大型企业网络设计与实现

大型企业网间网设计与实现大型企业网间网设计与实现 一、 引言： 在网络技术不断发展的今天，大型企业网络建设面临多种网络技术的选择。选择怎样 的网络技术来满足企业未来发展的需要，是摆在各大企业面前的一个课题。虽然网络技术 在飞速发展，但企业网络建设有其内在规律，把握这些内在的规律，将有助于指导大型企 业的网络建设。 本文定义的大型企业网络是跨地域和有层次的网络。企业的网络层次和行政结构相对 应，网络层次在二层或三层以上，网络连接可能是跨地市、跨省的，也可能是全国范围的。 例如，银行、国税系统，民航、铁路、政府办公系统等都是跨地域，多层次系统，在网络 建设上都有其共同的特点。从总体上说，企业网络涉及到系统软件平台、硬件平台，布线 系统，局域网建设，广域网建设，应用软件（包括业务应用和 WWW 服务等） 、网络安全， 网络管理等方方面面。 本文从大型企业网络设计的角度介绍大型企业网络的设计和实现方法。 一、一、企业网络建设过程的几个阶段企业网络建设过程的几个阶段 企业网络建设总体上分为设计阶段、实施阶段和网络管理维护 阶段。从网络设计的角度来讲，分为应用驱动法和基础设施法。应用驱动法是采用根据应 用需求，从工作组网络、楼宇网络、园区网络到广域网络的由近到远的设计方法。基础设 施法是根据基本的网络规划，采用从广域网络、园区网络到楼宇网络的由远及近的设计方 法。 企业网络建设过程分为如下几个阶段： 1、需求分析阶段。 通常大型企业在网络建设中已有部分的网络环境，这些网络环 境能满足当时网络应用的需要。但网络可能是一个个孤立的小岛，只能在局部范围内实现 网络应用及资源共享，企业网络没有形成一个整体。企业网络规划时，要考虑网络建设的 整体性，既要保护原有的投资，又要在网络技术的选型上有前瞻性。网络需求分析主要是 根据企业业务发展需求和企业信息技术应用需求，提出企业网络建设的总体目标和关键技 术指标。 企业网络需求分析包含如下几方面： 网络标准和协议要求。 全网络信息点分布需求，包括局域网布线结构要求，广域网传输介质要求。 网络层次划分及网络拓扑结构要求。 结合应用的网络设备处理能力和带宽要求。 局域网和广域网要求。 2 Internet 接入，外网接入，防火墙技术要求。 企业网络应用要求。 网络设备选型要求。 网络应用和网络技术的关系（如多媒体、IP 话音和网络结构的要求） 。 网络可靠性、扩展性和安全性要求。 网络管理要求。 2、网络规划阶段。 企业网络规划是从企业网络需求分析到企业网逻辑设计中间必经阶段，主要根据企 业网络需求分析得出分离的、外在的技术指标（如用户数、桌面微机的站点数、最大响应 时间要求等等） 。运用企业网络本身内在的规律和关联算法，得出整个企业网络内在的技术 框架和技术指标（如桌面带宽要求、主干带宽要求、服务器处理性能要求等等） 。 3、网络逻辑设计阶段。 网络逻辑设计阶段主要根据企业网络需求分析结果，根据企业网络规划的内在技术 指标，按照计算机网络设计的经验和方法，在现有的可行的网络技术范围内，设计企业网 络的连接结构、协议结构以及每个网络的功能结构。 企业网络设计主要确定网络的连接结构，网络节点的类型、 功能和容量。网络传输 链路的类型和容量，以及网络安全控制结构和网络管理结构。 4、网络物理设计阶段。 网络物理设计主要确定实施网络逻辑设计方案的厂家产品的类型、数量和具体配置， 以及与网络逻辑设计方案中连接结构相吻合的物理拓扑结构。 5、网络实施阶段。 网络实施阶段主要是采购所需的硬件设备和软件系统，以及安装、调试和测试网络 系统。 6、网络维护和扩展阶段。 在企业网络通过测试之后，网络就进入了运行、维护和扩展阶段。企业网络的运行 维护阶段的主要工作是对企业网络的日常维护和管理，包括网络配置管理、性能管理、故 障管理、安全管理和用户帐户管理，对企业网络的预防性测试和容量的规划。 二、二、企企 业业 网网 络络 层层 次次 结结 构构 分分 析析 及及 其其 模模 块块 化化 设设 计计 思思 想想 大型企业网络层次结构与企业的行政结构相对应，一般至少有 二层，也有三层和四层结构。多于四层的结构作为远程访问服务层看待。我们从网络的层 次划分上分析探讨多层网络模块化设计思想。 大多数企业网络都可以被层次性划分为三个逻辑服务单元 (Backbone)、区域网 (Distribute)和访问网(Localaccess)。骨干网的主要目的在于完成分布于不同区域 或逻辑组的路由最优化通信；区域网主要是完成网络流量的安全控制机制，以使骨干网 和访问网环境隔离开来；访问网主要是支持客户机对服务器的访问。 2 2. .1 1 模模块块化化网网络络设设计计方方法法 模块化网络设计方法的目标在于把一个大型的网络元素划分成一个个互连的网络层 3 次。实质上，模块化方式把网络划分为一个个子网，因此网络节点和流量变得更容易管 理。层次化的设计方法同时也使网络的扩展更容易处理，因为新的子网模块和新的网络 技术能被更容易集成进整个系统中，而不破坏已存在的骨干网。 层次设计方法可为网络带来以下三个优点： 1 1、层层次次性性网网络络的的可可扩扩展展性性 可扩展性是在包交换网络连接中使用层次性设计的主要优点。