局域网与广域网的设计实现

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

12、ase5)转发器服务器细缆网络粗缆网络图5-2 一个传统的细缆/粗缆网络电缆布线电缆是网络中的生命线网络中其他所有的部分都依赖于它。作为一个网络管理员， 为了制定一个网络扩展、高速通信和灵活的 WAN连接计划，你可能需要对现有电缆布线进行 核查，找出已经陈旧的电缆。电缆可能不仅仅是陈旧了，而且可能已不符合现行的 IEEE规范， IEEE规范随着时间的流逝也在改变。当你计划更换电缆时，下面几个因素要考虑在内： 电缆和接头的费用。 安装费用。 环境要求，象通风区和有电磁干扰/射频干扰的区域。 额外的电缆要求，例如在一个将来可能改为办公室的储藏室内或在一个将来可能有 人在里面办公的办公室内。第5章

13、LAN/WAN/LAN的连接115 设计或安装布线架。由于现在大量的需求，许多情况下，新型电缆和接头的价格比原来旧的电缆价格要低。当你计算更换旧电缆的花费时，应将这些花费和旧电缆维护方面节省下来的费用做一下比较。 按照工作量来说，安装新电缆可能是非常昂贵的，这些费用的大小取决于拆除旧电缆的程度和消除有害材料的复杂程度。如果由于的要求和 /或环境的需要通风电缆或抗电磁/射频干扰的电缆，电缆方面的费用可能要高一些。在所有情况下，都建议多安装20到50的电缆，以便在将来连接新的工作站时更容易和更省钱。这是因为主要的费用是安装电缆的人工费而不是电缆本身的费用。同样一次将电缆安装完总比以后不够用时再安装

14、的电缆便宜。将来公司发展壮大了，现在有五个人的办公室可能就要重划以供八个人在里面办装后备电缆的另一个是建立冗余的传输路径。安装电缆时，请遵循下面这些准则： 使用结构化的布线和网络规则。 同楼层的台式机间用5类非双绞线连接(UTP)。 不同楼层的之间用多模光缆连接。 如果两楼之间的距离比较远，用单模光缆连接。 在不适合使用电缆的地方，或使用电缆造价太高的地方，可以选择宽带无线连接方式。 如用这种方式，要确保符合所有相关标准。并且按照现行的标准及发展方向，仔细选择 供货商的设备。 按照星型方式布置电缆。 只使用高质量的电缆。 遵循所有的规范。 如果委托承包商安装电缆，要确认承包商具有必要的资格和证

15、，并要求他们提供全部的电缆设备文件和测试文件。 要保证电缆及布线符合IEEE的规范。电缆的认证包括两方面。一是电缆生产商保证电缆满足 EIA/TIA、IEEE和UL标准。二是用测试设备对所有安装的电缆进IEEE标准。试，以保证符合 EIA/TIA和许多网络正在使用结构化布线和结构化网络技术。结构化布线的意思是所有的电缆都按 照星形方式从一个和多个集线器或交换机上接出去。通常集线器或交换机都装在本楼层的一个配线室内(见图5-3)。结构化布线方式要求如下：打印机台式计算机图5-3 结构化布线116局域网/广域网的设计与实现 使绞线一类容易安装的电缆。 结点布置符合星形结构。 同楼层的电缆布置应符合

16、EIA/TIA-568的规定。 在集线器或交换机上集中布置电缆。 在每个结点的集线器和交换机上能智能检测故障。 在每个网络电缆段能够主机和服务器。 能够提供到主机和服务器以及其他网络的高速连接。结构化网络的垂直部分是指大楼内用于各楼层间连接的电缆和网络设备。在一个结构化 网络中，你可以在一个关键的位置集中管理网络，例如可将集线器放置在配线室内，然后与。通常将服务器用 100Mbps到1Gbps的机房内主要的集线器或主要的电缆分界点建立高速高速线路直接连接到主要的集线器上 (见图5-4)。在一个关键点处，用一个集线器或交换机的底盘可以集中管理电缆、网桥模块、路由器模块和交换机模块 (试一试项目练

