層次化網絡設計

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層次化網絡設計范文第1篇

關鍵詞：計算機通信網；可靠性；設計方案

中圖分類號：TP301.6 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 (2012) 09-0000-02

所謂計算機通信網可靠性，其實質就是指在進行連續運行時，計算機通信網對用戶的正常通信的完成與保障能力。而在設計計算機通信網的可靠性時，必須對相關的工程經驗加以總結，從而形成一套科學、系統、條理清晰的設計原則，從而為計算機通信網可靠性設計提供更為規范化的設計原則。

一、影響計算機通信網可靠性的因素

作為一個構造極為復雜的開放式系統，計算機通信網在實際運行中很容易受到來自各方面因素的影響。

（一）從網絡本身看

我們從網絡本身進行觀察，可以將其影響因素氛圍內因與外因兩種。其中外因是指計算機通信網及其通信設備所依存的外部環境，這里我們進一步進行區分，可將外因分為可控因素與不可控因素兩種。其中，可控因素是指通信設備所處的工作環境與工作條件，如溫濕度等；而不可控因素則是指通信網或設備在運行中所遇到的外部事件，這其中既包括自然災害，同時也有各種人為因素。而影響計算機通信網可靠性的內因則是對整個網絡工程以及各通信設備的維護與管理等，這部分極大程度上受到相關技術的發展影響，而實際操作中，外因多是通過內因起作用。

（二）從網絡運行效果看

我們從計算機通信網的運行效果來看，則其可靠性多取決于通信設備以及相應的網絡設計的可靠性、管理人員對網絡組織與維護管理的有效性以及網絡用戶對相應的業務性能的具體要求等因素。在這里需要區分的是，通信設備與網絡設計的可靠性雖然決定了通信網的固有可靠性，但是網絡的維護、管理的效率以及用戶對相應的業務的具體需求則直接影響了計算機通信網在工作中的可靠性。

在實際操作中，為提高計算機通信網的可靠性，網絡設計應結合用戶的實際需求，并隨著業務量的增長逐步擴展，最終形成網狀連接。而針對網絡組織這一問題，在實際操作中可以通過負荷分擔等手段實現“容錯”、“避錯”的設計思路，進一步提高網絡的有效性。

而作為計算機通信網最主要的支撐系統，對網絡的維護與管理必須最大程度的減少網絡故障以及過負荷等情況對計算機通信網的影響，從而保證網絡的可靠性甚至進一步提升網絡的運行效率。在實際操作中，通過用戶對各項服務業務的性能的具體要求，則能準確的反映出當前計算機通信網可靠性所提供的滿意程度。

（三）現代智能化技術對計算機通信網可靠性的影響

從有利的角度看，現代智能化技術的應用極大的提高了現有設備與系統的可靠性，并進一步的加強了網絡組織的有效性及管理人員的維護管理能力。這其中的優勢有：

1.由于現代數字化技術的發展，使交換系統的容量得到了大幅度的提升，有效的減少了局站數，進而簡化了網絡結構。

2.智能化技術的發展應用使路由調度以及對計算機通信網的監控的實時性得到了極大的提高，更有助于管理人員及時的發現系統故障并進行排除。有效的縮小了故障范圍，降低了由于設備故障等問題對計算機通信網的影響。

因此可以說，現代智能化技術的加入必然會極大程度的提高計算機通信網的可靠性。

從不利的角度看，由于現代智能化技術的設備與其相應的系統復雜度極高，那么隨著計算機通信網的不斷擴大，一旦出現故障，其影響擴散速度以及覆蓋范圍都會更大。由于相應的設備種類不斷的增加，網絡運行管理的困難也在不斷的加大。

二、層次化的通信網可靠性設計方案

所謂層次化網絡設計，就是指通過對網絡進行層次劃分或模塊歸類，將復雜的網絡規劃為數個相對更為簡單的層次，并規定每一層次的功能。這樣可以根據各個層次或模塊的不同的功能需求采用最理想的設備，從而將整個計算機通信網構造這一復雜的大問題分解成許多相對更為簡單的小問題，從而更便于解決。在進行網絡設計時，采用這種設計模式有以下優點：

