第一章 园区网特点

第一章 园区网特点
 1. 在一个固定地理区域内的一个公司或一个公司的一部分。
 2. 拥有该园区网的公司通常也拥有该园区内所用的物理线路。

传统园区网的主要问题
 1. 可用性
 2. 性能
在传统园区网中，通常用多端口网桥将一个局域网分段成隔离的碰撞域。这样可解决两个问题：
 1. 碰撞域（Collision Domain）
 2. 距离限制

网络中通信的三种形式：单播（Unitcast）、组播（Multicast）、广播（Broadcast）。
1. 多点广播实例：Cisco IP/TV分发多媒体数据、定位IP服务上的Novell 5。
2. 提出请求的广播：IP的地址解析协议（ARP）、NetBIOS的名字请求、网间包交换协议（IPX）寻找最近服务器（Get Nearest Server，GNS）请求。
3. 发布通告的广播：IPX服务通告协议（SAP）数据包、路由信息协议（RIP）、内部网关路由选择协议（IGRP）。

遏制广播的两种方法：
1. 使用路由器生成多个子网；
2. 利用交换机实施VLAN。

当前园区网由两部分组成：
 1. 局域网交换机
 2. 路由器

传统的80/20规则和新的20/80规则
1. 80/20规则：在设计恰当地网络环境中，一个给定网段上80%的流量是本地的，不超过20%的网络流量需要通过主干。
2. 20/80规则：只有20%的流量是到本地工作组局域网的，而80%的流量需要流出本地网络。

导致流量模式的改变有两个因素：
1. 基于Web应用的计算普遍，很多PC既是信息的接受者，也是信息的发布者；
2. 企业部署集中式的服务器群（既降低成本、提高安全、便于管理）。

新的园区网模型中的3类服务
 1. 本地服务：本地数据流不进入网络主干或通过路由器
 2. 远程服务：远程服务数据流穿过广播域边界，但可能也可不通过网络主干
 3. 企业级服务：放在距离网络主干很近的一个独立的子网上

与OSI分层相应的PDU和设备类型
模型层 PDU类型 设备类型 
数据链路层（第2层） 数据帧 交换机/网桥 
络层（第3层） 数据包 路由器 
传输层（第4层） TCP数据分段 TCP端口 

多层交换机
多层交换基于单独的流，MLS-SE为MLS流维护一个缓存条目并为每个流存储统计信息。流中的所有数据包都与缓存中的信息进行比较。
缺省情况下，256秒之后，如果没有任何流利用到一个MLS缓存项（Cache Entry），那么这个缓存项将从缓存中删除。

路由器的优势
 决定转发路径
 验证3层包头的完整性、有效期(on header only)
 修改TTL
 处理并响应任何选项信息
 MIB中更新转发统计数据
 安全控制

第3层交换的优势（路由器没有）
 低成本
 低延时

交换机和网桥
第二层交换机由于采用ASIC（专用集成电路，Application-Specified Integrated Circuits）硬件处理技术，所以交换机可比以太网桥低得多的成本提供高达Gbit速率的可扩展性和低时延。

第三层交换机主要有两种产品
多层交换
Cisco快速转发（CEF）

Cisco分层模型中各层使用的主要设备
层次 层次名 设备 
第一层 访问层 Catalyst 1900，2820，2900，4000，5000 
第二层 分布层 Catalyst 5000（支持多层交换，带路由模块），2926G（需要外部路由支持）6000（密集Fast或Gigabit以太网口，如120个Gigabit端口） 
第三层 核心层 Catalyst 6500，8500（multicast routing，支持PIM协议） 

接入层交换机应用
接入端口数 交换机 
Less than 50 19xx, 2820, 29xx（如CAD/CAM和IC设计环境）， 35xx 
Less than 100 4xxx（可提供多达36Gbit以太网端口，96个用户接入） 
More than 100 5xxx（Multigigabit 10/100/1000Mbps） 

园区两个基本元素：
 1. 交换区块（Switching Block）
 2. 核心区块（Core Block）

影响交换区大小的主要因素：
 1. 数据类型和行为；
 2. 工作组的大小和数量（一般不超过2000个用户）

说明交换区过大：
 1. 分布层路由上出现流量瓶颈；
 2. 广播和Multicast降低了Switch和Router的处理速度。

分割交换区的原则
 1. 应基于网络上通过的流量（Traffic Flow），而不是Blocking中的节点数；
 2. 为了进行分割，需要定期进行流量采集。

有两种基本的核心层设计：
1. 紧缩核心（Collapsed）
◎ 分布层和核心层功能由同一个设备执行；
◎ 每台接入层交换机到分布层交换机都有一条冗余链路；
◎ 第三层冗余是由运行HSRP的两台分布层交换机提供的。
2. 双核心（Dual）：在核心层至少有两个设备提供冗余。但他们之间没有连接，以防止生成树循环。

路由选择协议所支持Blocking的最大数量
协议 支持路由对等的最大数量 核心层子网数 Blocking数 
OSPF 50 2 25 
EIGRP 50 2 25 
RIP 30 2 15 

实施第三层核心的好处：
 很多设计采用第二层�D�D第三层�D�D第二层的模型，取得了成功，但有些情况下需要使用第三层核心，主要好处：
 1. 快速收敛：路由协议收敛时间5s~10s，而生成树收敛时间在50s；
 2. 自动负载均衡：路由协议可在多条等成本路径间均衡负载；
 3. 消除对等问题：可以支持更多的Switching Blocking，达100个。
 坏处：费用和性能。

传统路由器功能：
_ Determine paths based on logical addressing
_ Run layer 3 checksums (on header only)
_ Use Time to Live (TTL)
_ Process and responds to any option information
_ Can update Simple Network Management Protocol (SNMP) managers with Management Information Base (MIB) information
_ Provide Security

第三层交换机优点：
_ Hardware-based packet forwarding
_ High-performance packet switching
_ High-speed scalability
_ Low latency
_ Lower per-port cost
_ Flow accounting
_ Security
_ Quality of service (QoS)

Quality of Service的含义
Messages are given more resources if they need it. 例如电视会议应用比电子邮件可能会得到更多的带宽。
所以第四层的路由器或交换机可以根据第四层信息来控制流量。一种方法是采用标准的或扩展的访问控制列表。另一种方法是通过NetFlow交换来提供流的第四层统计。