层次性网络具有更多 的可扩展性是因为它可以让你用模块化方式扩展网络，而不会遇到非层次性网络或平面 性网络很快所遇上的问题。但是，层次性网络同时也提出了一定的问题需要仔细考虑。 这些问题包括：虚电路的费用，层次设计（尤其是网状拓扑 的内在复杂联系，以及需 要额外的路由器接口来划分网络层次。 为了获得层次性网络结构的优点，你必须使你的网络层次结构充分与你所在地区的 拓扑相符合。设计取决于你所使用的包交换模式，以及你所想要的容错能力、网络性能 和网络造价。 2 2、层层次次性性网网络络的的可可管管理理性性 使网络简单化通过把网络元素划分为小单元、层次化，降低了整个网络的复杂性。 这种网络单元的划分使故障诊断变得清晰和简单了，同时还可以提供防止广播风暴、路 由循环等其他潜在问题的内在保护机制。 使设计更灵活层次化设计使得骨干网和区域网之间的包交换形式更具灵活性。很多 网络都得益于使用混合方式来构造整个网络架构。在大多数情况下，可在骨干网部分使 用专线而在区域网或本地网接入部分使用包交换服务。 使路由器管理更容易由于层次化网络结构使网络分层，相对缩小的网络区域使路由 器的邻居或对等通信端数量减少，因此路由器的配置变得简单化。 3 3、优优化化广广播播和和多多点点广广播播的的流流量量控控制制 在包交换网络中，减少路由器之间广播信息量的最直接方法就是使用更少数目的路 由器组，通过层次化模块设计可以较好地控制网络中的广播。通常在包交换网络中最常 见的路由器之间的广播信息流量是路由更新信息，如果在一个区域或一个层次中有太多 的路由器，那么就会因为广播的原因而造成网络瓶颈。层次化的网络结构使你可以对区 域网向骨干网的广播作出限制。 根据这种层次化网络设计思想的原则，我们可以把企业 Intranet 网络工程的 整个网络体系结构分为以下三层或四层结构二级或三级网络主干：即由企业中心节点与 二级节点组成一级主干网络，由二级节点和三级节点构成二级网络，三级节点和四级节 点构成三级网络。如下图 2.1 所示： 4 图图 2 2. .1 1 2 2. .2 2评评估估一一级级主主干干网网络络的的服服务务 如图 2.1 所示的一级主干网络所能提供的功能特性包括如下几个部分： 主干网络带宽管理： 为了优化主干网络的操作，路由器提供几种性能调节方法，如优先权队列管理 和数据压缩，动态路由 协议权值定义，动态路由协议发包时间间隔优化，协议本地确认 等优化和节省广域网带宽。 数据传输路径优化 路由器最主要的特点之一是在逻辑网络环境内，自动选择最优路径传输信息。 路由器依靠路由协议（静态和各类动态路由协议）完成最优路径查找工作。路 由协议是在网络第三层上操作，并且各类网络协议有相应路由协议支持。如，在IP 网 络环境中，Cisco 公司的所有路由器支持所有路由协议，如 OSPF Routing,RIP Routing,IGRP Routing,E-IGRP Routing,BGP Routing,EGP Routing and HELLO Packet。 路由收敛问题：路径选择涉及的相关问题是路由收敛。当网络发生变化时， 如主干网上路由器关机或故障，或通信线路的故障，或主干网上路由器配置变化等，都 会引起路由表的改变，这种改变过程引起网络不能正常工作。因此，选择收敛速度快的 动态路由协议和避免路由慢收敛问题是网络设计的关键问题之一。 企业全国中心 二级节点 三节点 接入节点 一一 级级 主主 干干 网网 络络 二二 级级 网网 络络 二级节点 四级节点 三三 级级 网网 络络 三节点 四级节点 5 优化传输队列 主干网上信息传输可以分成不同的优先级别，将重要的信息定为高优先级别，优先 传输。路由器可以对诸如不同协议类型，不同传输层协议，不同的应用类型设定不同的 传输优先级。对 IP 协议来讲，在网络应用层，可对诸如 TELNET,FTP,SMTP,WWW 等应用 进行传输队列优先权的设定，以确保重要数据优先传输。对传输队列的优化是在各类协 议及子协议基础上进行，如下图所示： 负载均衡 路由器支持多链路的负载均衡，最多可支持四条负载均衡链路，每条链路的负载阀 值可以调整。 路径备份 一级主干网上传输的都是重要信息，一级主干网的路径备份就特别重要。考虑到投 资成本，不要求主干网上所有路由器都双链路连接，而只考虑主干网上各中间节点到中 心节点的双链路连接，各中间节点之间可以无链路连接。各 中间节点之间的通信都跨越 全国中心的路由器实现。因此，全国中心路由器必须具备强大的处理能力。 2 2. .3 3 评评估估二二级级主主干干网网络络的的服服务务 如图 2.1 所示，我们对二级主干网络作如下评估。 区域和服务过滤 信息流的过滤是建立在区域的划分和服务类型上。来自区域内部的信息不必要跨越广域 网一级主干网络，这样可以减缓一级主干网络的通信压力。同时，在区域内部可以针对 网络服务类型（如 TELNET,FTP,SMTP 等）和网段地址作访问控制，这样可确保重要数 据的访问安全性。在路由器中，设置 access-list，路由器判定满足条件的信息包通过 网络。 