（一）降低成本

通過層次化設計對整個網絡進行劃分，各層次均有其專門負責的范圍，而不用在同一平面上對所有事情進行處理。從而使網絡中的每一層都能充分的利用帶寬，減少了系統資源的浪費，進而降低了成本。

（二）便于管理

通過對計算機通信網進行層次劃分，能夠將網絡結構更加清晰的區分開來，從而方便管理人員針對不同層次的實際情況有針對性的進行管理，進而方便管理人員對全區的掌握。

（三）便于業務擴展

由于層次化、模塊化的設計模式，在網絡增長時能夠很好的將其復雜性限制在其層次范圍內，而不會蔓延到整個網絡中，從而避免了扁平化、網狀設計中“牽一發而動全身”的后果。

（四）便于查錯

通過層次化設計將整個網絡拓撲分解為更易于理解的各個子網，從而方便管理人員針對故障縮小檢查范圍，簡化查錯過程。

三、層次化網絡設計中的層次分類

一般情況下，可以將計算機通信網分為接入層、分布層與核心層三個層次。其中接入層負責用戶及工作組對網絡資源的訪問權限問題；分布層則充分實現組織策略，并為各工作組間以及工作組與核心層間提供鏈接；核心層則為分布層與核心資源提供高速傳輸服務。此外，在設計中還應號綠道其他方面對各層次的影響：

（一）接入層

接入層主要負責用戶對網絡資源的訪問，用戶通過集線器和交換機接入網絡。其中，集線器在OSI模型的第一層進行工作，因此所有與集線器連接的設備共享同一帶寬。而LAN交換機則在OSI模型的第二層工作，其中，每一個端口都是一個獨立的沖突域，也就是說，通過交換機連接的多個設備可以同時發起對話，而不會相互影響。與集線器相比，LAN交換機在性能上更具優勢，這是由于在轉發單播流量時，LAN交換機僅會將流量從已經得到認可的端口發送出去，而集線器卻無法進行這一識別，僅能進行無差別發送。

根據網絡狀況的不同，等實際情況，交換機的選擇也應有所區別，其中如：大概的端口數量、端口種類及速率要求、對VPN等相關QOS業務的支持能力等，這些問題都需要仔細的考量。

（二）分布層

作為接入層與核心層的連接部分，分布層主要具備以下功能與特性：

1.提供到接入設備與核心設備的冗余連接

2.通過對訪問請求的過濾，以及優先級劃分、業務排隊等手段實現策略

3.進行高效的連接匯總，將多個低速連接匯集到更為高速的核心連接上

4.智能的選擇接入層與核心層間的路由，當接入層與核心層使用不同的路由協議時，分布層負責在不同的路由協議間重新路由信息，并在必要時過濾路由信息。

5.路由匯總，當IP地質規劃方案合理時，分布層可以對路由進行匯總，從而用匯總路由代替整個網絡中一些作用較小的細節路由，使路由表中僅有匯總路由，進而有效的縮小路由表，大幅度的降低了路由器的內存需求。從而降低路由信息的更新，進而減少其對網絡寬帶的占用率。

（三）核心層

作為整個分層設計的核心，核心層為整個計算機通信網提供了高速的網絡主干。為了保證核心層的處理速度，在核心層一般不會執行過濾功能。除此之外，核心層具備以下功能：

1.通過核心層提供高速低延遲的數據鏈路與相應設備，可以在骨干網上更為快速的進行數據的傳輸工作。

2.為提高計算機通信網的可靠性與實用性，核心層可以通過提供榮譽設備與鏈路消除網絡中的單點故障。

3.通過快速瘦臉路由協議，核心層可以對網絡變化做出迅速的反映。此外，在發生網絡故障時，路由協議可以通過在冗余鏈路上配置負載均衡模式來調用備份網絡資源。

核心層的設備通常由三層交換機或路由器組成。由于核心層設備通常采用背板結構，因此在選型時必須對其結構、帶寬等因素進行考量。在處理時，應注意核心設備應具備較高的性能、速率以及可靠性；具備強大的網絡控制能力；為便于日后的升級、擴展，必須能夠準確的進行定位；同時要擁有良好的可管理性。