17、习5-2)。结构化网络使网络管理员可以： 集中或分布式管理网络。 使用主干上的高速通信方式(粗管)进行不同楼层间和同楼层的网络设计。 物理上和逻辑上重新配置网络。 使用VLAN将网络按工作组方式分段。 加入冗余路径。 快速地扩展网络和安装新的高速网络设备。 监视网络、诊断故障并迅速排除故障。集线器或交换机集线器或交换机高速光纤集线器或交换机集线器或交换机IBM AS/400服务器100Mbps到1Gbps高速交换机机柜企业级交换机或路由器图5-4 集中式管理的结构化网络第5章 LAN/WAN/LAN的连接117结构化网络除了可以集中地布置关键设备外，还可以集中地进行网络管理。在集中的网络管理中

18、按照关键的网络功能来确定点。例如，可以在智能的集线器或设备上连接管理用的工作站，对网络运行进行监视。在每一楼层设置用来收集信息的集线器或交换机，这样我们就可以管理网络中的所有信息，并且可以重新配置集线器或交换机。在集中式管理中，大部分网络维护工作可以在一个地方完成，这在大型网络中是极为重要的。集中式网络管理也简化了维护文件服务器和主机一类的工作。文件服务器和主机可以放在易于维护的地方，比如放置在集线器架的位置。网络备份和软件升级工作也可以在一个地方完成，而不需要在许多地方进行。计算机之间可以共用一个不间断电源(UPS)和空调设 备，这样可以节省在几个地方布置这些设备所需的费用。不间断电源(UP

19、S)是一组备份的电池，可以在主电源发生故障、浪涌和电压降低时提供后备电源。在计算机设备集中的地方要求环境温度、湿度和灰尘在要求的范围内。5.1.2 配置设备许多年来一直使用网桥和路由器来提高网络带宽和用对用户透明的本地网桥，当需要连接 WAN时，使用性。原来的大型网络通常使路由器连接 WAN。网桥的限制在于它不能对数据进行路由选择，使路由费用昂贵且不易管理。路由器的限制在于它不能像网桥处理帧那样快速处理数据包，尽管今天的路由器可以使用网桥的处理速度。、硬件和软件等方法来达到网桥处理帧的速度大约比传统路由器处理数据包的速度快三倍，这取决于存取方式、介质类型和其他因素。这是因为网桥不需要检查路由信

20、息，也不需决定怎样路由每一帧。今天的网桥(实际上是交换机)可以将帧处理方式配置成不同的类型，主要是转发方式(即一般的网桥方式)和选择最近路径转发方式(路由器方式)。但是网桥和路由器之间速度的差别相当小，事实上，如果在一个特定的接口处将路由器配置成网桥，由于路由器的CPU要处理额外的过程实际上降低了接口的速度。现在许多网络是着底盘集线器设计的，而底盘集线器不具备交换机的功能。这样设计的好处在于只要集线器具有智能功能就可以集中进行网络管理和故障诊断。缺点是集线器 要网络中的所有数据，这可能造成网络瓶颈和限制网络最高传输速度。1. 现代网络设计原则现代网络设计包括集线器设计和路由器设计。本地路由器提

21、供大多数的网络连接，例如 市场部和工程部之间的连接。部门间的数据流量很可能比部门内部的数据流量少。而且公司内一部分网络如工程部门的网络为了安全起见可能使用路由器作为，另一部分网络如市场部的网络可能只有很少的安全性或根本没有安全性考虑。像这种情况，路由器有助于减少网络中总的数据流量，同时作为保护一部分或几部分的网络。路由器也用于两个部门之间不同协议的转换，比如 SNA协议和IPX协议之间的转换。现在大部分路由器使用 RISC处理器或使用集成电路(ASIC)来增强处理能力。ASIC是一块定制的集成电路，在里面集成了特定用途的逻辑功能，比如集成进快速路由的逻辑功能。最初交换机主要用作多端口的网桥，但

