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1、网络设计复习1/19 第一章计算机网络设计引言3.系统集成的复杂性系统集成的复杂性体现在：技术、成员、环境、约束四个方面，它们之间互为依存关系。网络工程常用工具软件软件名称网络操作系统软件说明Windows Server 微软公司网络操作系统RedHat Linux 红帽子公司网络操作系统FreeBSD 美国伯克利分校UNIX 操作系统Cisco IOS 思科公司网络设备操作系统1.3.1 OSI/RM 网络体系结构?定义：网络的功能分层与各层通信协议的集合称为网络体系结构。?主要网络体系结构：OSI/RM（开放式系统互联参考模型）TCP/IP（传输控制协议/互联网协议）?OSI/RM 网络模
2、型应用层物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层7 6 5 4 3 2 1 二进制位流传输：激活和维持系统间的物理链路介质访问控制：提供介质传输控制，如差错控制寻址和路由：确定数据从一处传输到另一处的最佳路径端到端连接：数据流分段和重组，提供可靠的端到端传输主机间通信：建立、维持和管理应用系统之间的会话数据表示：提供数据表示、代码格式和语法协商处理网络应用：为应用系统提供网络服务网络设计复习2/19 1.3.2 TCP/IP网络体系结构?TCP/IP适用于连接多种不同网络。?TCP/IP已成为目前事实上的国际工业标准。?TCP/IP是目前异种网络互联的唯一协议。?TCP/IP协议分层：应用层、
3、传输层、网络层、网络接口层。?TCP/IP存在的问题：地址空间不足、QoS、安全等。?TCP/IP网络体系结构的特点：网络协议。TCP/IP没有严格定义网络接口层的详细规范，而是选择Ethernet作为默认通信标准，这种看似不严格的方法，为 TCP/IP适用其他网络形式提供了良好的基础。软件与设备。应用层一般采用软件实现，这样具有功能的多样性，实现的灵活性；其他层由硬件实现则提高了网络处理性能。网络寻址。应用层采用进程寻址；传输层采用端口号寻址；网络层采用IP地址；网络接口层采用MAC 地址寻址。1.4.1 网络工程分层设计模型1网络分层设计模型的基本结构?网络规模的不断扩大，产生了以下问题：
4、园区局域网主机数达到了数千台；有限带宽和无限需求的矛盾越来越突出；网络之间的互连变得更加复杂；网络安全问题变得严重；局域网技术正逐步应用到城域网中。?Cisco等公司提出了层次化网络设计的概念。?网络设计分为：核心层、汇聚层和接入层三个层次。?网络层次化设计的优点：可以将网络分解成许多小的单元，降低了网络设计的复杂性。更容易处理广播风暴、信号循环等问题。网络容易升级到最新的技术，升级任意层次的网络不会对其他层次造成影响。层次结构降低了设备配置的复杂性，网络故障也易于定位，使网络更容易管理。?网络层次化设计的缺点：不适用于结构简单的小型局域网。核心层某个设备或某个链路失效时，会导致整个网络遭到严
5、重破坏。分层设计中往往采用设备冗余、路由冗余等设计方法，这会导致网络复杂性的增加。1.4.2 网络工程设计基本原则?ACM/IEEE CC2001提出了计算机领域中12 个反复出现的重要慨念和基本原则。1.关联网络协议之间的关联性；网络设备之间的关联性；操作系统与网络服务软件之间的关联性；网络设计复习3/19 网络工程实施中的关联性；网络工程各种约束条件之间的关联性；企业组织结构与网络结构的关联性等。2.大问题的复杂性网络规模越大，涉及的约束条件越多，所耗费的资源也会越多。问题的大小与复杂性直接相关。?例如，对以太局域网来说，100 个用户的网络设计是一个小问题，而 10 万个用户的城域以太网
