局域网与广域网的设计实现

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1、第5章LAN/WAN/LAN的连接有一些网络在刚开始运行时性能很好，但后来随着数据流量的增加就变得重负了。另一些网络从一开始就工作得非常好，并且能够很快适应网络容量的一些变化和新技术。还 有一些网络在一开始就遇到数据流量的困扰，从来就没有达到最优的状态。这些网络运行状 况之间的区别通常是由于网络拓扑结构和网络设计的不同引起的。经过良好设计的网络应该是让网络用户几乎感觉不到它的存在。学习如何用在第 4章学到传输设备组成一个运行平稳的网络。本章将介绍一在本章般的物理拓扑设计原则，从电缆布线开始，指导读者如何应用这些原则设计一个现代化的网络拓扑结构。读者将学会在哪儿放置服务器、如何设计多应用、如何在

2、需要高速连接的地方使用全双工方式。还将学会如何设计 LAN和怎样将LAN连接到WAN。最后将介绍WAN价格和带宽取舍方面的知识。阅读完本章并完成练习后，您将能够： 用媒介和设备为不同的应用进行LAN拓扑结构设计。 设计LAN，并将之与WAN连接。 按照其价格、带宽和设备要求来论证 WAN的拓扑选择。5.1LAN的拓扑结构当安装一个新的LAN时，有下面几个因素会影响到LAN的设计方案： 网络预期的数据流量。 冗余要求。 用户的移动。 网络未来增长的需求。 安全考虑。 WAN的连接。举例来说，当新建的LAN包括一个传统主机时， 批处理数据量可能是网络数据流量的一的邮购公司里，数据录入员将定单输进一

3、台 IBM主机，每个新定单个主要来源。在一家由数据录入员输入两次，每输入 20个新定单后一批定单。定单被录入两次是为了发现数据录入时的错误。在这个公司新网络的设计中应考虑到可能的数据量和数据录入员在网络中的位置，以保证整个网络不受数据录入员输入的大量数据的影响。在一个特定的工作组中，如果所有的成员都经常附有大的电子表格的邮件，这种情况下电子邮件可能是大量网络数据的另一个来源。在一家用户相对缺乏培训的公司，这种情况更应该受到关注，因为这些 用户很可能将Microsoft Excel电子表格中整个的工作簿附在邮件后面而不是仅附上工作簿中的一个表。另一个因素是网络冗余路径的要求。在某些情况下， LA

4、N对用户来说是非常重要的，但他们的业务或者说活动的性质又使他们可以由于集线器或交换机故障引起部分 LAN短时112局域网/广域网的设计与实现间的中继。另一种情况下则要求具有冗余的网络路径来保证可以重新数据，而用户从来知道什么时候设备发生了故障 (见图5-1)。有些机构会由于部分网络中断而造成每分钟数千的损失，在这些机构的网络中要有冗余。第三个要考虑的因素是适应用户可能定期改变业务范围的要求。一些公司为了跟上市场的变化可能经常性地进行重组。另一些公司可能常常是被合并的对象，这在的业是非常普遍的。在这些情况下，办公室内的工作内容会经常发生变化，这就要求网络应该能够同步地改变。所有运行的网络都必须有

5、增长的潜力并应按照这种要求来设计。如果最初的设计能够适应增长的要求，那么网络投资就可以在很长一段时间内得到保持。例如，一个 10Base-T星型网络和一个10Base2传统的总线型网络相比，前者更易于扩展。同样，路由器和交换机设计的网络和一个专门使用难管理的集线器设计的网络或一个使用传统的符合入数量限制的桥式网络相比，前者更易于扩展。IEEE网桥接企业级路由器冗余路径工作组级交换机工作组级交换机企业级交换机冗余路径文件服务器IBM AS/100工作站图5-1 冗余设计大多数的网络需要一些安全方面的考虑，但并不是所有的网络数据都要求同等级别的保 护。例如，一个采购公司用来处理工资数据和应付给其他

6、公司款项的网络必须具有很高的安 全水平，可以通过使用路由器和一些路由器上附加的工具以及保护网络电缆来达到安全要求。 但是一个提供公用健康统计数据的公司不需要和一个处理工资数据的公司同样高的水平。在设计LAN时另一个重要的因素是与WAN的连接。一些LAN只需要通过ISDN线路连接到WAN，并进而连接到Internet。另一些LAN使用各种不同的WAN连接方式来满足各种不同的需要，例如海外的通信要求、相邻间通过帧中继的方式加入 LAN要求以及利用T-3线路连接宣传市场的Web站点要求。第5章 LAN/WAN/LAN的连接113在一个正在使用的网络中，对 LAN的拓扑结构需要定期地进行分析，从简单的