基于策略的信息分发 Taffic sent to router without any priority Traffic UDP Bridged LAT DECnet TCP Telnet FTP ALL OTHER TRAFFIC Priority High priority Medium Priority Nomal priority Low priority Backbone Network Taffic sent to backbone in order of priority Router Priority Output Queuing 6 基于策略的信息分发的目的是确保传输性能和信息的完整性。在网间网中，这种 策略可以定义成一个规则或一组规则，以此来控制跨越广域主干的端对端的数据传输。 例如一个部门，它可能有三种网络协议要跨越主干，但只希望携带重要应用的一种特殊 的协议快速通过主干。另一部门，由于主干网络过于繁忙，此时只允许e-mail 跨越主 干等。 路由协议的一致性 我们建议一级和二级广域网主干动态路由协议应是一致的，并采用开放的路由协议如 ISIS 或 BGP4 或 OSPF。采用那种动态路由协议，要根据企业的网络结构和部门间的隶属关 系确定。 介质转换 介质转换技术是将不同网络链路层上的帧的格式转换为另一网络帧的格式，例如以态网 与令牌环网的转换。由于区域内网络环境较为复杂，厂家必须有相应的设备支持。 2.4 评评估估接接入入访访问问服服务务 接入访问服务包含如下内容： 网络增值地址 网络增值地址（helper network address）是用来解决一些特殊的信息传输，使得原 来是广播方式的传输变为多点传输。这样，可以减少网络的广播压力和路由器的负载。例如， Novell 客户端原来通过广播方式查找它的服务器，而如果服务器不在本网段，广播信息必 须通过路由器。使用 helper address 后，就允许在一个网络上的节点直接向另一个网络上 的服务器发送信息，而不用经过路由器。 网段 局部访问服务的基本要求是将网络分成若干网段，每个网段实施各自的信息传输策略， 通过路由器从而实现各网段广播信息的相互隔离，减少主干网络的拥塞。确定网段，是通过 子网掩码实现的。灵活的网段划分，通过路由器 access-list 网段地址过滤，可以实现灵 活的网络安全访问控制策略。 广播和多点广播 如上所说，路由器能隔离网段的广播信息。然而，如果需要，路由器可以中继广播。通 过路由器中继某些广播以达到一定的目的。 IP 的多点广播是从一个站点向指定的多个目 的站点发布信息，而不是向每个站点发布信息。 IP 的多点广播为视频会议，股票交易等提 供出色的服务。参与多点广播的计算机，必须运行 IGMP 协议。路由器配置 IGMP(Internet Group Management Protocol) 后，可以实现位于不同网段内的计算机的多点广播。 安全策略 如果所有信息被所有员工随意访问得到，那么安全侵犯和不正当 7 的文件访问就不可避免。为了避免这些问题，路由器要做如下工作： 防止局部网络信息不正当地进入网络主干 防止网络主干的信息不正当进入部门或工作组 实现这两大功能的手段是路由的包过滤。一方面，包过滤能控制未受权的用户访问，增加 安全性，同时能减少网络的拥塞，减少网络问题的发生。 路由器有一整套信息过滤策略。如对地址的访问过滤，对协议的访问过滤，对应用层的 访问过滤。具体地说， 在以太网环境下，有一台主机能 Telnet 到 Internet 的某一台主机，不允许 Internet 上该主机 Telnet 到这台主机上，但可以作 SMTP 的访问。 只允许一个网段通过 OSPF 动态路由协议，其它网段 OSPF 被禁止。 限止某些主机访问某些网段。 限止某些网段访问另一些网段。 上述访问控制手段是常用的方法。另外还有远程访问控制，通常采用认证机制。对于 MODEM 访问方式的站点，可采用 TACACS(Terminal Access Controller Access Control System) 认认证证机机制制。对电话拨号站点，运行 ppp 协议，可采用 chap 或 pap 认证机制。 路由器查找 主机必须知道其网关地址才能通过路由器访问别的网段。可以用人工或动态路由的方式 配置主机的网关地址。主机至少有一个路由器局域网端口地址作为其网关地址。但是， 当有多个路由器时，主机如何确定其网关地址呢 ?一般来说，主机选择那台能到达目的 站点最佳路径的路由器作为其网关，这种情况涉及路由器的查找。支持这种查找的相关 协议有以下几种： End System-to-Intermediate System(ES-IS)协议 ICMP Routing Discovery Protocol(IRDP)协议 Proxy Address Resolution Protocol(ARP)协议 OSPF 和 RIP 协议 通过对上述网络分层服务的分析，我们得出结论： 对对于于大大型型企企业业 I In nt tr ra an ne et t 网网络络工工程程 来来说说，要要想想建建设设成成为为一一个个全全国国性性的的、网网络络性性能能优优良良的的、网网络络控控制制极极为为灵灵活活的的 、具具有有很很强强扩扩 展展能能力力和和升升级级能能力力的的大大型型企企业业综综合合性性网网络络，那那么么在在网网络络设设计计中中就就必必须须采采用用层层次次化化的的网网络络设设计计 思思想想。 