四、結論

綜上所述，研究計算機通信網可靠性，不僅要對其設計方法與網絡結構等進行研究，同時也要在實際運行中對各方面因素進行考察與研究。由于實際運行中，各影響因素之間的關系錯綜復雜，因襲就需要工作人員具備較強的專業知識。現在，隨著人們對計算機通信網可靠性研究的不斷深化，從硬件設施向軟件擴展，計算機通信網的可靠性已不僅僅是設計人員的責任，而是需要管理人員一同參與進來，對未來的計算機通信網可靠性的研究，也必須對包括軟件、人員以及環境等多方面因素。

參考文獻：

[1]韓衛占.通信網網絡管理控制系統可靠性及其評價研究[J].西安電子科技大學學報,2008,35

[2]羅俊星.省級IP通信網及其QOS研究[J].杭州師范大學學報（自然科學版）,2009,8

[3]唐靜.綜合業務傳輸網絡拓撲結構的可靠性及其實現技術研究[D].四川:電子科技大學,2004

[4]張曉杰.提高計算機網絡可靠性的方法研究[J].計算機工程與設計,2010,31

[5]馬壽峰.基于風險的交通網絡可靠性分析方法[J].系統工程理論與實踐,2010,30

層次化網絡設計范文第2篇

關鍵詞：網絡工程；整體設計；拓撲結構

中圖分類號：TP311.1 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 03-0000-01

The Overall Design Overview on Network Engineering

Zhu Peng

(Hunan Vocational College of Environmental Biology,Hengyang421005,China)

Abstract:Network technology application impetus to the production control system,and also promoted the development of enterprise informatization construction pace.Construction enterprise network of the fundamental purpose,which is the enterprise production and management provides the basis.The construction of enterprise nets are not necessarily one-time massive funds,and when the money is not enough,can take step by step,hierarchical construction method.According to the overall design of network engineering related content were summarized,hoped to provide guidance and reference for the related fields.

Keywords:Network engineering;Overall design;Topological structure

一、網絡結構規劃

良好的層次設計為網絡的可靠性、網絡性能和網絡的可擴展性都提供了良好的保障。目前，網絡面臨的是不斷增長的對性能和可擴充性的需要。除此之外，網絡還必須保證提供一些關鍵特性，例如高可用性、可管理性和靈活性等。隨著網絡上承載的業務應用系統的增多和新技術的推出，如何設計網絡以滿足這些不斷增長的需求，已經到了重新審視的時候了。但是基本的設計原則沒有明品改變。主要變化產生在網絡設備和技術的選擇范圍更大，可以支持更多的網絡應用，并且能夠提升擴充性及可用性。新增加的功能特性應包括QoS、多層服務、主下帶寬的提升、增加千兆端口的密度、更強的交換能力等。我們設計建設的是提供一個高性能的、具有擴充能力的，能為新增業務應用系統提供基礎環境的網絡。采用模塊化和可擴充的多層次網絡體系結構來解決局域網設計方面的挑戰。此種網絡設計提供了很多優點。包括良好的擴充能力：可以方便的增加相應的模塊；容錯能力：部件更換，提供冗余網絡服務；與設備的冗余能力結合，如熱插拔部件，可以提供更大的靈活性和網絡增長的潛力。可預測的流量模式：包括各種條件下（正常工作與故障條件）網絡的各種行為。

二、網絡層次劃分

較大規模的網絡設計通常要遵循層次化設計模型。在網絡系統設計中，我們可以采用多層次的網絡體系結構。具體為三個層次：核心層、匯聚層和接入層。

（一）核心層。核心層的主要功能是負責處理高速交換的數據，與此同時要為各匯聚節點提供最佳傳輸通道。

（二）匯聚層。匯聚層的主要功能是匯聚和集中接入層的相關訪問路徑，對路由聚合和訪問控制等活動負責。良好的可擴展性是我們對匯聚層設備所提出的要求，更多的相關設備的連接可必須的。

（三）接入層。接入層的主要功能是負責用戶的接入，主要和用戶直接連接，和用戶直接打交道。因此會經常收到各種方式的攻擊。這就對接入層的安全問題提出了很高的要求。我們必須通過一定的手段和方式，來優化我們的網絡結構，讓網絡的不同層次設備承擔不同的任務，以確保整個網絡結構清晰，便于維護和管理，便于以后的網絡擴展。

