影响网络的互通性，网络中链路负载应适当进行网络中的单点故障不应影响网络的互通性，网络中链路负载应适当进行 均衡，可根据不同网络的需求、网络中不同部分的需求分析和设计。均衡，可根据不同网络的需求、网络中不同部分的需求分析和设计。 www.h3c.com 21 层次化网络设计模型 zz 应用和需求推动网络层次的变化，下图给出了一个层次化应用和需求推动网络层次的变化，下图给出了一个层次化 的网络模型，由三个层次表示：的网络模型，由三个层次表示： ÆÆ核心层核心层 ÆÆ汇聚层汇聚层 ÆÆ接入层接入层 核心层：高速交换核心层：高速交换 汇聚层：基于策略的连接汇聚层：基于策略的连接 接入层：本地或远地工作组访问接入层：本地或远地工作组访问 www.h3c.com 22 H3C S系列以太网交换机 核心路由多层交换机核心路由多层交换机 以太网汇聚交换机以太网汇聚交换机 快速以太网接入交换机快速以太网接入交换机 H3C S3100SIH3C S3100SI H3C S5100EIH3C S5100EI H3C S7500H3C S7500 边缘接入以太网交换机边缘接入以太网交换机 H3C S3600H3C S3600 H3C S9500H3C S9500 H3C S5600H3C S5600 www.h3c.com 23 H3C S系列接入层交换机 zz H3C S3100SIH3C S3100SI系列交换机系列交换机 ÆÆH3C S3100H3C S3100--8C8C--SI SI ÆÆHH33CC S3100S3100--16C16C--SI SI ÆÆHH33CC S3100S3100--26C26C--SI SI ÆÆHH33CC S3100S3100--8T8T--SI SI ÆÆHH33CC S3100S3100--16T16T--SI SI ÆÆHH33CC S3100S3100--26T26T--SISI zz H3C S3600H3C S3600系列交换机系列交换机 ÆÆHH33CC S3600S3600--28P28P--SISI ÆÆHH33CC S3600S3600--28TP28TP--SISI ÆÆHH33CC S3600S3600--52P52P--SISI ÆÆHH33CC S3600S3600--28P28P--EIEI ÆÆHH33CC S3600S3600--28F28F--EIEI ÆÆHH33CC S3600S3600--28P28P--PWRPWR--EIEI ÆÆHH33CC S3600S3600--52P52P--EIEI ÆÆHH33CC S3600S3600--52P52P--PWRPWR--EIEI www.h3c.com 24 H3C S系列汇聚层交换机 zz H3C S5600H3C S5600系列交换机系列交换机 ÆÆH3C S5600H3C S5600--26C 26C ÆÆHH33CC S5600S5600--26C26C--PWR PWR ÆÆHH33CC S5600S5600--50C 50C ÆÆHH33CC S5600S5600--50C50C--PWR PWR ÆÆHH33CC S5600S5600--26F26F zz H3C S7500H3C S7500系列交换机系列交换机 ÆÆH3C S7502H3C S7502 ÆÆHH33CC SS77550033 ÆÆHH33CC S7S7550606 ÆÆHH33CC SS7506R7506R www.h3c.com 25 H3C S系列核心层交换机 zz H3C S9500H3C S9500系列交换机系列交换机 ÆÆH3C S9505H3C S9505 ÆÆHH33CC SS99550088 ÆÆHH33CC SS995508V08V ÆÆHH33CC SS99512512 www.h3c.com 26 局域网的管理 zz 支持更多应用、更多用户的庞大而复杂的网络已经成为一个企业或支持更多应用、更多用户的庞大而复杂的网络已经成为一个企业或 组织有效运作的关键。组织有效运作的关键。 zz 一个庞大而复杂的网络不可能仅仅依靠人力来进行管理，而是需要一个庞大而复杂的网络不可能仅仅依靠人力来进行管理，而是需要 使用自动化的网络管理工具。使用自动化的网络管理工具。 zz 通常局域网的网络管理系统由一些网络监测和控制工具组成，并具通常局域网的网络管理系统由一些网络监测和控制工具组成，并具 备以下的功能：备以下的功能： ÆÆ 配置功能配置功能 ÆÆ 监测功能监测功能 ÆÆ 故障隔离故障隔离 zz 近年来简单网络管理协议（近年来简单网络管理协议（SNMPSNMP）已成为管理分布的网络设备的主）已成为管理分布的网络设备的主 要手段：要手段： ÆÆ 嵌入在网络设备中的网管代理搜集和统计数据，网管工作站通过嵌入在网络设备中的网管代理搜集和统计数据，网管工作站通过SNMPSNMP 自代理处获取数据和下发配置指令。