三、三、企企 业业 网网 间间 网网 路路 由由 协协 议议 我们对企业网络的层次结构及相应的网络服务作了系统的分 8 析，各层次的网络服务是建立在网络协议第三层动态路由或静态路由基础上。由于各类网 络动态路由协议都存在算法上的缺陷，没有一种全优的网络动态路由协议能完全满足企业 网络运行的需要。因此，网络动态路由的选择必须和整体网络结构相协调，同时和企业网 络的运行方式、运营成本相协调。 为此，我们简单介绍几种路由协议： 3.13.1、RIPRIP（RouteRoute InformationInformation ProtocolProtocol） 路路 由由 信信 息息 协协 议议 RIP 路由协议与 UNIX 和 TCP/IP 紧紧地联系在一起的。在互连网中 RIP 是最常用的路 由协议。 作为广泛使用的一种距离矢量（Distance Vector）路由协议，RIP 路由协议有如下 特 点： 基于距离矢量路由协议 路由器根据距离选择使用路由。当计算的那条路径为最短路径 时，路由器确定这条路 径为最佳路径并维持这条最佳路径。当新的路由比 原路由更佳时，由新路由将替代老的路由。 具有学习功能 路由器定时向每个邻近网络广播报文，通过路由器间相互学习， 不断更新自己的路由。 仅以跳数（hop count）作为距离度量 在路由器的路由决策中，要考虑的因素可以很多（ 例如：带宽、 延迟、可靠性、路 由等） ，如果参加决策的因素越多，路由策略的最佳路由更加趋于合理，对网络的描述更加精确。 所以 RIP 路由协议仅将跳数作为距离度量有缺陷的。 最大站点数为 15 RIP 协议允许最大站点数为 15，任何超过 15 个站点的目的地均认为不可达到的。RIP 最大站数大大限制了大型网间网环境的应用。 每 30 秒向相邻路由器广播一次路由信息 RIP 路由协议采用了不少计数器，路由新计数器通常被设计为 30 秒。保证每个路由器 在每 30 秒向其邻接路由器发送一次路由表。 3.23.2、OSPFOSPF（OpenOpen ShortestShortest PathPath FirstFirst）开放式最短路径优先协议）开放式最短路径优先协议 80 年代中期，由于 RIP 路由器协议越来越不适应大规模异构网络互连。OSPF 作为 IETF（网间工程任务组织）为 IP 网络开发的一种 IGP（内部网关协议）协议，克服了 RIP 路由协议的缺点。其采用 SPF（Shortest Path First）算法，基于链路状态路由协 议。OSPF 路由协议有如下特点： 需要每台路由器向同域（Area）的所有其它路由器发送链路状态广播（LSA）信息。 路由器收集有关的链路状态信息，并根据 SPF 的算法计算出到每个结点的最短路径。 9 同域内的路由器共享 相同的拓扑信息。 路由选择的分级 与 RIP 路由协议不同，OSPF 可在一个域（Area）内进行路由选择。域的最大集合是自 治域（AS） 。AS 是共享同一路由选择策略的网络集合。 一个自治域 AS 可分为多个域（Area） ，域是由相邻的网络和连接的主机组成，如图 3.2.a 所示。 根据源点和目的地是否在同一域内,OSPF 有两种类型的路由 选择方式： 当源和目的在同一区域时，采用域内路由选择。 当源和目的不在同区域时，采用域间路由选择。 由于有域的概念，OSPF 路由协议比那些不将 AS 分区的情况下 所需传送的路由信息 少得多。 支持 VLSM（Vanable Length Subnet Mask）可变长度子网掩码技术。 由于每个发布的目的地均包括 IP 子网的掩码，从而可利用子网掩码将 IP 网络分为 不同大小的子网，这种方法可节省 IP 地址空 间并给网络管理员管理带来灵活性。 对带宽和 CPU 等资源消耗 这个 SPF 算法占用了 CPU 的资源，一般来说与运算量与网内链路数目与路由器数目 乘积成正比。另外当 SPF 路由器通电， 初始的链路状态包泛滥（Floodting）占用网络 带宽，这些情况都是在网络设计中要考虑的。 3.33.3、EIGRPEIGRP（enchansedenchansed InteriorInterior GatewayGateway RoutingRouting ProtocolProtocol） EIGRP 即为 CISCO 公司所提出的 IGRP 路由协议的增强版。它 是 一种混合型的路由 选择协议，它结合了链路状态协议及距离矢量协 议的优点，包括以下特点： 快速聚合增强 IGRP 使用扩散更新算法（DUAL Diffusing Update Algorithm） 来快速达到聚合，运行 EIGRP 的路由器存储有相邻路由器的路由选择表,因此能快速 地适应路由的变化， 若不存在合适的路由，EIGRP 查询其相邻的路由器，以发现一 个不同的路由，这种查询传播一直持续到新的路由发现为止。 