22、是今天一些交换机已经能够提供三层的路由功能。 有些厂商声称他们的交换机可以提供四层路由，理由是他们的交换机检查收到的数据包次序，甚至可以由端口ID信息来识别数据包申请的类型。多数交换机使用电路逻辑或 ASIC118局域网/广域网的设计与实现提供快速处理算法。交换机不像路由器那样可以编程和随意配置，但是交换机易于设置和管 理，可减轻对网络管理员的培训工作。而且交换机每端口的成本比路由器低。三层和四层的 交换机可以达到和路由器一样的功能，但是由于交换机不像路由器那样可以随意配置，需要仔细选择以符合应用要求。目前100Mbps的交换机和路由器每端口价格相差 50这个差别会逐渐消失。左右，但是在不远的

23、将来在使用交换机和路由器设计LAN时，要按照模块化的方式进行设计，确保： 逐步用交换机替代集线器。 将高速工作站连接到交换机上。 将服务器连接到交换机的高速接口上。 用高速将全部或工作组级的交换机连接到高速交换机上。 在适当的地方用高速将关键部门的网络段或高速交换机连接到路由器上。一些需要安全策略的网络或工作组有时可能需要连接到另一些没有安全措施的网络。例 如，在一个大学里，业务办公室和财务办公室需要连接到其他楼内生物系的网络上。这种情况下，首先应将业务办公室和财务办公室的网络建好，按照适当的规则和网络分别连接到路由器的适当的接口上，如图 5-5所示。/或列表将两个路由器交换机业务办公室财务办

24、公室图5-5 将两个部门的计算机连接到路由器的示意图下一步是用一台交换机建立生物系的网络，并将交换机连到路由器另外一个接口上，如 图5-6所示。这种设计方式的优点是可以在几个地方添加另外的网络。在一个指定的大楼内可以将需要添加的网络连到路由器上，比如在生物系的大楼里加上物理系的网络。如果生物系的网络需要，路由器可以作它的，物理系的网络对所有者开放。生物系的系、行政助理和教授有业务办公室的权力，而学生是通过另外的交换机和路由器接口LAN/WAN/LAN的连接119第5章连接到路由器上，它们在MAC地址层被掉。在路由器上进行安全设置对需要安全的网络段进行保护交换机交换机业务办公室财务办公室生物系图

25、5-6 将安全的网络段和不安全的网络段连接在一起光纤主干100或1000Mbps100或1000Mbps交换机100或1000Mbps交换机100或1000Mbps1/1000Mbps业务办公室财务办公室1/1000Mbps生物系图5-7网络升级为高速通信120局域网/广域网的设计与实现如果你开始是用10Base-T 交换机建立的网络，后来想对网络进行升级，可以用更快一点的100Mbps的交换机代替10Mbps的交换机，或用带有 10/100Mbps和1Gbps组合端口的交换机代替10Mbps的交换机(只要升级相应的NIC)。还有另外一个选择是将路由器的 1Gbps中间交换机去掉，这样可以提高

26、路由器的处理能力，而将 10/100Mbps和1Gbps交换机组合起来加入到每段网络中，如图5-7所示。加入中间交换机的优点是为进一步的网络扩展打下基础，通常这些中间交换机是一个可模块的机架，将来需要网络扩展和有更新技术时可以加入的模块。比如投资部门的网络如果需要加到网络中，可以将所需的模块加到业务办公室和财务办公室所用的中间交换 机上。在网络中加入第二个中间交换机，并将业务办公室、财务办公室和生物系的网络连到 第二个中间交换机上，再将交换机与路由器连接起来，就可以建立网络冗余路径，也可以将两台中间交换机互连。另一个选择是使用带有中继的交换机。中继是将多个作为一个集合体，整个线路的传输速率是所