6、设计则是一个大问题。笛卡尔方法论：?将大问题分解为多个规模适当的小问题，然后再进行解决。有些问题需要采用“系统论”的方法来解决。3.慨念和形式的模型80-20 模型?企业设计部门或办公部门，保证一个子网数据流量的80%是在该子网内的本地通信，只有20%的数据流量发往其他子网；对市场部或公共机房，则80%的网络流量会发送到外部网络，内部网络流量只有 20%左右。核心简单边缘复杂原则?核心层结构简单，但性能要求高；?接入层结构复杂，但性能要求低于核心层。4.一致性和完备性冗余原则?网络核心设备应当考虑部件的冗余，当某一部件出现故障时，可作为容错备份。热插拔，自动备份，快速恢复等功能，都是非常重要的
7、技术指标。2 用 2 备原则?主干光纤布线非常麻烦，在主干光纤布线时，应考虑2 根光纤正常使用，另外预留2 根光纤用于链路备份，方便系统今后的扩展。5.效率效率是一个双刃剑，美国经济学家奥肯在平等与效率中断言：“为了效率就要牺牲某些平等，并且为了平等就要牺牲某些效率”。?例如，多台交换机采用“级联”方式互连时，网络设备利用率高，但是对最底层交换机用户不平等；?采用“堆叠”方式互连时，所有交换机用户都平等共享网络带宽，但是网络设备投资较大，资金利用效率不高。技术简单性原则?在满足网络业务需求的前提下，尽可能选择简单实用的技术和设备。否则，今后的运行管理、故障维护都需要专业人员，管理开销过大。奥卡
8、姆剃刀原则?不要把简单的事情复杂化。复杂的网络结构会提高系统运营成本，并且使网络难于管理。只有在有特殊要求的情况下，或者能够带来很好性价比的情况下，增加网络复杂性才是合理的。弱路由原则?路由器容易成为网络中的性能瓶颈。一般在连接外网时使用路由器，网络设计复习4/19 而内网中尽量使用3 层交换机。1.4.3 网络设计中的矛盾分析?先进性、实用性、安全性、易用性、可靠性、经济性等，这些指标往往是相互矛盾的。?一个满足以上所有指标的网络设计方案，是一个充满矛盾的设计。?一个优秀的网络工程师，应当在满足其中少量几个主要指标后，对其他相互矛盾的指标做出折中处理。1主流技术与新技术的矛盾主流技术的观点?
9、网络技术发展迅速，大多数网络工程师无法看清10 年甚至 5 年后技术的发展，所以在网络设计中应当采用成熟的网络技术，选用成熟的主流产品。?在网络设计中选择主流技术可以减少用户培训和管理费用。新技术的观点?成熟的网络技术处于发展的顶峰，接下来会进入技术淘汰期。?采用先进网络技术进行设计，可为网络带来较高的性能，为今后的扩展提供较好的基础。2安全性与易用性的矛盾从易用角度上做出的很多权衡和折中带来了太多的安全漏洞和隐患。?例如，Windows 采用图形操作界面，易用性很好，但很容易造成安全漏洞。而UNIX 采用字符界面，结构相对简单，不容易造成安全漏洞。?Windows 操作系统的权限管理比较简单
10、，使用方便，但是安全性不好。?UNIX的权限管理非常完备，特别是可执行代码，权限控制更为严格。只有系统管理员才能执行某些特定程序。但是 UNIX 复杂的权限管理造成了系统易用性不好。3可靠性与经济性的矛盾网络系统每年工作365 天（客户端除外），每天提供24 小时不间断服务，因此网络设计必须考虑网络的可靠性。高可靠性网络可以通过链路冗余，设备冗余，数据远程备份冗余等技术实现。网络系统可靠性设计以增加系统成本为代价。在满足系统需求前提下，应尽可能设计出网络拓扑结构简单、网络设备利用率高的设计方案。第二章网络用户需求分析2.2.1 用户类型的分析?不同行业对网络系统的需求存在很大差异，行业性在一定
11、程度上决定了网络设计的技术选型，拓扑结构，设备性能等技术要求。1个人用户主要是因特网业务。512kb/s 的带宽能满足大部分用户的最低需求。数据安全的需求大大低于企业。使用时间集中在20：0024：00 之间。2.企业用户网络设计复习5/19 小型企业网络（信息点100 以下）?网络节点较少，地理分布范围较小。?主要利用因特网进行用户业务。?接入带宽一般10Mb/s 以下。?通常采用以太网技术。中低档路由器接入中型企业网络（个用户）?地理分布范围在一个区域内。?主要用于企业内部网络通信。?接入带宽在10100Mb/s 之间。?对数据安全性要求较高。?通常采用以太网技术设计网络。大型企业网络?往