变长子网掩码EIGRP 包括全支持变长子网掩码，子网路由 自动汇集到一个网络 号边境上，除此之外，EIGRP 能被配置集中在任意接口的任意位边界上。 部分、界限修改EIGRP 路由并不周期性地作修改，只是当 某路由的计量发生变 化时，才发送部分更新。自动更新的信息是自动定义其边界，所以只有那些需要这类 信息的路由器才修 改其路由表，因为 EIGRP 具有这两种功能，因此它比 IGRP、OSPF 消耗的频宽更少。 支持多种网络层EIGRP 支持 Appletalk、IP 以及 NOVELL 等 多种协议。 10 3.43.4、 静静 态态 路路 由由 协协 议议 以上我们介绍的均为动态路由协议，当然还有另外一种路由 协议便是静态路由协议。 静态路由协议是由网络系统管理员人工定 制的，需要制出一切所需的路由。其优点为不 会产生动态路由所特 有的路由信息广播或路由信息、更新或 HELLO 从而不会在系统资 源：内存、CPU、带宽等方面制成额外的开销。但其缺点为会给系统管理员的管理工作带 来大量的工作，其次，由于路由是静态的因 而不能适应网络的动态变化的需要而改变路 由。 在上面的介绍中我们可以看出，作为一个大型综合企业网的内 部路由协议可供选择 的实际上有静态路由、IGRP、EIGRP 和 OSPF。而当我们进行一个大型网络 IP 协议的选取 时，需考虑以下两方面的因素： 网络路由聚合时间 ?网络路由环境的可维护性 3.53.5 动态路由比较动态路由比较 EIGRP 是 Cisco 公司开发的一种先进的路由技术，它结合了距 离向量( DV )协议 和连接状态( LS )协议的优点，采用了扩散更新算法（DUAL Diffusing Update Algorithm）达到网络的快速收敛。EIGRP 支持层次化和平面网络结构，支持 VLSM 网络 地址分配，可在任意位边界对直接相连的网络进行路径叠合，只有在网络变化时 EIGRP 才发送路由表更新信息，因此广域网带宽浪费很少，DUAL Diffusing Update 算法使其具 有最好的收敛性，EIGRP 采用五维参数来决定最佳路径：带宽、时延、可靠性、线路负载 和最大数据包尺寸，不同带宽的平行线路可负载平衡地同时传输数据 。它采用模块化软 件支持 IP、IPX 和 AT 协议。 OSPF 是标准的、基于最短路径优先( 连接状态) 的、能快速收敛的路由协议，它 只适用于 IP 协议。 OSPF 的网络拓朴必须是层次结构的，分骨干域和边缘域，在设计 OSPF 网络时最重要的是域边界的定义地址分配，域边界的定义决定了哪些路由器和连接 包 括在骨干域中，哪些包括在每一个下连的域中。OSPF 支持 VLSM 地址分配，其路径叠 合能力有限，必须在路由器中手工设置。 在大型企业网络中，RIP 由于其固有的局限性，它已被淘汰，最常见的路由协议是 OSPF 和 EIGRP，它们的比较如下： OSPF EIGRP 快速收敛 是 是 带宽利用率 高 高 内存使用 两 者 差 不 多 CPU 使用 两 者 差 不 多 路由算法 dyjkstra DUAL 11 传输类型 Link State Distance Vector 路径叠合 有 限 任意边界 协议过滤 非常有限 非常强 rtg 协议速率调节 无 有 多个缺省路径 无 有 区域拓朴层次 必须要 不要 开放标准 是 不是 用户端可用 是 不是 保持邻居状态 是 是 改变只传播 不是 是 到 相 关 网 络 可用于多种 不是 是 L3 协 议 负载平衡传输 非常有限 很强 网络可扩性 好 很好 从以上比较可看出，EIGRP 凝聚了距离矢量和链路状态两种 算法的精华，避免了两 种算法各自的缺点，因而可达到最快速度的 聚合。由于其采用 DUAL 算法，而且只有网 络拓扑变化影响到的路由器才参与路由的计算，仅只有拓扑变化影响到的路由才进行广 播，因此 EIGRP 对 CPU 及网络带宽的消耗都将低于 OSPF、IGRP、RIP 等路由协议。 在大型企业网络的设计中，除考虑线路的带宽、延迟、可靠性等因素外，路由表的大 小、网络的延展性、路由的快速收敛同样是影响网络功能的重要因素。 3.53.5 动态路由协议的选择动态路由协议的选择 对于大型企业网，平面结构的路由协议（如 RIP，IGRP）不能满足网络性能的要求。 我们推荐采用 E-IGRP,OSPF 路由协议,多于三层结构的网络需采用 BGP4 网间网协议。 OSPF 协议是一层次化结构的路由协议，可将大型网络分成若干区域。如下图： 12 区域划分可减少各路由器的路由表尺寸；利于网络扩展；支持 VLSM，可通过路径的 叠合（ summarization）优化地址的设计和路由的计算。 