三、網絡拓撲結構選擇的原則

網絡拓撲結構是網絡設計非常關鍵的一步，只有確定好框架結構，才能進行更細的實施，網絡拓撲結構的選擇應遵循以下原則。

（一）先進性與實用性相結合。所謂的先進性指的是技術方面的要求，要求我們在網絡整體設計的過程中，盡量選擇先進的組網技術。但同時需要注意的是：如何很好的利用現有的設備，這實質上也就是在實用性方面所提出的要求。我們要根據企業的發展戰略以及現有的資源，做出適當的選擇。

（二）網絡有效性原則所謂的“網絡有效性原則”是從網絡承載能力和對資源的共享能力兩個角度所提出的要求。網絡在實際運行的過程中必然會遇到并發用戶突然增多的情況，如何應對這一危機，是我們需要考慮的問題。因此在設計的過程中，我們要注意可以根據不同層次的信息流量采用不同的訪問結構。

（三）網絡實時性所謂“網絡實時性原則”就是要保證網絡用戶在傳輸數據的時候延遲要小，數據傳輸及時。網絡延時的種類有很多中，我們要根據不同的情況采取不同的措施來積極應對。

（四）網絡可靠性及安全性安全與可靠是組網重要原則之一。保證網絡數據傳輸的可靠性，就是要求我們在組網的過程中通過技術手段確保數據不丟失，同時積極預防非法環路及廣播風暴。網絡管理技術是保證網絡可靠性及安全性的手段和措施之一，我們要隨時采集相關的網絡信息，監視整個網絡的運行狀態，通過相關故障的排查來降低風險。網絡安全性應防止非法用戶進入，合理選擇網絡操作系統及系統軟件、實施口令及訪問權限保護、目錄及文件保護。為了防止病毒感染，除了選擇企業網絡版防病毒軟件及硬件外，對網絡制定嚴格的管理措施是非常必要的。

（五）合理選擇網絡平臺所謂“合理選擇網絡平臺”原則是通過對于合理網絡平臺和接口的選擇。可以從硬件和軟件兩個方面來提供保證。網絡的軟硬件平臺包括：信息集成平臺（包括網絡操作系統和數據庫等）、端對端柔性通信平臺TCP/IP、應用支持平臺、網絡互連平臺、以及網絡管理平臺等，保證網絡平臺具有良好的兼容性，以及應用軟件在平臺上的可移植性。

通過對于上述問題的分析，我們對于網絡工程的設計提供了一個整體方案，希望能夠對網絡工程整體設計實踐提供一些指導，對于相關領域的理論研究也能提供一定的幫助。

參考文獻：

[1]胡道元.信息網絡系統集成技術.清華人學出版社,2010年3月

[2]李鑒增等.寬帶網絡技術，中國廣播電視出版社,2010年1月

層次化網絡設計范文第3篇

關鍵詞:自主學習;汽車文化;網絡課件;學習內容設計

中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)03-757-02

Design on the Learning Content of Automobile Culture Network Courseware for Self-regulated Learning

TAO Xue-zong

(College of Engineering, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110161, China)

Abstract: With the development of automobile industry and popularization of higher education, the traditional model of automobile culture education has not met the needs of learners, while the self-regulated-learning-type "automobile culture" network courseware is to provide them with a brand new avenue of learning. As the major part of the courseware, its academic quality and organizational structure is not only the core element which decides the quality of "automobile culture" network courseware, but also the main factor that affects the quality of student learning. Therefore, it must be scientifically designed. In this paper, on the basis of constructivist teaching theory, "automobile culture" syllabus and learning needs and characteristics of learners, the learning content of "automobile culture" network courseware for self-regulated learning is designed for fostering and helping them improve their self-learning ability and awareness of innovation with the principle of selecting scientifically, constituting systematically, organizing in module, diverse form, presenting hierarchically and distinguishing by tag, which tries to meet the needs of different level self-regulated learners and promote the development of the modern automobile culture,

Key words: self-regulated learning; automobile culture; network courseware; design on the learning content