27、有线路传输速率的总和。例如用三条 1Gbps的中继线可以组成一条速率为3Gbps的。中继的另一个优点是如果其中一条线路故障，另两条线路正常运行，那么仍可以提供不间断的，只是速度稍慢一些。因而可以用两条中继线提供冗余。图 5-8说明了如何使用中继在网络中的关键位置增加带宽 (做一下项目练习5-3)。带宽的中继或集合常常是设备固有的特性，在设计网络时必须牢记这些限制。在网络设计过程中要确保各种设备之间互相兼容。光纤主干三条1Gbps的中继线组合成3Gbps的数据吞吐能力交换机三条1Gbps的中继线组3Gbps的数据吞吐能力100或1000Mbps交换机100或1000Mbps10或1000Mbps

28、业务办公室财务办公室10/100Mbps生物系图5-8 用中继线路来扩展网络带宽第5章 LAN/WAN/LAN的连接1212. 安置主机和服务器在网络中主机和服务器可以集中放在一起配置成服务器群，也可以放在不同的地方。像 主机或服务器群这些宽带网络计算机设备通常安装在一个装有空调设备的房间里，房间内配 有电源调节设备以防止电压波动并在主电源掉电时提供后备电池。另外这样的房间应有 UPS系统和系统备份，并且是物理上安全的。由于机一些设备，比如 UPS，可以为所有的主机和服务器提供服务，就不必为每个主机和服务器单独购置，这样可以节约资金。从主机和服务器到网络设备的连接线路应该采用高速线路，并且应将

29、它们与包括工作站的网络段。高速连接可以保证主机和服务器的所有用户有足够的带宽。主机和服务器也提供了冗余选择。一种连接主机的方法是将它们连接到它们口上，如图5-9所示。交换机的全双工接到工作组级交换机的全双工100Mbps到服务器的全双工100Mbps交换机Intel服务器Intel服务器服务器群IBM AS/40IBM AS/40图5-9 连接主机只有当主机或服务器的网络接口卡、系统总线和处理器整系都能在同样高速情况下工作，到主机或服务器的高速一个网络瓶颈。才有效。如果不能，服务器可能是另一种连接主机和服务器群的方法是将每一单元都连接到一个备份交换机上作为冗余。如果主交换机发生故障，由网络管理

30、员将备份交换机激活 (见图5-10)。散布在整个网络中的主机和服务器也应该直接与交换机连接并提供高速的数据。这种布置主机和服务器方式的优点是，同前式相比，数据集中程度低。这种将处理关键122局域网/广域网的设计与实现任务的主机分散布置的另两个相关优点是：当自然灾害损坏一个地方时，另外的主机仍能正常工作；当一个主机发生故障或由于网络问题某个主机不能时，在不同地方的主机具有冗余的能力。缺点是可能每个主机和服务器都需要像 UPS和磁带备份系统一类的设备。尽管。图 5-11说许多操作系统带有管理工具，分散布置也使集中管理主机和服务器更加明了主机和服务器散布在整个网络中的情况。备份交换机主交换机Inte

31、l服务器Intel服务器服务器群IBM AS/400IBM AS/400图5-10主机和服务器群并引入冗余在图5-11中用高速连接将AS/400直接连在中间交换机上，因为只有一台主机，另一个中间交换机不是必须的。3. 多应用多应用有可能产生大量的网络数据，但实际产生的数据量取决于多应用的类型。多包括声音、交互或实况转播运动的电视、图形和数据资料演示文稿以及它们的组合。多可能是在互联网上演示的课程和幻灯片的图像，也可能是两个或多个地方之间电视会议实时图像。如果多图像是从服务器传送到一个或多个工作站，那么对网络的要求可能相对要低一些。举例来说，可能有 15个学生在大学的局域网上学习。每一节课需要三

32、小时，学生可以选择一周内的任何时间上课。这种情况下，网络上的负荷分散在一周内而不是在同一时间发生，而且这种应用对实时性的要求比实况播送图像时低。由于不要求很高的第5章 LAN/WAN/LAN的连接123实时性，很少需要或根本不需要关于 QoS的保证。应用要求较高的带宽而音频应用不要求很高的带宽。如果多应用主要是音频，只有很少的，对带宽的要求就比那些有较多或动画内容的应用低。如果多应用不需要很高的带宽，像图 5-11那样设计的网络就足够用了。交换机交换机100Mbps100Mbps100Mbps服务器IBM AS/400服务器图5-11 连接分散布置的主机和服务器另一种情况是所有的学生在同一时间