在 OSPF 协议中，Backbone 区域是中心主干区域（Area 0） ，主干区域路由器保持 Backbone Area Area1Area2Area3 ABR AS100 AS200 RIP BGP ASBR ASBR Route Summarization Example R2 R2# router ospf 100 network 55 area 2 network 55 area 0 area 0 range area 2 range R1# router ospf 100 network 55 area 1 network 55 area 0 area 0 range area 1 range - Area 2 - - Area 1 Interface Addresses ( mask) Interface Addresses ( mask) R1 R2 Area 0 13 OSPF 的信息，负责各路由区域间的路由信息分配；跨接多个区域的路由器为 ABR（Area Border Router） ，其保持所连接的区域的路由信息，并完成路径叠合功能 （summarization） ；当网络大到需分成多个自主系统（AS）时，跨接 AS 的路由器为 ASBR，在一个自主系统中可根据上述方法选择路 由协议，而自主系统之间目前最好的办 法是采用 BGP 协议进行互 连。BGP 的最新标准是 BGP4(RFC1654)，它支持 CIDR。在每个 自主系统中要定义 BGP PEER 路由器，用于在自主系统之间交换路由信 息。 对于 OSPF 的区域划分的原则为： 每个区域内路由器不超过 100 个； 每个路由器接口的相邻路由器不超过 60 个； 每个路由器所属区域不超过 3 个； 所有区域必物理地连接到主干区域； 四四、企企 业业 广广 域域 网网 链链 路路 选选 择择 我们从理论上分析了大型企业网络的层次结构和动态路由协议。通常企业租用 ISP 的通信线路，按照设计好的层次结构进行广域连接。在申请通信线路时要综合考虑企 业业务需求、QOS、运行维护费用等多种因素。 ISP 提供多种通信链路来满足企业用户非实时网络应用的需求，如 X.25,DDN,帧 中继，PSTN 等。也可以选择拨号 VPN 技术，专线 VPN 技术。也可使用标记交换技术， MPLS 技术等。选择通信类型要根据运营成本和运营效率综合考虑。 对于广域网上实现语音 、图像等多媒体应用的广域网 DDN，FrameRelay 和 ATM 都能实现，但从运行费用和服务质量保证来看，采用 ATM 作广域链路是较好的选择。 目前，国内 ISP 没有开放 ATM 业务，但企业如有需要可以申请 ATM 服务。 五五、企企 业业 园园 区区 局局 域域 网网 设设 计计 (1)(1)企业园区局域网络采用虚拟交换网络企业园区局域网络采用虚拟交换网络 从网络的性价比来看，企业的局域网络逻辑结构采用交换虚拟网技术已是大势所趋。 交换虚拟网络是基于 ATM 和局域网交换机为平台的技术，其目标是真正建立一个可 以满足未来多媒体信息处理时代需要的企业网络。 从长远角度看，采用交换虚拟网络技术可以降低组建企业网的成本、提高信息技术 与企业发展的适应能力。交换虚拟网可以满足企业网络在以下几个方面对计算机网络的需 求： 通过交换技术，向最终用户提供更高的带宽。 可以向不同用户、不同应用提供所需的服务质量保证的网络服务。 提供完整的网络管理和控制系统，控制网络成本，特别是隐含的网络成本开销，例 如网络管理、网络控制等方面的开销。 在外围提供前面的网络互连和系统集成方案，提供端到端的解决方案，提高网络互 连性和可靠性，减少网络扩展的成本。 构造虚拟工作组网络以支持虚拟工作组工作。 14 (2)(2)企业局域网络的主干交换企业局域网络的主干交换 企业局域网络主干的作用就是互连网络的各个部分，传递分布到网络各个部分的数据 流。主干网必须具有高效率、高可用性特征，在主干上任何一点不合理的延迟都是灾难性 的！ 采用 ATM 交换技术可以提供边缘交换机之间的高速连通性、可靠性和服务质量保证， 以及支持多种数据流类型，如 IP、IPX、DECnet。利用 ATM 技术的高效拥挤控制和流量 控制，高可用性和功能全面的网络控制，动态用户组管理及有效的流量管理，满足大批量 数据传输对带宽的需求，同时满足多媒体应用对不同类型信息流和不同服务质量的需求。 采用千兆以太网技术可以提供极高的网络主干带宽，并融合传统的以太网技术和交换 技术，给终端用户提供满足应用需求的带宽。虽然在带宽上满足终端用户的需求，但在网 络的流量管理上和服务质量上不及 ATM。 企业局域网络还可以采用第三层或第四层交换技术，以满足网络主干在性能上的需求。 (3)(3)企业园区楼宇网络设计企业园区楼宇网络设计 企业园区楼宇设计必须基于建筑物内已有的或者可能设置的布线结构进行设计，同 时要考虑每个楼宇内信息资源中心的设置，局域网之间的数据通信类型和可能通信量，局 域网之间需要设置的安全访问控制策略，确定网络互连模式和结构。楼宇内设计采用路由 互连技术、ATM 交换互连网技术和虚拟局域网组网技术。 楼宇网络设计需要考虑如下问题： 楼宇内部如果没有干扰，而且传输距离在 100 米之内，一般采用双绞线作为网络的传 输媒体。如果楼宇内部有电磁干扰，可以采用光纤作为传输媒体。