目前,汽車工業已成為我國的支柱產業之一,汽車已不再是過去交通運輸部門的專業工具,而逐漸成為人們日常工作和生活中不可缺少的交通工具之一,越來越多的人開始涉足汽車的設計、制造、銷售、使用和維修。汽車給人們帶來就業和便利的同時也給社會帶來了一定的負面效應,其中私家車車主或駕駛員缺乏對汽車最基本的了解,是造成我國車輛使用壽命短、交通事故多的重要原因之一。因此,隨著汽車的普及,對全民進行汽車文化教育的必要性越來越明顯。另一方面,隨著高等教育的普及化,大學畢業生將是未來擁有車輛的主要成員,在校大學生也有必要對汽車的發展、構造、性能與使用有一定認識和了解[1]。由于社會大眾和在校大學生多方面的顯著差異,傳統教學模式已不能滿足現代汽車文化教育的需要,迫切需要一種新型教學模式,以滿足他們的個性化需求。

現代信息技術和互聯網的飛速發展,使網絡教學這一新型教學模式得以普及。自主學習型網絡課件(以下簡稱網絡課件)作為一種重要的網絡教學支持服務系統,通過交互界面把動態的開放性多媒體教學材料呈現給自主學習者,幫助他們學習、理解和掌握課程內容,使他們能夠自由選擇問題、自主解決問題。該課件在客戶端無需安裝和維護,具有體積小、速度快、功能多、可共享、信息量大、內容豐富、媒體多樣、交互性強、高度模塊化、使用靈活方便、易于維護和升級等特點,既可以助教又可以助學[2]。因此,利用自主學習型網絡課件開展《汽車文化》教學活動不僅可以滿足學習者的多樣化需求,激發他們的學習興趣,最大限度地發揮他們的積極性,提高學習效率,而且有利于培養他們自主獲取、處理、運用信息和探究、協作學習的能力,適應無邊界學習化社會的需要。

《汽車文化》網絡課件的學習內容是其中的主體部分,是《汽車文化》課程學習目標的知識載體,也是學生獲得學習信息的主要來源。課件學習內容本身的學術質量和組織結構既是決定《汽車文化》網絡課件質量的核心要素,又是影響學生學習質量的主要因素。因此,必須對其進行科學設計,以滿足不同層次學生自主學習的需要。

1 《汽車文化》網絡課件學習內容設計的指導思想

建構主義認為,學是與一定的社會文化背景即“情境”相聯系的。《汽車文化》課程學習者在生活閱歷、專業背景、知識水平、認知能力等方面差異顯著,依據建構主義設計學習內容,給學習者創設實際情境,可以激發他們的聯想思維,使其能利用自己原有認知結構中的有關經驗,去同化當前所學的新知識,從而在新舊知識之間建立起聯系,并賦予新知識以某種意義。因此《汽車文化》網絡課件學習內容設計的指導思想是以建構主義教學理論為依據,以《汽車文化》教學大綱為基礎,以學習者的學習需要、學習特點為中心,以培養和幫助他們提高自學能力和創新意識為目標,充分體現學生的主體性和教學方法的現代化[3]。設計的一切學習內容都是為了學生的學,因此,對學習者、學習目標等進行分析可為學習內容設計提供依據。在《汽車文化》網絡課件學習內容的設計中,應該對參加網絡自學的學習者進行調查,包括他們的職業背景、心理特征、學習風格、認知水平以及知識結構等,并建立相關檔案。通過對這些數據的分析,掌握不同學生的個性化需求,以便對其提供相應的學習建議,開展個性化教學。

2 《汽車文化》網絡課件學習內容設計的基本要求

內容選取科學化[4]。《汽車文化》網絡課件的學習內容應科學選擇,首先要足夠豐富以滿足課程教學和學習者的需要,并且完整涵蓋教學目標所涉及的內容。其次要體現教學中的重點和難點,在疑難問題和關鍵知識點上提供多種形式和多層次的學習內容,適應不同學習者的多樣化需求。

內容構成系統化。《汽車文化》網絡課件的學習內容除了內容講解外,還應包含學習目標、學習方法說明、課時進度安排、參考教學資源、答疑資料庫、練習題庫等,題庫應包括所屬模塊、題型、試題正文、標準答案等字段,題型應包括是非題、單選題、多選題、填空題、簡答題等。