33、来上课，并持续三个小时，每个学生都在工作站上运行带有声音的多对正在运行多课程、 Microsoft PowerPoint幻灯片和动画。这种情况需要较高的带宽，应用的网络部分也要求较多的。在这种应用条件下，网络设计内容包括将服务器通过路由器连到网络上，并自始至终提供到服务器的中继，如图 5-12所示。许多厂商正在致力于多应用中的多点传送。多点传送将所有需要特定多传送的用户一组，然后同时向这个组的每个用户传输数据，这样可以节省带宽。每次传送的多数据到达多个地址，而不是一次只传送到一个地址。以一个有 12个学生的班级为例，每个学生都从服务器上运行同样的课程。当一个序列或称作流时，多点传送将这个数据流

34、送给这 12个学生。单点传送则是服务器每一个人。这两种情况形成对照。12个同样的数据流到 12个学生中的在多点传送配置下，服务器和客户机都必须配置成多点传送工作方式，需要使用互联网分组管理协议(IGMP)。在服务器和客户机之间的路由器也要配置 IGMP，因为多服务器要使用IGMP通知路由器哪一台客户机属于某一个多组或某几个多组。124局域网/广域网的设计与实现多数据流交换机中继连接交换机多服务器多服务器交换机图5-12多大数据流量的设计方案4. 使用全双工通信如第4章所述，全双工是一种同时和接收的能力。在网络中有高速的地方，比如交换机之间或交换机与路由器之间，应使用全双工方式。由于全双工方式输

35、入和输出的帧从来在一条路线上相遇，因此可以消除。由于不存在，工作站没有发生后等待传送的无用时间，网络处理能力有显著的提高。同时也减少了帧丢失的数目。125第5章 LAN/WAN/LAN的连接在高速上使用全双工方式的另一个是大多数交换机使用两种流量方式之一：阻塞或缓存。当一台交换机以半双式方式工作时，它用阻塞方式通知它或它的一个结点超速了。阻塞是一个通过放大载波信号来模拟的简单过程。阻塞的缺点是它中断了网络中的数据，当前正在使用的帧可能丢失。在缓存方式中，将要到它们的目的地，它使用全双工方式 (在全双工方式中没有全双工方式中，在开始一个较低速率的传输之前，交换机先的帧保存在器中，直到被，因此不能

36、使用阻塞 )。在一个特殊的帧。这样交换机就有足够的时间来缓存当前的帧，因此没有帧丢失，传输是连续的，没有中断(只是稍慢一些)。交换机时，要确认每个端口的缓存大小，应该足够用来数据。5.1.3 维护和支持对原来的网络设备，比如旧的网桥和路由器，进行维护和技术支持可能是很麻烦的。供货商通常确定一个设备使用终止期限 (EOL)，超过了这个时间就不再提供硬件升级和软件增强。(部门或军方使用的设备，其使用终止时间通常被延长，直到他们有时间去更换它。)如果设备是智能化的，可能会存在特殊的问题。因为不再有软件或保证设备与新的网络功能和网络设备兼容，而且供货商也拒绝维修超过使用升级来终止期限的设备。尽管汽车部

37、件的生产和维修时间可能超过 20年，网络设备商确定的典型的使用终止期限为从设备引进开始 5到10年的时间。由于网络设备使用终止期限很短，一些网络管理员对有些设备备份，维护一个双份的设备池。新的网络设备相对来说有几个优点。最明显的优点是设备在使用终止期限一个周期的开始，可得到软件、提供技术升级方案，及其他的升级。新设备也可以送回制造商处修理。有些制造商客户用的折扣价格到期设备的新版本或更好的替代设备。大的供货商在互联网上有站点，用户可以从其站点上软件和的升级版本。在这些站点上，用户还可以提出疑问并找到关于安装、配置和疑难解答等信息。另一个通常的选择是与技术，就疑惑的问题向他们求助，还可以找到像路