如果楼宇内部的传 输距离大于 100 米，可以采用互连设备的级联，也可以采用光纤作为传输媒体。 在采用同一局域网技术的工作组网络互连时，如果可以共享带宽，而且无安全控制需 要，只是由于工作组网络覆盖的距离不够，则可以采用级联集线器的方式扩展网络。 在采用同一种局域网技术的工作组网络互连时，如果各个工作组需要独立的传输带宽， 则通过局域网交换机连接。 采用不同局域网技术的工作组网络互连时，如果互连的工作组网络较少，各个工作组 之间无需提供安全访问控制，而且，各个工作组网络之间需要提供快速连接，则采用 支持多种局域网接口的交换机。 采用不同的局域网技术的工作组网络互连时，如果互连的工作组网络数量较多，各个 工作组网络内部有较大的广播报文，或工作组网络之间需要有较为严格的安全访问控 制，且在工作组之间没有多媒体应用，则采用路由器互连各个工作组网络。 如果工作组站点的地理分布，与其它工作组网络站点地理分布重复，则需要在同一地 理区域采用同一局域网交换机连接不同工作组网络站点，通过交换机构成符合工作组 划分的虚拟网络。 对于具有多媒体应用的点到点站点网络服务质量保证的传输信道，采用 ATM 技术， 15 到桌面采用 25M ATM 连接。 服务器设备接入：采用光纤 155M ATM 接入或光纤 100M 以太网接入。重点终端用户 采用光纤接入核心交换机，实现安全传输。 (4)(4)企业园区虚拟局域网企业园区虚拟局域网 网络厂商相继开发了“开放”互联技术 VTP(VLAN Trunking Protocol)，支持的标准是 ISL、802.1Q，MPLS。ATM 交换机和局域网交换机为虚拟局域网提供了基础平台。虚拟 局域网为企业局域网络带来的三个好处是： 在最大限度地减少对路由器依赖的基础上，有效地控制局域网内 的广播流量，提高站点的传输效率。 减少由于网络站点的增加、移动和更改而增加的网络维护成本。 业务部门工作组的逻辑组合更为灵活。 在 VLAN 的划分中，都与“群组”这个概念有关。群组是指局域网交换机的一个集合。 每个交换机支持的群组数目有一定的限制。因此，在网络规划时，必须考虑业务部门逻辑 工作组的数量，并选择相应的交换机型号，使得交换机的 VLAN 数量和处理性能满足业务 应用需要。一个群组可以包括全网中不同交换机的端口，每个群组可以看作是一个独立的 通信域。如果不使用路由功能，则一个群组中的通信量不能转发到另一个群组中，群组的 特征如下： (1)一个群组是一个广播域； (2)一个群组是交换机物理端口的集合； (3)群组可以跨越多个交换机； (4)群组不能相互重叠，即每个端口只能属于一个群组； (5)群组之间的帧可以通过路由转发； (6)同一群组中不同的 VLAN 的帧也可以通过路由转发。 群组的概念实际上是基于以端口为基础的 VLAN。还有其它类型的 VLAN 划分： (1)基于 MAC 地址的 VLAN 划分，这种 VLAN 划分方法灵活，但管理复杂； (2)基于协议规则的 VLAN 划分，把具有相同的第三层协议网络站点归并成一个 VLAN。 这些站点连接的交换机端口构成一个广播域，以减少在同一网络环境下不同协议栈 之间的相互干扰。选择不同的协议类型构成不同的 VLAN：1、所有 IP 协议流量；2、所有 IPX 协议流量；3、所有 DECnet 协议流量；所有 AppleTtalk 流量；4、所有指定以太类型 的流量；5、所有携带指定源点和目的点 SAP（服务访问点）报头的流量；6、所有携带指 定 SNAP（子网访问协议）类型的流量。 (3)基于网络地址的 VLAN。 用 IP 地址和 IP 网络掩码划分网段。 (4)基于用户定义规则的 VLAN。 六六、企企 业业 网网 络络 与与 外外 网网 连连 接接 企业网络与外网的连接发生在企业网络的各个层次上，其中 16 包括 Internet 接入等。我们称企业内部网为内网，企业外部网为外网。显然，内网和外网 间加装防火墙。 通常，内网和外网间采用静态路由或缺省路由。内网和外网的信息访问通过防火墙 进行过滤。 内网和外网的连接如下图所示： 七七、企企 业业 网网 络络 安安 全全 访访 问问 控控 制制 机机 制制 7.17.1 企业安全系统的设计目标是：企业安全系统的设计目标是： （1）防范黑客攻击、计算机犯罪和有害信息传播（包括计算机病毒） （2）加强应用和数据的安全 建立安全管理制度，注意内外兼防，重点在内部 7.27.2 安全框架安全框架 安全方案的科学性、可行性是其顺利实施的保障。 安全方案必须架构在科学的安全框架之上。安全框架是安全方案设计和分析的基础。 美国国防部 DISSP（Defense Wide Information System Security Program）计划中 提出的三维安全框架结构，是事实上的标准，反映了信息系统的安全需求和体系结构的共 性。其简化的版本说明如下（安全框架是一个三维结构）： 第一维（轴）是安全特性，给出了七种安全属性； 第二维（轴）是系统单元，给出了信息网络系统的组成 ； 第三维（轴）是结构层次，给出了国际标准化组织 ISO 的开放 系统互连（ISO）模型。 