计算机三级网络技术知识汇总【2】

第二章 中小型网络系统总体规划与设计方法

1. 核心层网络结构设计

1.1 核心层网络设计

• 整个网络系统的主体部分是核心层网络，它是设计与建设的重点。
• 目前应用于核心层网络的技术标准主要是GE/10GE，核心设备是高性能交换路由器，连接核心路由器的是具有冗余链路的光纤。整个网络流量的**40%-60%**都需要由核心层网络来承载。

1.2核心层设计方式

图 (a) 中采链路冗余的办法直接连接两台核心路由器。

其特点是：直接利用了核心路由器的带宽，但是占用的核心路由器端口较多（流量压力大），而高端路由器的端口价格很高，所以设备成本会升高。（成本高）

图 (b) 采用专业交换机交换机，在两台核心路由器之间再增加一台连接交换机的交换机，同时采用链路冗余的办法，间接地连接到两台核心路由器。

其优点是：可以分担核心路由器的带宽；缺点是会形成带宽瓶颈，存在单点故障的潜在危险。（可靠性低容易坏）

2. 汇聚层与接入层结构设计

2.1 汇聚层和接入层设计

汇聚层网络可以将位置不同的子网连接到核心层网络，实现网络由汇聚的功能。

对网络系统进行分层设计可便于规划与分配带宽，有利于均衡负荷，提高网络效率。实际情况验证：层次之间的上联带宽与下一级带宽之比一般控制在1:20。

3. 网络关键设备选型

3.1 路由器选型的依据

3.1.1 路由器的分类

• 一般按路由器的性能进行分类，即可分为高端路由器（高端核心路由器）、中端路由器（或企业级路由器）与低端路由器。
• 路由器性能主要指路由器背板交换能力，背板交换能力大于40Gbit/s的称为高端路由器；背板交换能力低于40Gbit/s的称为低端路由器。

3.1.2 路由器的性能指标

(1) 吞吐量
路由器的吞吐量是指它的包转发能力，包括：端口吞吐量与整个机吞吐量。路由器的包转发能力与路由器的端口数量和速率、包类型、包长度关系密切。

(2) 背板能力
背板是路由器输入端与输出端之间的物理通道，它决定了路由器的吞吐量。高性能路由器一般采用交换式结构，而传统的路由器采用的是共享背板的结构。

(3) 丢包率
丢包率常被用作路由器超负荷工作时的性能衡量指标。

(4) 延时与延时抖动
从数据包的第一个比特进入路由器，到该帧的最后一个比特离开路由器其间所经历的时间。由于数据包对延时抖动要求不同，动作为高衰量高速路由器的主要指标，但是语音、视频业务对延时抖动要求较高。

(5) 突发处理能力
常以最小帧间隔发送数据包而不引发丢失的最大发送速率来衡量突发处理能力。

(6) 路由表容量
路由表是路由器用来决定包转发路径的主要依据。

(7) 服务质量
路由器的服务质量主要表现在队列管理机制、端口硬件队列管理和支持QoS协议上。

(8) 网络能力
路由器的网络管理能力表现在网络管理员可以通过网络管理程序和通用的网络管理协议SNMPv2等，对网络资源进行集中管理与操作。

(9) 可维护性与可用性
可维护性表现在：设备冗余、热插拔组件、无故障工作时间等。

3.1.3 高端路由器可靠性与可用性指标

无故障连续工作时间（MTBT）大于10万小时，故障恢复时间30分钟；
系统自动保护切换功能，切换时间小于50ms；
SDH与ATM接口自动保护切换功能，切换时间小于50ms；
主处理器、存储器、电源、总线与接口等需要有热插拔冗余，线卡有冗余；
路由器不存在单点故障。

<10万 30 50 50>

3.2 交换机选型的依据

3.2.1 交换机的分类

按所支持的技术类型：可以将交换机分为10Mbit/s Ethernet交换机**、**Fast Ethernet交换机速率与1Gbit/s的GE交换机。

按内部结构：可以将交换机分为模块式交换机与固定端口交换机。

按应用规模：可以将交换机分为：企业级交换机**、**部门级交换机与工作组级交换机。

3.2.2 交换机的主要技术指标

交换机的主要技术指标包括：背板带宽、全双工端口总带宽、帧转发速率、交换方式、延时、模块式或固定端口配置、支持VLAN能力等。

重点：全双工端口带宽的计算公式： 端口数 × 端口速率 × 2

4. 网络服务器选型

4.1 服务器的种类

从应用角度分类：

• Internet通用服务器**、**数据库服务器、文件服务器、应用服务器等。

从主机的硬件角度分类：

• 基于CISC处理器的Intel结构（IA）的PC服务器；
• 小型机服务器；
• 基于RISC结构处理器（大型服务器采用操作系统UNIX）的服务器。

从网络应用规模角度分类：

• 基础级服务器、工作组级服务器、企业级服务器。

4.2 服务器的相关技术

• 热插拔技术。热插拔功能允许用户在不断电源的情况下，更换存储在故障的硬盘、内存、板卡、电源（有两个电源）等部件，从而提高系统对突发事件的应对能力。

• 集群（Cluster）技术。集群技术是向一组独立的计算机提供高速通信线路，组成一个共享数据存储空间的服务器系统，提高了系统的数据处理能力。集群系统中一台主机出现故障时会影响系统性能，但不影响系统的正常服务。

• 高性能存储与智能I/O技术。存储能力是衡量服务器性能的重要指标之一。

4.3 服务器性能

服务器的性能主要表现为：磁盘存储能力、运算处理能力、可扩展性与可管理性、高可用性等。

系统高可用性：

• 如果系统高可用性可达99.9%，那么每年的停机时间≤8.8小时；
• 如果系统高可用性可达99.99%，那么每年的停机时间≤53分钟；
• 如果系统高可用性可达99.999%，那么每年的停机时间≤5分钟；