12、往以企业总部为中心。?总部使用高端路由器并做冗余备份。?分支机构采用中低端路由器做接入。?线路采用租用专线，也可采用VPN。2.2.3网络基本结构需求分析1、拓扑结构需求分析(1)网络分层采用核心、汇聚和接入3 层或是 2 层。小型局域网，一般采用2 层或 1 层。园区网和城域网，一般采用3 层。(2)网络的拓扑结构。小型局域网，一般采用星形或树型园区网，一般采用树型结构加网状形城域网一般采用环形、树形等综合结构(3)用户是否需要采用VLAN进行工作划分。(4)用户是否需要采用无线通信网络。(5)用户网络接入点的类型和数量。(6)用户本地网络是否需要与远程网络互连。(7)用户是否需要组建一个大
13、型行业城域网。2.网络节点需求分析网络节点的设备处理能力是否满足要求网络节点服务器布置（核心层、汇聚层考虑）终端设备（如PC）的分布情况传输介质转接点(光纤收发器等)的位置分布情况综合布线设备间的位置等2.2.4 网络投资约束条件分析?任何资本的投入都期望得到回报。?根据专家估计，在网络系统生命周期中，前期网络工程费用大概占30%左右，大部分费用发生在网络运行管理和维护中。?网络系统的收益类型：网络设计复习6/19 一次性收益。非一次性收益。不可定量的收益。网络系统投资成本一览表?一次性投入的服务器、PC、交换机、路由器、网络其它设备、安全产品、布线设备、系统建设?一次性投入、周期性升级系统软
14、件?周期性费用网络维护、线路接入、网络管理、人员培训2.3 用户高级要求需求分析2.3.1 网络扩展性需求分析网络扩展性要求：(1)新用户或新部门能简单接入；(2)新业务能无缝在网络运行；网络设计复习7/19(3)网络拓扑无需大的更改；(4)原有设备能有效利用；(5)网络性能恶化在用户允许范围内。（2.3 还有一道小题）一、判断题?(1)弱路由原则：一般在连接外网时使用路由器，而内网尽量使用3 层交换机。?(2)一个计算机网络可以同时满足安全性和易用性；?(3)计算机网络中可靠性与经济性是矛盾的，即不可能同时满足两个要求；?(4)局域网的80/20 模型，就是指80%的数据流量在子网，而20%
15、数据流量发往其它子网。?(5)一个面向市场的计算机网络系统应该满足所有用户的需求。二、选择题?(1)用户网页浏览时的通信流量属于?a.偶尔少量的通信，可忽略；b.突发性通信?c.固定带宽的流式传输d.不定带的数据传输应用?(2)下列不具有网络扩展性的设备是?a.刀片式服务器b.固定式交换机?c.模块化路由器d.兼容性的网卡?(3)计算机网络避免单点故障体现了?a.网络扩展性b.网络性能需求?c.网络可靠性d.网络安全需求?(4)下列哪些投资不是一次性投入的?a.交换机b.布线设备c.路由器d.系统软件?(5)汇聚层交换机安装时发现找不到电源供应，原因是?a.未明确网络环境分析b.未明确网络设备
16、分析?c.未明确用户对业务网络服务的需求d.未能网络性能进行分析三、填空题：?(1).最终用户的平均最低接入带宽是;?(2).对于小型局域网，一般采用拓扑结构或拓扑结构；对于园区网，一般采用拓扑结构加拓扑结构。四、问答题：?(1)网络七层协议是哪七层？?(2)怎么解决计算机网络中大问题的复杂性？?(3)网络扩展时应满足哪些要求？第三章网络拓扑结构设计3.1.1 点对点网络的特点?网络通信方式：点对点点对多点(广播)?点对点网络将主机以点对点方式连接，主机通过单独的链路进行数据传输，并且两个节点之间可能会有多条单独的链路。?点对点网络主要用于园区网、城域网 和广域网网络设计复习8/19 广播式网
17、络：在网络中只有一个单一的通信信道，由这个网络中所有的主机所共享。即多个计算机连接到一条通信线路上的不同分支点上，任意一个节点所发出的报文分组被其他所有节点接受。发送的分组中有一个地址域，指明了该分组的目标接受者和源地址。一台机器收到了一个分组以后，它检查地址域。如果该分组正是发送给它的，那么它就处理该分组；如果该分组是发送给其他机器的，那么就忽略该分组广播网络广泛用于局域网 通信。广播网络优点：在一个网段内，任何两个节点之间的通信，最多只需要“2 跳”的距离；广播网络缺点：网络流量很大时，容易导致网络性能急剧下降。?广播网络没有用于广域网的原因：主机协调通信需要占用大量的通信资源；主机长距离