38、由器一类特定设备的培训课程。与旧设备相比，新设备的培训课程通常是很有用的。5.2 准备连接WANWAN连接准备工作的第一步是预备好 WAN连接的位置。我们在第 4章已经讨论过，在本地使用下列设备来连接WAN： 路由器。 接入服务器。 调制解调器。适配器。 多路复用器。 无线、微波和设备。 ATM WAN接入交换机。从本地连接WAN的最简单方法是通过服务器上的调制解调器、 TA、X.25适配器与WAN126局域网/广域网的设计与实现连接，服务器可能是UNIX、Windows NT或NetWare中任意一种。另一个方法是配备一个接入服务器，在服务器上连有一个或多个调制解调器、 TA、X.25适配器

39、，这种方法能够提供较高的处理能力。为了达到最佳的网络流量和提供功能，接入服务器应直接接在 WAN接口，是与交换机和通向工作站的网络段不同的接口。这种拓扑结构把服务器放置在靠近网 络主干的位置，减少了网络设备放大载波信号的次数。图 5-13说明一种与WAN连接的LAN拓扑结构配置方法。调制解调器T-1调制解调器接入服务器3层交换机接入服务器ISDN调制解调器调制解调器图5-13 本地LAN与WAN通信的拓扑结构另一种LAN与WAN连接的通用方法是使用路由器和CSU/DSU的组合。路由器使网络数据流量可以，对输入和输出的数据都能提供功能。图5 - 14告诉你路由器怎样连接LAN和WAN。使用ATM

40、 WAN接入交换机或模块可以实现非常高速的 WAN连接，这种交换机与WAN连接的拓扑结构与图5-13相似，一个与ATM兼容的WAN拓扑结构，同SONET类似。LAN/WAN/LAN的连接127第5章 路由器T-1 DSU/CSU 3层交换机图5-14 通过路由器和DSU/CSU连接WAN5.3WAN拓扑结构与WAN连接通常由你的WAN服务提供商提供，对 WAN服务的选择取决于你对带宽的要求、你的预算和LAN接口的类型和速度。如果你选择的是一个中小型的 WAN服务提供商，他可能只是从大服务提供商那里服务，就像小的长话公司从大的公司线路使用权那样。小服务提供商可能只使用一个设备为用户提供服务，例如

41、通过一系列的调制解调器或接入服务器将路由器连接到大服务提供商处为用户提供服务。这些小 WAN服务提供商可能只提供电子邮件及像个人主页等有选择的Web服务。大WAN服务提供商可能提供其他的服务，例如像 Web主机、电子邮件、 PC 和服务器备份以及软件或数据库等服务。大服务提供商提供 FDDI、ISDN、T载波、SONET和其他服务等各种服务组合，并包括光纤拓扑结构和不同程度的冗余。5.3.1 价格WAN服务提供商提供使用和有限制使用两种服务，有限制使用按分钟计费，这基于用户选择的计费方式。一个典型的中等大小的网络连接到 WAN服务的全部费用大约占网络总费用的三分之一。因为 WAN是按月计算费用

42、的，其费用基本保持恒定，就像每月的基本服务费一样，不像LAN那样可能由于升级和新软件的月与月之间费用变化很大。设备升级和添加新设备的费用偶而会从服务提供商那里转移过来，可能导致费用临时性的增长。使用拨号上网和ISDN线路是选择使用的一个例子，你只要每月支付一个固定的费用就可以地使用线路。和租用的线路是限制使用的方案，在这种方案中，你要为一定数量的服务支用，例如为 1.55Mbps的T-1线路中一个或两个64Kbps信道。另一个限制使用的例子是按每内使用的小时数支付帧中继线路费用。128局域网/广域网的设计与实现WAN费用也与WAN传输速度、所用技术和所在地区有关。在美国许多地方，低速拨号上网的