FirewallFirewall 内部 服务器 网管工作站 外部 WEB服务器 认证服务器 PSTN ATM SwitchRouter Access Server LAN Switch 散点用户 移动用户网管工作站WEB 服务器DNS 和认证服务器 散点用户 散点用户 移动用户 移动用户 DDN/FR/ATM 外 网 企业内网 17 安全框架的具体模型和介绍如下： 7.37.3 安全方案的制订安全方案的制订 根据安全框架制订安全方案的具体思路如下： 确定安全方案涉及的系统单元，明确安全方案系统单元； 确定安全方案系统单元在各个层次结构的安全特性。 安全方案的组成如下： 网络平台安全方案 系统平台安全方案 应用平台安全方案 物理环境安全 安全管理方案 7.4.4 网络平台安全方案网络平台安全方案 .1 网络系统方案功能要点网络系统方案功能要点 1)访问控制。通过对特定网段、服务建立的访问控制体系，将绝大多数攻击阻止在到达 攻击目标之前。 检查安全漏洞。通过对安全漏洞的周期检查，即使攻击可到达攻击目标，也可使绝大多数 攻击无效。 攻击监控。通过对特定网段、服务建立的攻击监控体系，可实时检测出绝大多数攻击，并 采取相应的行动（如断开网络连接、记录攻击过程、跟踪攻击源等） 。 2)加密通讯。主动的加密通讯，可使攻击者不能了解、修改敏感信息。 网络平台 系统平台 应用平台 安全管理 物理环境 数据完整 结构层次 身份鉴别 访问控制 数据保密 不可抵赖 审计管理 可用性、可靠性 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层 安全特性 系统单元 18 3)认证。良好的认证体系可防止攻击者假冒合法用户。 4)备份和恢复。良好的备份和恢复机制，可在攻击造成损失时，及时地恢复数据和系 统服务。 5)多层防御。攻击者在突破第一道防线后，延缓或阻断其到达攻击目标。 6)隐藏内部信息。使攻击者不能了解系统内的基本情况。 7)设立安全管理机构。为信息系统提供安全体系管理、监控、保护及紧急情况服务。 .2 网络平台安全措施网络平台安全措施 网络平台的安全措施应涉及局域网、广域网、互连网、防病毒和防黑客共五个方面。 局域网的安全措施局域网的安全措施 由于局域网中采用广播方式，因此，本广播域的信息传递都会暴露在黑客面前。可采 取下列措施提高安全性： （1）网络分段 网络分段是保证安全的一项重要措施，将非法用户与网络资源相互隔离，从而达到限 制用户非法访问的目的。 网络分段可分为物理分段和逻辑分段两种方式： 物理分段通常是指将网络从物理层和数据链路层上分为若干网段，使各网段相互间无 法进行直接通讯。逻辑分段则是指将整个系统在网络层上进行分段。把网络分成若干 IP 子 网，各子网间必须通过路由器、路由交换机、网关或防火墙等设备进行连接，利用这些中 间设备（含软件、硬件）的安全机制来控制各子网间的访问。 （2）VLAN 技术 虚拟网技术主要基于局域网交换技术（ATM 和以太网交换） 。交换技术将传统的基于广 播的局域网技术发展为面向连接的技术。网管系统有能力限制局域网通讯的范围而无需通 过开销很大的路由器。 采用应用交换器和 VLAN 技术，可将广播转变为点到点通讯，从而防止大部分基于网络 监听的入侵手段。 通过虚拟网设置的访问控制，也可使在虚拟网外的网络节点不能直接访问虚拟网内节 点。 广域网安全措施广域网安全措施 广域网采用公网传输数据，在广域网上传输的信息可能会被不法分子截取。因此在广 域网上发送和接收信息时要保证： （1）除了发送方和接收方外，其他人是不可知悉的（隐私性） ； （2）传输过程中不被篡改（真实性） ； （3）发送方能确信接收方不会是假冒的（非伪装性） ； 19 （4）发送方不能否认自己的发送行为（非否认） 。 有效的方法是对传输的信息进行加密，采用数据签名和认证技术 加密技术 数据加密技术分为三类，即对称型加密、不对称型加密和不可逆加密。 对称型加密使用单个密钥对数据进行加密或解密，其特点是计算量小、加密效率高。 但是此类算法在分布式系统上使用较为困难。 不对称型加密算法也称公用密钥算法，其特点是有二个密钥，只有二者搭配使用才能 完成加密和解密的全过程。适用于分布式系统中的数据加密，在 Internet 中得到了广泛应 用。 不对称加密的另一用法称为“数字签名” （digital signature） 。在网络系统中应用的 不对称加密算法有 RSA 算法和 DSA 算法（Digital Signature Algorithm） 。 不可逆加密算法的特征是加密过程不需要密钥，不可逆加密算法不存在密钥保管和分发问 题，但是其加密计算工作量相当可观，所以通常用于数据量有限的情形下的加密，例如计 算机系统中的口令就是利用不可逆算法加密的。 数字签名和认证技术 认证技术主要解决网络通讯过程中通讯双方身份的认可，数字签名作为身份认证技术 中的一种具体技术，同时数字签名还可用于通信过程中的不可抵赖要求的实现。 认证过程通常涉及到加密和密钥交换。通常，加密可使用对称加密、不对