18、通信会带来较大的信号延迟；长距离高带宽的信道非常昂贵。?3.1.2 链路形拓扑结构?链路形网络由点对点串联而成。?链路网与总线网结构相同，工作原理不同。?链路网与总线网的区别：总线网络采用广播方式进行数据传输；而链路形网络采用点对点方式进行信号传输。?链路形网络拓扑结构简单，易于布线，节省传输介质(一般为光缆)，用于主干传输链路。?支持链路结构的网络有：SDH、DWDM 等。?点对点可看作是链路形网的一种特殊情况。?链路形结构的优点设备无关性。独立性。安全性。非中心化。?链路形结构的缺点连接较多。时延较大。网络类型拓扑结构类型主要应用网络扩展可靠性投资点对点链路形MAN、WAN 中等低低环形M
19、AN、WAN 困难高高网状形MAN、WAN 困难高高广播总线形LAN 中等低低星形LAN 容易高低蜂窝形WLAN 容易高高网络设计复习9/19 3.1.3 环形拓扑结构?环网中，各个节点通过环接口，连接在一条首尾相接的闭合环形通信线路中。?环网结构有：单环多环环相切环内切环相交环相连等?P42 图 3-3 SDH环网结构应用?环网特点每个节点都与两个相临的节点相连，因而是一种点对点通信模式。?环网信号单向传输，如果N+1节点需要将数据发送到N 节点，要绕环网络一周才能到达 N 节点。?环网在节点过多时会产生较大的信号时延。N+1 N?在工程实施中，往往在环的两端实现环封闭。因此环网在物理上呈总
20、线形状，逻辑上仍然是环型结构。?双环网络的自愈功能单环网络中，如果环网中某一节点断开，环上所有节点的通信就会终止。网络设计复习10/19 环网采用双环或多环结构。在 SDH 环网正常工作时，外环（数据通路）传输数据，内环（保护通路）作为备用环路。当环路发生故障时，信号会自动从外环切换到内环，这种功能称为环网的“自愈”功能。3.1.4 网状形拓扑结构?网状形拓扑结构采用点对点通信方式?网络中任何两个节点之间都有直达链路连接，在通信建立过程中，不需要任何形式的信号转接。?网状形结构类型：半网状形结构全网状形结构?网状结构一般用于城域网和广域网中3.2 有大题3.2.1 广播网络的特点?广播网络工作
21、原理广播网络一般采用CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）原理进行工作。广播网络有一个信道，网络上所有节点共享这个信道。数据包广播传输时，网络设计复习11/19 网络中所有节点都会接收到数据包。各个节点一旦收到数据包，就对这个数据包进行检查，看是否发送给本节点，如果是则接收，否则丢弃这个数据包。?广播网络信号传输方式单播多播组播。?冲突域：是指产生冲突的最小范围。冲突域的大小会影响到网络的性能。交换机、路由器等设备可以隔离冲突域。?广播域：广播域就是说如果站点发出一个广播信号后能接收到这个信号的范围广播会占用大量网络资源，影响网络带。?冲突域就是连接在同一导线上的所有工作站的集合，或者说
22、是同一物理网段上所有节点的集合?冲突域：在同一个冲突域中的每一个节点都能收到所有被发送的帧冲突域与广播域的对比：冲突域：在同一个冲突域中的每一个节点都能收到所有被发送的帧;广播域：网络中能接收任一设备发出的广播帧的所有设备的集合;冲突域：基于第一层（物理层）;广播域：基于第二层（数据链路层）;以太网中，冲突域是由hub 组成的，一个hub 就是一个冲突域交换机的每个端口都是一个冲突域。3.3 有图示题双中心结构常用于园区网设计优点：网络结构较为简单，实现了设备冗余和链路冗余，这提高了网络的可靠性，也可以很好地进行网络负载均衡。多个同学一个门HUB图 P53 单中心结构图 P53 双中心结构网络