自代理处获取数据和下发配置指令。 ÆÆ 远程监测（远程监测（RMONRMON）弥补了）弥补了SNMPSNMP在效率、处理和监测能力上的不足，在效率、处理和监测能力上的不足， 改善了网络管理的性能改善了网络管理的性能。。 www.h3c.com 27 局域网设计示例－功能说明 zz GG公司是一家信息技术公司，下设市场、财务、技术、行政公司是一家信息技术公司，下设市场、财务、技术、行政 等部门，坐落在等部门，坐落在CC市开发区的一栋三层楼中，各部门信息点市开发区的一栋三层楼中，各部门信息点 分布情况如下：分布情况如下： zz 网络设计的要求包括：网络设计的要求包括： ÆÆ 所有信息点都具有交换能力所有信息点都具有交换能力 ÆÆ 支持虚拟网划分，部门之间访问受控支持虚拟网划分，部门之间访问受控 ÆÆ 网络具备容错能力，并能进行良好的网络管理网络具备容错能力，并能进行良好的网络管理 ÆÆ 易于扩充和升级易于扩充和升级 部门 信息点数 楼层 备注 市场部 49 1 部门服务器1台 技术部 56 2 部门服务器2台 财务部 18 3 行政部 27 3 其他 11 3 公司服务器6台 www.h3c.com 28 网络接入层设计 zz构建接入层交换网络－接入普通主机构建接入层交换网络－接入普通主机 ÆÆ采用交换式以太网技术，为普通主机提供足够的带宽，采用交换式以太网技术，为普通主机提供足够的带宽， VLANVLAN完成隔离和限制本地流量的功能。完成隔离和限制本地流量的功能。 ÆÆ市场部、技术部信息点数较多，为减少网络广播和冲突的市场部、技术部信息点数较多，为减少网络广播和冲突的 影响，可以将各部门内部工作 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 相同影响，可以将各部门内部工作内容相同//相近，需要经常共相近，需要经常共 享数据的信息点划为一个工作组并安排在同一个享数据的信息点划为一个工作组并安排在同一个VLANVLAN中。中。 ÆÆ行政部、财务部信息点数量少，也可以不再细分，而是将行政部、财务部信息点数量少，也可以不再细分，而是将 每个部门作为一个工作组，分配一个每个部门作为一个工作组，分配一个VLANVLAN。。 ÆÆ网络设备选用低成本、高端口密度的以太网交换机，并应网络设备选用低成本、高端口密度的以太网交换机，并应 支持网管。支持网管。 www.h3c.com 29 网络汇聚层设计 zz市场部和技术部设计示意市场部和技术部设计示意 汇聚层交换机汇聚层交换机 接入层交换机接入层交换机 主用链路主用链路 备用链路备用链路 核心层核心层 部门服务器部门服务器 VLAN 1VLAN 1 VLAN 2VLAN 2 VLAN 3VLAN 3 www.h3c.com 30 网络核心层设计 zz网络核心层的功能是高速交换数据网络核心层的功能是高速交换数据 zz在小规模网络中，也可以将核心层与汇聚层合二为一在小规模网络中，也可以将核心层与汇聚层合二为一 ÆÆ在本例，公司服务器直接与核心层设备相连接，提供高速访问能力在本例，公司服务器直接与核心层设备相连接，提供高速访问能力 ÆÆ汇聚层对数据流量进行汇聚后，送核心层进行高速交换汇聚层对数据流量进行汇聚后，送核心层进行高速交换 zz网络核心层与其他层连接示意如下网络核心层与其他层连接示意如下 VLAN 1VLAN 1 VLAN 2VLAN 2 VLAN 3VLAN 3 部门服务器部门服务器 核心层交换机核心层交换机 汇聚层交换机汇聚层交换机 接入层交换机接入层交换机 „ 本章介绍了交换式以太网的概念，通过以太网技 术组建局域网是本章重点，我们讨论了以太网技 术的演进和技术发展方向。 „ 我们还介绍了二层、三层、四层及多层交换技 术，并通过实例说明了网络设计中的分层模型。 „ 通过学习，要求掌握H3C以太网交换机系列产品 特性及通常工作在网络哪个层次。 本章总结 杭州华三通信技术有限公司 www.h3c.com 局域网定义 传统以太网 传统以太网的缺陷 交换式以太网 交换式以太网的技术发展 局域网数据流量的区分 80/20规则 20/80规则的出现 二层交换的不足 三层交换技术 路由和三层交换 四层交换 局域网设计的几个原则 层次化网络设计模型 H3C S系列以太网交换机 H3C S系列接入层交换机 H3C S系列汇聚层交换机 H3C S系列核心层交换机 局域网的管理 局域网设计示例－功能说明 网络接入层设计 网络汇聚层设计 网络核心层设计