內容組織模塊化[2]。《汽車文化》網絡課件學習內容模塊的劃分應具有相對的獨立性,基本以知識點或教學單元為依據,并以有良好導航結構的WEB頁面為主。模塊組織結構應具有開放性和可擴充性,而且要建立起相關知識點間的關聯,確保用戶在學習或教學過程中可根據需要跳轉。

內容形式多樣化。《汽車文化》網絡課件學習內容應根據具體的知識要求,采用文本、圖像、動畫、音頻、視頻等多種媒體,通過文字說明、背景資料支持、配音闡述、重點過程動畫表現以及小畫面教師講授錄像播放等多種形式呈現出來,通俗形象,使受教育者易于掌握,真正學會。

內容呈現層次化[5]。《汽車文化》網絡課件學習內容每個知識結點取多少是需要認真考慮的。如果采用較大的知識結點,冗長的篇幅顯然對學習不利。因此,在內容呈現設計中應采用分層及逐層遞的方法,即在基本層次上采用提綱式,學員可通過瀏覽提綱,決定是否獲取進一步的資料。

內容區分特征化[6]。《汽車文化》網絡課件學習內容應使用特征在明暗、色彩、大小、形狀、序列、位置上的對比將關鍵性和非關鍵性教學資源加以區分,引起學習者的注意。

3 《汽車文化》網絡課件學習內容設計方案

《汽車文化》網絡課件學習內容設計方案嚴格按照以上指導思想和基本要求,確定《汽車文化》網絡課件學習內容為五大模塊(圖1)和三個層次(圖2),根據不同層次對模塊進行組合。初級層次主要針對普通大眾,中級層次面向未來可能購車的潛在消費者,高級層次專門為將來可能從事汽車技術或服務的人員。學習者可以根據自身實際情況,適當選擇其中的內容進行學習。

下面以汽車公司與商標知識點為例,說明《汽車文化》網絡課件學習內容在構成、組織、形式、呈現、區分方面的設計。該知識點的內容構成見表1,內容組織、呈現和區分見圖3。其中藍色下劃線表示該內容有超鏈接相關的內容,學習者可以根據需要和興趣愛好確定是否點擊瀏覽;黑色表示一般的學習內容,紅色表示凱迪拉克品牌的鮮明特點,1 2 3 … 尾頁等表示知識點分頁顯示時的快速導航鏈接。該知識點內容比較簡單、沒什么難點,呈現形式主要是文字和圖片。

4 結束語

自主學習型《汽車文化》網絡課件的設計與制作是一項復雜細致的系統的工程,必須以教學系統設計的理念,對學習者、學習目標、學習內容、學習策略、學習環境及評價系統進行全面系統的分析和設計。本文對課件學習內容的框架進行了概要設計,并以汽車公司與商標為例簡要介紹了知識點的詳細設計,具體內容設計還有很多工作要做。并且,課件制作完成運行后,還需要不斷進行改進和完善。因此,只有不斷地學習新的知識和技術、不斷地進行實踐,才能使《汽車文化》網絡課件滿足自主學習者的需要,促進現代汽車文化的發展。

參考文獻:

[1] 汪建曉.公共選修課《汽車文化》教學探討[J].鄂州大學學報,2006(6):66-68.

[2] 陳世洪.自主學習課件的設計研究[D].南昌:江西師范大學,2004.

[3] 關德君.網絡課件的設計與實現[J].遼寧高職學報,2008,10(6):56-57,94.

[4] 教育部現代遠程教育資源建設委員會.現代遠程教育資源建設技術規范[EB/OL]..cn/eedu/500.shtml.

層次化網絡設計范文第4篇

【關鍵詞】模塊化設計 高可靠 園區網

一、概述

計算機網絡在當前社會的運轉中起著越來越重要甚至是無法取代的作用，各種需求層出不窮，某些應用場景需要高帶寬占用，如：視頻點播、文件共享，某些應用需要低延時，如：實時控制，還有的應用要求網絡傳輸速率穩定，延時抖動極小：如視頻會議、網絡電話。隨著越來越高的需求接踵而至，金融、辦公、網絡購物、學習也都要將平臺建筑在計算機網絡之上，這也就要求我們所使用的計算機網絡本身必須高度可靠，本文試圖對園區級別的網絡可靠性問題進行討論。