23、设计复习12/19?案例 双中心网络结构第四章地址规划与路由技术4.1.1 IP地址类型与规定1IP 地址类型?IETF（因特网工程小组）将 IP地址分为五类，其中A、B、C 是主类地址，D 类为组播地址，E类保留。IPv4地址总数=232=42 亿个类型IP 地址格式段 1 取值范围A 网络号.主机.主机.主机1126 B 网络号.网络号.主机.主机128191 C 网络号.网络号.网络号.主机192223 2公有地址与私有地址?公有地址：在互联网上使用的IP 地址；这类地址不允许出现重复，用户必须向NIC（网络信息中心）申请。?私有地址：允许在内部网络中重复使用。私有地址无须向NIC申请。
24、私有地址不能在因特网上使用。特殊 IP 地址?网络号或主机号为全0 或全 1 的地址有特殊的意义，它们不分配给主机使用。?全 1 的意义为“全部”，全 0 的意义为“这个”，网络号主机号说明案例全 0 全 0 本机0000 全 1全 1本网段广播地址，路由器不转发255 255255255全 0 全 1 本网段的广播地址00255255 全 1全 0本网络掩码255 25500网络设计复习13/19 全 0 主机 ID 本网段的某个主机009633 网络 ID 全 0 标识一个网络，常用在路由表中963300 网络 ID 全 1 从一个网络向另一个网络广播9633255255 127 任何值本
25、机测试回送地址（loopback）127 001 4.1.3 CIDR子网划分技术?CIDR（无类别域间路由Classless Inter-Domain Routing）是地址分配和路由归纳技术。?CIDR的路由基于IP地址的掩码进行，而不管IP地址的类别(A 类、B 类或 C 类)。?CIDR地址格式：x.x.x.x/y?x.x.x.x 表示超网地址；?y 为网络前缀位数（掩码位）；?最大可用网络前缀为/30，保留 2 位给主机使用。?采用 CIDR地址后，路由表中的许多表项归并成更少的数目。如 192.168.8.0 192.168.15.0 可以表示为192.168.8.0/21?CID
26、R地址块划分时，网络前缀中 的二进制位必须是连续的1。CIDR网络地址规划案例?某 ISP分配给某大学的CIDR地址块为：210.43.96.0/22。网络前缀为/22；网络掩码为：255.255.252.0；地址范围为：210.43.96.0210.43.99.255；网络最大有1024 个地址。某大学继续将以上地址划分为5 个子块，校内地址规划如图所示。?某 ISP分配给某公司的CIDR地址块为：110.56.48.0/21。网络前缀为？；网络掩码为：？；地址范围为：？；某公司继续将以上地址划分为？个子块，公司内部地址规划？；网络最大有？个地址。静态路由与动态路由?静态路由按照网络工程师预
27、先设计好的路径进行路由选择。?动态路由可以根据网络结构，通信量等变化，自动调整路由。网络设计复习14/19?采用动态路由时，路由器能自动建立路由表，并且能根据网络变化的情况适时进行调整。2.静态路由的特点?静态路由由网络工程师手工在路由器中配置。?静态路由可以减少路由数据过载问题，对于拓扑结构极少变化的网络可以使用静态路由。?大型和复杂的网络环境通常不宜采用静态路由。第五章路由技术原理5.1 引言?路由器工作在网络层，它接收各网络入口的分组，并把分组从其相应的出口转发出去。它依赖于协议，所以路由器本质上是软件设备。?路由器 不仅 可以连接局域网，还可以 连接广域网。?路由器是 互联网最关键的设
28、备。路由器要实现数据转发的功能，必须解决两个基本问题：路由策略 根据数据包的目的地址和网络的拓扑结构选择一条最佳路径，把对应不同目的地址的最佳路径存放在路由表中。路由机制 搜索路由表，决定向哪个接口转发数据，并执行相应的操作。5.3 选路协议的选择路由器选路路由器负责接收来自各个网络入口的分组，并把分组从其相应的出口转发出去。这涉及两方面的问题：?找到分组的相应出口。查找路由表来实现。?将分组从入口送到出口。由路由器的体系结构决定。路由表中的内容涉及到选路协议工作的范畴，选择合适的选路协议很重要。路由器在网络中的作用：多种网络的互连不同网络的地址映射分组与重组协议转换网络间的隔离流量控制和拥塞