43、价格可能低于30的费用在500到1000/月。使用从纽约到芝加哥的一条 56/64Kbps DS-0线路，一之间，而从纽约到伦敦的同样线路每花费在 5000至10000之间，具体金额取决于服务提供商。帧中继的费用与一条 64Mbps线路的费用相近，但距离较远时要稍微便宜一点。如果使用现有的 WAN服务传送一个大文件，其费用可能不到 1，也可能超过50。这个行业的反常现象很可能会产生许多新的 WAN公司并使价格下降。由于直接成本和间接成本，安装和维护一个 WAN的实际费用是很复杂的。每月的服务费是一个直接成本，对用户进行培训和提供技术支持是间接成本。当你分析 WAN的成本时， 要考虑到下面几项与

44、成本有关的因素： 每月的服务费用。 LAN 连接设备。 用户的培训和技术支持。 网络职员的培训。 网络支持和故障排除。 当接中断时损失的运营时间。 定期设备升级费用。大的WAN服务提供商提供服务标准协议(SLA)，这是一项服务提供商和用户之间关于最 低服务标准的保证(参见项目练习5-4)。典型的SLA包含下面几项： 可用性保证，例如对合同用户来说线路应该在 95的时间内是可用的。 线路的最大延迟。 修复故障线路所需时间或平均时间(被称为平均修复时间或MTTR)。 处理能力保证。 如果SLA，服务提供商给用户的赔偿数额。5.3.2 带宽需要的带宽大小由使用的应用程序和服务提供商能提供的带宽来决定

45、。在一个地区内， 大多数服务提供商大致以一样的价格提供同样的服务。有些服务提供商提供所谓的需求带宽 服务，意思就是可以扩展或压缩带宽来满足不同时候的需要。需求带宽服务按照实际使用的 带宽计费，通常与56Kbps交换或ISDN相关。许多WAN服务提供商提供速率从 56Kbps到155Mbps的带宽租用服务。这些特色对用户作出选择有重要意义，例如可用 56Kbps的线路间断地传送简单文件，用 155Mbps线路进行连续的多数据传输。 WAN服务提供商也提供各种计费方式供用户选择，这样小公司用户和大公司用户一样可以使用高速接入。所在地区的带宽或世界上任一地方的带宽是由那个地方可得到什么样的服务决定的

46、。一些地方，比如说乡下，仅限于简易老式业务 (在这些地方也正在引入WAN服务)。其他地区有T-1和T-3服务，一些大城市已经可以得到非常高速和专门用于光学的服务。对服务提供商的选择依赖于你需要的带宽大小和服务提供商提供的 SLA。大型的全球服务提供商在整个网络体系中提供最小 OC-12(622Mbps)主干网。在网络体系中存在多个备用路径，如果一部分网络失效了，传送设备会自动地重新路由到其他路径而不需要用户知道。较129第5章 LAN/WAN/LAN的连接小的服务提供商提供从64Kbps到622Mbps的低速连接，通常其路由器中继在以内。5.3.3 服务商和用户的设备WAN服务商设备包括拨号上

47、网的调制解调器、信道集和路由器接口的组合。所用设备因各服务商大小而异。服务商的设备也不应只在一个地方，与设备的连接有时在远离室的POP中，有时在改造的房间里或位于室中。如果你选择的 ISP规模较小，他们的设备可能安置在一间经过的车库内。你应该对这些地方进行充分的，因为这些设备的性能和可靠性将直接影响你得到的服务质量。有些服务商与其他服务商签订协议，将他们的 WAN设备放置在人家的地方，通常也在那里安排一些不能提供的特殊服务。这种布置可能很费钱，而且需要特殊的安全防范措施。有线电视技术可以在一个有限的地区内提供数据、声音和图像。随着有线电视公司和和公司的合并，这项技术在飞速发展。使用现有的电缆和

48、服务商的 POP，有线电视的连通性实际上可为美国所有地区提供服务。用户需要的所有设备是调制解调器和与之相关的设备(如PC和)。这意味着在美国的几个地方可以迅速地开展与 Internet的连接，在目前还没有找到合算的方式连接 Internet的可以积极地进行这项研究。在许多，像西班牙、英国，有大量的有线电视网络，但有些地方的简易老式业务电缆太陈旧了，已经不能可靠地传输声音信号，更没有能力传送数据或信号。有线电视服务特别适合声音、和数字应用的综合服务。用户的现场设备往往由服务商提供，其他的设备必须。现在一些工作站和服务器供货商也制造设备，比如 WAN通信所需的调制解调器、 TA、X.25和其他适配

