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如何规划和设计校园网的主干网络
2005年5月8日 13:45  来源:ChinaITlab  

    校园网(CampusNetwork)的设计是一个老课题,但在不同时期有不同的方案。不论是主干网、部门网还是工作组网, 网络拓扑、结构形式、传输速率、负载分担等等,可供选择的方案不断地在更新、进步。 本文主要论述校园网中主干网的规划和设计,讨论各种形式的主干结构,以及路由和交换技术的选择和安排。 

一、建立校园网主干所涉及的技术 
  
   主干网络用于连接各工作组网络和全局的共享资源,其传输速度,工作效率及可靠性必须达到一个很高的水平。 主干网络的互连结构是主干网络设计的一个核心问题,路由(Routing)和交换(Switching)技术在互连结构中扮演着重要角色。
  
 (1) 交换技术交换技术工作于OSI参考模型的第二层。现在流行的交换机产品可以看作是一种简单、 低成本、高性能、高端口密度的桥接设备。交换机和网桥相同的是,交换机根据每个数据包中的目标MAC地址作简单的转发, 转发决策方案不需要判断数据包深层的其他信息。交换机不同于网桥的地方在于交换机能以非常低的延迟转发数据包, 能比桥接的网络提供更接近于单一局域网网段的性能。交换技术可以用来调整共享和分离的局域网网段带宽, 从而消除局域网之间的传输瓶颈。交换技术主要包括帧交换和信元交换两类。
  
  目前市场上可以提供的以太网、快速以太网、千兆以太网、FDDI、ATM、以及令牌环交换机。 其中千兆以太网交换机在主干设计中这两年来备受青睐,一方面是因为速度快, 另一方面是因为它的技术继承了传统的以太网,比较易于接受,而且可靠。
  
  A.交换机是一种更快的桥
  
  交换机提供了很多和传统网桥相同的用于网络互连的优点。交换机用非常简洁、 经济的方法把网络分段成更小的冲突域(CollisionDomain),为每个终端站点提供了更高的平均带宽。 交换机是协议透明的,当工作于多协议的网络环境时,不需要或只需要很少的软件配置。 交换机可以使用现有的电缆系统、集线器、工作站网卡、不需要昂贵的硬件升级。最后, 对终端站点的透明特性使得管理开销非常低,增加、移动、改变站点非常简单。 
  
  交换机通常使用ASIC技术,这使得它以极小的延迟提供很高的数据包吞吐量,在这一点上, 它的性能比传统的网桥有了很大的增长。
  
B.转发模式 
  
  交换机的转发模式基本有两种:(1)即时转发;(2)存储一转发
  
  即时转发交换机在接收到整个数据帧时就开始进行转发,只分析数据包开头的目标MAC地址。 因此,在即时转发模式下,无论数据包的长短,其处理速度和延迟总是相同的。 单纯的即时转发交换的主要缺点是把错误帧也进行了转发。原因是交换机开始转发时,并没有判断数据包是否完整、 数据校验是否正确。即时转发交换应用于两个相同速度的端口时,它能工作得很好, 但如果数据包从一个100Mbps端口向一个10Mbps传送时,就需要一级缓冲。
  
  存储一转发交换机在接收了完整的数据包并校验正确之后,才开始进行转发处理。这种方式可以避免转发错误包, 并使得管理者可以定义包过滤器的控制流量和交通。存储一转发方式的缺点是,转发延迟随数据包长度的增加而增加。
  
(2)路由技术
  
  路由技术工作在OSI参考模型的第三层,与交换机相比,它的工作更多地依赖于路由软件。 由于可以得到更多的协议信息,路由器可以作出更加智能的转发决策。和交换机相同的地方是, 路由器为用户提供了不同局域网网段的无缝连接。和交换机不同的地方在于路由器决定了网段分组的逻辑边界。 路由器提供了防火墙的服务,它仅仅转发特定地址的数据包,从而可以防止广播风暴、 未支持协议数据包的传送和未知目标网络数据包的传送。

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