二、模塊化的網絡設計

將網絡總體規劃進行分層次、分模塊的研究和建設，也就是將復雜的網絡設計分成若干個層次，每個層次著重于某些特定的功能，這樣就能夠使一個復雜的大問題變成幾個簡單的小問題。三層網絡架構設計的網絡為：核心層（網絡的高速交換主干）、匯聚層（提供基于策略的連接）、接入層 （將工作站接入網絡）三個層次，以下將對各個層次的主要功能，所面臨的問題以及解決方案進行逐一討論。

（一）核心層

1.功能及設計目標

核心層的設計位于網絡邏輯分布的最中央，是一切數據交換的樞紐，核心層具有以下特征：高可靠性、高效性、高可管理性、高吞吐量、低傳輸延時。同時還必須考慮核心層可能包含一條或多條連接到網絡邊緣設備的鏈路，將整個園區網絡接入Internet、VPN和外聯網。

2.解決方案：

一般采用兩個核心交換機或者多個核心交換機組成網絡的核心層，每個核心交換機的主要部件還要盡可能采用冗余設計，如多個冗余電源、雙交換引擎、多業務板卡互相備份，同時所有部件在設計、選擇時也要求做到盡可能的高質量、高穩定性。多個核心交換機之間還必須采用冗余鏈路全互聯，利用鏈路聚合技術實現帶寬的加倍，同時還能防止任意一根連接鏈路因為各種原因出現了無法通信的故障，導致核心交換機的數據不暢。多臺交換機之間需要通過各種支持冗余工作的自制協議來協調工作，如VRRP、HSRP、GLBP等，但是在選擇協議的時候除了要考慮協議本身的性能和優劣之外，還要注意協議的兼容性，因為各個協議之間無法互相協作、同時某些協議是個別廠商私有的，因為不是國際通行標準，可能會在今后的網絡升級中造成選擇困難。核心層交換機的布置地點也非常重要，這在很多網絡工程中似乎不太被人重視，有一些是哪個樓層有空間，就用來做主機房，甚至在一些大型網絡項目中也曾經出現過類似的問題，必須引起網絡設計人員的重視，與可靠性有關的選址考慮主要是防火、防水、防潮、防盜、抗震等等。

（二） 匯聚層

1.功能及設計目標

匯聚層的作用是把各個分支區域的網絡流量進行匯總，起到承上啟下的作用。如果數據的信源與信宿都是自己所屬的下級交換機，也就無需向核心交換機進行轉發，以此減輕核心網絡流量。同時匯聚層還必須完成實施策略、安全、VLAN之間的路由、源地址或目的地址過濾等多種功能。

2.實現方案

匯聚層交換機在大多數情況下只要做到鏈路冗余、電源冗余即可，不需要采用支持引擎冗余的高端交換機，但也需要較高帶寬、高性能、支持繁雜路由策略的IP交換機.因為匯聚交換機一般分布在某個較大區域的各個建筑物內，距離核心交換機相對較遠，所以要盡量避免各種通往核心的光纖出現因為施工、車輛刮蹭等原因造成光鏈路斷開引起的網絡中斷。所以應該采用幾條光纖鏈路一起連接到所有的核心交換機，可能的話，要與向鄰近的匯聚交換機建立連接，以實現高冗余度連接。特別需要注意的是，因為采用了這種非樹形排列，增加冗余度的同時會帶來環路的問題，所以要在各個匯聚交換機使用IP層互聯技術，用動態路由方法進行互聯，就能避免二層環路的產生。

（三）接入層

1.功能及設計目標

接入層位于網絡的枝節，通常指網絡中直接面向用戶連接或訪問的部分。接入層目的是允許終端用戶連接到網絡，因此接入層交換機具有低成本和高端口密度特性。在接入層中，減少同一網段的工作站數量，向工作組提供高帶寬的安全接入是主要功能。另外接入層交換機使用數量多、使用環境復雜，同時還存在大量安全方面的攻擊。接入層交換機出現問題一般不會造成太大范圍的影響，在出現問題后由網絡管理員進行手動的差錯和排除故障也完全可以。