29、控制网络地址转换（NAT）选路协议都有一个共同的目标：与其他路由器共享可达性信息。而不同的协议采取了不同的办法。另外，选路协议在可扩缩性和性能特性上各有特点。距离矢量算法每个路由器维护一张表（即是一个矢量），表中列出了当前已知的到每个目标的最佳距离，以及所使用的链路。这些表通过邻居之间的相互交换信息而不断的实现更新。距离矢量算法特点：好消息反应迅速；坏消息反应迟钝。初始：A 停机，并且B，C，D，E 知道这个情况。A 启动后 B-E 路由变化情况。初始：A 正常，并且B，C，D，E 知道这个情况。A 停机后 B-E 路由变化情况。网络设计复习15/19 使用距离矢量算法的网络出现故障需要较长的
30、时间才能是邻近路由器知道。要改善这个缺点，有几种办法：?水平分割：路由器区分不同的接口，从一个接口收到了路由更新信息，那么同样的信息就不能通过本接口再送回去。?毒性逆转：从一个接口来的一个路由表项目在通过同样的接口发送出去时，就要将其度量置为16。?触发更新：一旦网络发生变化，路由器就发送新的路由表。即不用等30 秒的间隔时间。链路状态选路算法：?每一个路由器需要完成5 件事，算法才能正常工作：?1 发现它的邻居节点，并了解其网络地址。?2 设置到每个邻居节点的距离或者成本度量值。?3 构建一个包含所有刚刚获得的链路信息包。?4 将这个包发送给其他的路由器，并接受所有其他路由器的信息包。?5
31、计算出到每个路由器的最短路径。5.4 IP数据报传输与处理过程主机 A 的路由表子网掩码目的网络下一路由器255.255.0.0 10.1.0.0 直接投递0.0.0.0 0.0.0.0 10.1.0.1 路由器 R1 的路由表子网掩码目的网络下一路由器255.255.0.0 10.1.0.0 直接投递255.255.0.0 10.3.0.0 直接投递255.255.0.0 10.2.0.0 10.1.0.1 网络设计复习16/19 路由器 R2的路由表子网掩码目的网络下一路由器255.255.0.0 10.1.0.0 直接投递255.255.0.0 10.2.0.0 直接投递255.255.
32、0.0 10.3.0.0 10.2.0.2 路由器 R3的路由表子网掩码目的网络下一路由器255.255.0.0 10.2.0.0 直接投递255.255.0.0 10.3.0.0 直接投递255.255.0.0 10.1.0.0 10.2.0.1 主机 B 的路由表子网掩码目的网络下一路由器255.255.0.0 10.3.0.0 直接投递0.0.0.0 0.0.0.0 10.3.0.2 假如主机A 的某个应用程序需要发送数据到主机B 的某个应用程序，IP 数据报在互联网中的传输与处理大致要经历如下过程：1 主机发送IP 数据报如果主机A 要发送数据给互联网上的另一台主机B，那么，主机A 首
33、先要构造一个目的IP地址为主机B 的 IP数据报（目的IP地址=10.3.0.88），然后对数据报进行路由选择。主机 A 的路由表网络设计复习17/19 子网掩码目的网络下一路由器255.255.0.0 10.1.0.0 直接投递0.0.0.0 0.0.0.0 10.1.0.1 目的主机 B和主机 A不在同一网络，需要将该数据报转发到默认路由器R2（IP地址 10.1.0.1）。主机 A 怎样将数据报发送给下一路由器呢？a 在发送数据报之前，主机A 首先调用ARP地址解析软件，得到下一默认路由器IP 地址与MAC 地址的映射关系。b 以该 MAC地址为帧的目的地址形成一个帧，并将IP数据报封装