7、电缆布线检查到编译从网络分析仪得到的带宽利用基准数据，通过分析来确保 LAN满足当前的需求并且能够照顾到未来增长的需要。下面几个问题应该考虑到： 在网络用户数量上是否有显著的增长。 用户工作站类型和使用类型是否发生变化。 用户是否需要额外的网络服务。 网络是否相对地易于管理。 是否有更高的网络可靠性和额外的冗余要求。 现有网络设备是否需要升级，是否已经过时了。前两个问题是与网络数据流量相关的，应该定期重新考虑。一些网络管理员在进行网络容量管理时就像是主机和服务器管理员进行磁盘容量管理。网络容量管理应是一个有计划的过程，是考查当前和未来需求的过程用户数量、软件需求、硬件要求以及适应每段网络上工作

8、量的带宽要求。随着新的软件版本的发布，用户想得到它们作为工具。 Windows NT 4.0用户想要升级到Windows NT 2000，Web浏览器用户想要最安全的最新版本， UNIX用户立即想得到新版本中的功能。客户机/服务器软件必须能跟上日期的变化，因为软件中可能包含依赖税法的功能或者2000年问题。为了提供增加的功能，许多软件升级必须使用的服务器、工作站或网络 (做一下项目练习 5-1)。作为一个网络管理员，当安装一个可通过网络存取的新应用软件时，和服务器管理员一起密切合作是很重要的，因为这样可以确保网络设计满足需求。网络管理是直接与网络设计和网络拓扑结构相关的，因为一些拓扑结构比其他

9、的拓扑结 构更易于管理。在许多情况下，星形拓扑结构比传统的总线形拓扑结构能够更快地鉴别出问 题的所在。同样，为避免网络瓶颈效应，用网桥、交换机和路由器设计的网络和用不好管理 的集线器或多点转发器设计的网络相比，前者更容易监视、诊断和重新配置。当第一次安装一个网络时，通常没有冗余和可靠性要求，因为用户在习惯使用网络之前还在网络上开展他们的关键业务。渐渐地越来越多的业务在网络上开展，并且网络会变得同每个用户工作站一样重要，这时网络必须要有冗余路径和可靠性的保证。像PC机一样，由于工艺改变或厂商转产，网络设备很快就过时了。一些旧设备融入新设 备中了，例如交换机有 10Mbps、100Mbps和1Gb

10、ps三种端口。其他一些设备可以通过软件升级的方法来升级。但还有一些设备是不能升级的，必须重新布置在网络的其他地方或干脆淘 汰。5.1.1 物理介质设计对于新的和现有网络，网络电缆是 LAN与WAN互连的关键设备。在 70、80年代， LAN通常使用细缆作为台式机间的水平电缆，用粗缆作为楼层间天井中的垂直电缆。这是最初用多端口转发器后来用网桥扩展网络的传统总线形拓扑结构 (见图5-2)。老式的细缆/粗缆网络具有明显的限制。一个限制是不能满足现代软件和软件升级产生的大量数据所需要的宽 带要求。另一个缺点是在这些网络中，由于刚性的同轴电缆只容许弯曲一点点，网络的维护 和故障查找及故障排除费用是非常昂

11、贵的。同轴 BNC接头比双绞线RJ45接头要贵，而且不易安装，经过几次连接后可靠性也降低了。粗缆转发器作为一个有问题的网络设备，因为有114局域网/广域网的设计与实现许多BNC接头用于网络连接，要指出哪一台粗缆转发器有故障可能非常。还有一个问题是整个网络可能由于一个喜欢恶作剧的人导致中断，而他只是决定拆下一个终端负载。也可 能由于一个设备或电缆故障引起整个网络中断。现在因为几乎没有可选设备，老式细缆和粗缆网络很不容易扩展。而且从传统的总线形设计转变到新的星形拓扑结构意味着从头开始。最初的善的设计可能事实上使网络扩展成为不可能。转发器细缆网络(10Base2)连到台式机转发器粗缆网络主干(10B