2.解決方案

選擇接入層設備，主要是接入層交換機的的時候，要選擇能夠適應實際安裝環境，對有寬電壓輸入、超低溫或者超高溫環境工作、高灰塵、高濕度的情況需要提前考慮。接入交換機提供的帶寬能夠滿足實際需求即可，接入層尤其需要注意的是安全方面的問題，需要進行Port Security、DHCP snooping、ARP snooping等方面的安全防護，以避免網絡的非法旁路、DHCP服務器的非法接入，以及ARP攻擊的防護。

層次化網絡設計范文第5篇

我們將計算機網絡可靠性問題，通過模型化表現為圖的可靠性問題，關于計算機網絡模型的表現形式，多是借助概率圖G(V,E)。其中結點集合V，表示的是計算機網絡的用戶終端，而E表現的則是計算機的鏈路。這種計算機網絡模型概率圖是圖的各邊和終點在正常運行情況下得到，通常圖的可靠性，概括了兩個問題，首先是分析問題，也就是關于既定圖可靠度的計算；另一個則是設計的問題，指的是在給定所有元素后，設計出可靠度最大的圖。通常圖的可靠度并不方便求解，不過可以通過計算失敗度，用總和1減去失效度得出可靠度。

2計算機網絡可靠性的設計原則

科研人員對計算機網絡設計，以及計算機網絡設計的建設，總結出以下設計原則，對已規范和知道計算機網絡可靠度的優化，這些原則起到了重要作用。原則一：按照國際設計標準規定，借助開放式的計算機網絡體系結構，將異構系統進行連接，或者將異種設備相聯系。這一設計原則具擴展與升級的能力。原則二：計算機網絡可靠性的設計，其實是將設計的先進、成熟，以及使用與通用等特性的完美結合。計算機網絡技術的程序與先進，首先需要將網絡拓撲結構的實用性與通用性相結合。原則三：計算機網絡的互通能力要強，可以實現多種通信協議。原則四：計算機網絡要有較高的安全性與可靠性，同時還要具備冗余能力以及容錯能力，管理性要強，此外網絡管理軟件要現金，選擇的網絡設備要支持SNMP和CMIP。原則五：選擇的計算機網絡鏈路的截止一定要保證質量，如此才能夠保證主干網足夠大的帶寬，且實現網絡良好的響應速度。原則六：保護當下對計算機網絡的投資，對現有資源進行充分利用，合理的分配硬件設施、網絡布線系統，合理的調用網絡操作系統與網絡應用軟件。原則七：計算機網絡的可靠性，在設計過程中要盡可能的提高性價比。

3計算機網絡可靠性優化的方法

通常從兩方面著手，來改善計算機網絡的可靠性。一方面，提供計算機網絡的可靠性是從相關的部件著手；另一方面，則是增加計算機網絡相應的冗余部件，這樣不但使計算機網絡功能的需求得到滿足，而且也極大地提高了計算機網絡的可靠性。此外，這種形式也提升了計算機網絡建設的成本投入。一般計算機網絡可靠性的優化方法，通常采用的方法分別是試湊方法和分層處理方法。

3.1關于計算機網絡優化的試湊方法

關于試湊方法，指的是將適合計算機網絡可靠性要求的方法研究出多種，然后通過比較各個方法所需要的費用來選擇。一旦出現這種情況，我們一般情況下，都會在多個設計方案中，選出比較好的方法，或者通過對各個方案的比較，選擇一個既省時又節省費用的方案。

3.2關于計算機網絡優化的分層處理方法

計算機網絡首先是一個多層次的系統，對計算機網絡可靠性的要求，換言之就是對各個層次的可靠性的要求。由此，關于計算機網絡優化的分層處理方法，其作為由美國國防部提出的完整方案備受重視。分層處理方法將計算機網絡分為4個層面，分別是服務層、邏輯層、系統層以及物理層等層次，在對各個層次的可靠性通過具體的測度指標定義之后，再對可以提高可靠性的技術與保障措施進一步規定。不過，關于計算機網絡優化的分層處理方法的應用，如何進行分層，如何對各個層次進行協調，以最終保證可靠性測度指標達到最佳效果，依然是我們未來需深入研究的一個重要課題。

3.3關于計算機網絡可靠性設計策略