34、在帧的数据区。c 最后由具体的物理网络完成数据报的真正传输。2 路由器 R2 处理和转发IP数据报路由器 R2 接收到主机A 发送给它的帧后，去掉帧头，并把IP 数据报提交给IP 软件处理。由于该 IP数据报的目的地并不是路由器R2，因此 R2 需要将它转发出去。路由器 R2的路由表子网掩码目的网络下一路由器255.255.0.0 10.1.0.0 直接投递255.255.0.0 10.2.0.0 直接投递255.255.0.0 10.3.0.0 10.2.0.2 3 路由器 R3 处理和转发IP数据报路由器 R2相同，路由器 R3接收到路由器R2发送的帧后也需要去掉帧头，并把 IP数据报提交
35、给 IP软件处理。与路由器R2不同，路由器R3 在路由选择过程中发现该数据报指定的目的网络与自己直接相连，可以直接投递。路由器 R3的路由表子网掩码目的网络下一路由器255.255.0.0 10.2.0.0 直接投递255.255.0.0 10.3.0.0 直接投递255.255.0.0 10.1.0.0 10.2.0.1 路由器 R3 调用 ARP 地址解析软件得到主机B 的 IP 地址与 MAC 地址的映射关系，利用该MAC 地址作为帧的目的地址，将IP数据报封装成帧，并由以太网实现数据的真正传递。4 主机 B 接收 IP数据报当封装 IP数据报的帧到达主机B后，主机 B对该帧进行解封装，
36、并将IP数据报送主机B 上的 IP软件处理。IP软件确认该数据报的目的IP 地址 10.3.0.88 为自己的IP地址后，将IP 数据报中封装的数据信息送交高层协议软件处理。第六章网络可靠性设计6.1.3 网络可靠性设计原则?网络最重要的两个特性是速度和可靠性。1.高可用性的7R原则（1）冗余（Redundancy）主控设备冗余，交换设备冗余，存储设备冗余，电源冗余，风扇冗余，多处理器等；在结构设计中，采用双机热备系统等；网络设计复习18/19 在存储设计中，采用磁盘阵列技术等；在链路设计中，将网络负载分散到两条链路上。冗余虽然提高了网络的可靠性，但是增加了系统成本和网络的复杂度。（2）品牌（
37、Reputation）（3）可靠性（Reliability）（4）维修能力（Repairability）（5）恢复能力（Recoverability）（6）响应（Responsiveness）（7）健壮性（Robustness）6.1.4 可靠性设计案例分析?系统优化改造思路网络设备的冗余配置。冗余线路。提高故障的快速恢复能力。在现有防火墙的基础上增加策略路由的功能。2单点故障?单点故障是指网络某一节点或某一链路发生故障时，可能导致用户与核心设备或网络服务的中断。?P138 图 6-4 单点故障与冗余链路6.2.2 网络结构的冗余设计1核心层全网状冗余设计?全网状结构的优点：提供多个到任意目的
38、地的可用路径；到任意目的地只需要1 跳；在最坏情况下，到核心层最大为2 跳。?全网状的缺点：投资与节点数量呈现几何增长关系。随着节点数量的增加，增加了路由器选择最佳路径的计算量，加大了收敛时间。随着路由器数量的增多，处理广播消息的带宽和 CPU资源也会增加。P139 图 6-5 核心层全网状冗余结构网络设计复习19/19 2核心层部分网状冗余设计?部分网状结构结合了网络冗余，路由收敛以及线路投资等方面的考虑。?部分网状结构在网络设计中得到了大量应用，成为主干网络中最流行的一种形式。?部分网状结构的连接不是随意设计的，要综合考虑网络结构特点，灵活应用其他冗余设计技术。?缺点：某些路由协议不能很好地处理多点对多点的部分冗余网状设计。?P139 图 6-6 核心层部分网状冗余结构3汇聚层与核心层之间的双归 冗余设计?双归链路提供了很好的冗余，当一条链路出现故障时，不会削弱汇聚层路由器的可到达性。?双归接入的缺点：使汇聚层路由器通往核心层设备的路径比单连接增加了一倍，从而会降低网络路由收敛速度。强迫使用某一路径时，需要使用浮动静态路由。双归路由器的“升级”问题。如果核心层路由器R3-R2之间的链路中断，双归路由器R4就会升级到核心层，路由器 R4承担了核心层路由器的功能，在性能上有可能达不到要求。?P140 图 6-7 汇聚层与核心的双归冗余结构