49、器等。这些供货商也生产内置调制解调器和 TA 的类的接入软件。接入服务器和Windows NT接入服务一许多个人用户只需要一个可以达到 56Kbps并与V.90兼容的调制解调器即可，因为大部分ISP都支持V.90标准。5.4本章小结LAN与WAN连接需要坚固网络设计原则实现的。选择合适的电缆是非常重要的，因为它 是网络连接的基础设施。好的电缆布置包括灵活的多用途横向电缆，例如台式机间连接5类UTP电缆，和各楼层间的高速光缆。所有这些结构化布线方案的一部分。适当的结构化布线可以实现一个完全结构化的网络设计方案，并在关键位置设置集中管理，使网络扩展和 网络管理能够实现。现代网络为实现灵活设计、高速

50、连接和冗余使用交换机和路由器。许多网络管理员为了提供实际不间断的服务而设计网络冗余，甚至在部分网络失效时仍然能够提供服务。为减少网络数据流量，网络管理员也在网络设计中信的应用，网络性能大大提高了。主机和服务器的数据量。今天由于全双工通综合各种设计技术，正确使用路由器、接入服务器、调制解调器、多路复用器、交换机 和无线通信设备等连接设备可以将 LAN连接到WAN。连接WAN的过程中涉及下面几个因素，如费用、需要的带宽、与WAM服务提供商兼容的设备类型等。130局域网/广域网的设计与实现5.4.1 复习题1) 下面哪一个特色可以用于网络设计中，使用户甚至在部分网络故障时也发现错误？a. 冗余b.

51、多点传送c. 中继d. 以上都是e. a和bf. a和c2) 在大多数网络中，与主机和服务器的a. 单工的b. 高速的应是：c. 最佳EMI/RFI的电缆d. 在9米以内信号损耗最小的3) 哪一类型的电缆最可能在几次弯曲后出现问题？a. 同轴电缆b. 双绞线c. 非双绞线d. 以上都是e. b和c4) 在一个中继集合中，a. 其他连接也同样中断b. 其他连接继续工作c. 交换机的所有连接被接中断时：d. 交换机从3层变成2层模式5) 哪一种设备很可能需要最多的专业知识来管理？a. 网桥b. 不间断电源c. 路由器d. 交换机6) 一个现有的LAN拓扑结构：a. 定期进行复查以确定满足目前需要b

52、. 每六重新设计c. 用同轴电缆和双绞线来获得最佳效果d. 使用网桥设计而不使用路由器7) 下面哪一个多a. 声音b.c. 数据应用可能需要最宽的带宽？第5章 LAN/WAN/LAN的连接131d. 上面所有的需要同样的带宽8) 现代典型的网络使用下列哪一种设备a. 路由器b. 交换机c. 转发器d. 上面所有设备e. a 和b9) 当你将交换机端口升级为100Mbps时，也需要升级：a. 交换机的CPUb. 设备上所连接端口的网络接口卡c. 5 类电缆升级为10类d.电缆来得到更好的信号传输10) 在你决定使用电缆时应考虑下面哪些因素？a. 电缆和接头的费用b. 由本地接口引起的问题c. 安装费用d. 以上都是e. a和bf. a和c11) 一个结构化的网络：a. 在末端产生过量的数据b. 容易进行网络管理c. 只可能通过一堆集线器d. 使用10Mbps连接到路由器，保证CPU不过载12) 哪一类网络在有a. 10Base-Tb. 10Base2c. 10Base5用户和需要高速连接时容易扩展？d. 这些网络都不易扩展集成电路(ASIC)是的一个例子，被用于。a. 快速总线、网桥b. 快速总线、路由器c. 特殊集成电路、路由器d. 透明的电路模块、介质接口