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  • 园区网络架构设计方案


          一.网络架构总体说明

          为了方便网络管理,园区网络通常按照功能或业务进行分层分区设计,园区内部网络包括终端层、接入层、汇聚层、核心层、出口区,园区外部的其他园区、分支、出差员工等通过Internet或专线与园区内部实现互通。

    园区网络架构设计方案

    图1 园区网络架构组网图

          各个分层模块在网络中的作用如下:

          终端层:包含园区内的各种终端设备,例如PC、笔记本电脑、打印机、传真、POS话机、SIP话机、手机、摄像头等。

          接入层:为终端用户提供园区网接入功能,是园区网的边界。接入层通常由以太网交换机组成。对于某些终端,可能还要增加特定的接入设备,例如无线接入的AP设备等。

          汇聚层:将众多的接入设备和大量用户经过一次汇聚后再接入到核心层,扩展核心层接入用户的数量,完成数据汇聚或交换的功能。汇聚层通常还作为用户三层网关,承担二三层边缘设备的角色,提供用户管理、安全管理、QoS调度等各项跟用户和业务相关的处理。

          核心层:园区网的骨干区域,是园区数据交换的核心,联接园区网的各个组成部分,如数据中心、汇聚层、出口区等。核心层网络需要实现带宽的高利用率和网络故障的快速收敛。

          出口区:园区内部网络到外部网络的边界,内部用户通过边缘网络接入到公网,外部用户(包括客户、合作伙伴、分支机构、远程用户等)通过边缘网络接入到内部网络。

          数据中心区:部署服务器和应用系统的区域,为企业内部和外部用户提供数据和应用服务。

          DMZ区:通常公用服务器部署于该区域,为外部访客(非企业员工)提供相应的访问业务,其安全性受到严格控制。

          二.网络架构设计原则 

         园区网络架构需要遵循的设计原则:

          层次化设计:每个层可以看作为是园区网内一个具有特定角色和功能的、结构定义良好的模块,层次化的设计结构,易于扩展和维护,降低了设计的复杂度和难度。理论上,分层架构的层次可以任意多,但在大多数情况下,3个层次(如上面说的接入层、汇聚层和核心层)就足够了,这样可以更好地控制网络规模和网络质量,同时也方便网络管理和维护。

          模块化设计:每个模块对应一个部门、功能或业务区域,可根据网络规模灵活扩展,部门或区域内部调整涉及范围小,容易进行问题定位。

          冗余设计:双节点冗余性设计可以保证设备级可靠,适当的冗余提高可靠性,但过度的冗余也不便于运行维护。如果无法做好双节点冗余设计,对框式的核心交换机或者出口路由器,可以考虑单板级的冗余,如双主控板,双交换网板。另外,关键链路可以采用Eth-Trunk链路实现链路级可靠性。 

         对称性设计:网络的对称性便于业务部署,拓扑直观,便于协议设计和分析。

          在实际应用中,网络架构可以根据网络规模或业务需要灵活划分或调整,通常分为三层、二层、单层等多种结构类型。比如,涉及一栋楼的网络覆盖只需要接入层和汇聚层够了,涉及多栋楼的网络覆盖很可能需要接入层、汇聚层和核心层。

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    图2 园区网络结构模型

          选择结构模型的判断标准主要有两条:

          网络规模(自底向上法):即网络接入点或用户数量。

          业务需求(自顶向下法):主要体现在业务是否需要网络隔离以及如何隔离。

          这两条标准一般在实际应用中同时采用,相互印证或补充。当两种标准的判断结果不相同时,采取就高不就低的原则,选择层数最多的结果作为统一的最终结果。例如:根据网络规模来判断,适合采用二层结构;但根据业务需求来判断,需要采用三层结构,则最终结果为:园区网应采用三层结构。

          下面分别从用户数量、网络规模和业务需求三方面给出架构选择建议。

          根据用户数量  

         园区网比较常用的是三层和二层结构,适用于普通的大中型园区,单层结构仅用于网络规模非常小的微小型园区或分支。

          表3-1 根据用户数量选择架构模型

    园区类型 结构类型 选型说明 场景示例
    大型园区 三层结构 用户规模比较大,或者部门或网络区域数量众多。 大型科技园区或工业园区
    中型园区 三层或二层结构 用户规模不是很大,业务部门比较多、业务控制关系复杂时采用三层架构,否则可以采用二层架构。 单个中小型企业的园区、中小型分支机构
    小型园区 二层或单层结构 网络用户规模比较小。 微小型企业、SOHO型企业、小型分支机构
          根据网络规模

          根据网络规模来决定架构的层次,是一种自底向上的设计方法。

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    图3 根据网络规模选择架构模型

          根据业务需求

          当园区网的多种业务需要进行网络隔离时,可以直接确定采用三层结构,实现物理隔离。

          例如,某公司有研发、生产、财务、人力等多个部门,各部门之间需要进行网络隔离,要求各部门数据不能直接进行二层访问。通常各部门之间是业务隔离的,建议每个部门形成一个独立的汇聚区域,部门内部可以二层互通,不同部门之间不能直接互通。如果部门之间有业务互访的需求,则需要进行严格控制。通过在核心层设备上部署ACL来进行访问控制。

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    图4 根据业务需求选择架构模型

           三.网络架构案例 

         大型园区网络架构案例

          在大型园区中,通常以楼宇为单位进行网络建设。整个园区设置一个核心交换区(即核心层)。每栋楼宇可以按照二层树型结构建设,即每栋楼作为一个独立的汇聚点。大型园区采用这种树型架构时,可以实现同一楼宇内的数据交换就在本楼宇内部完成,不同楼宇的数据交换通过核心层完成。

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    图5 大型园区树型网络架构案例

          中型园区树型网络架构案例

          中型园区通常采用二层结构,根据网络规模和业务需要,也可以采用三层结构。

          当网络接入点比较多,需要设置多个汇聚点时,可以采用三层结构。如新建办公大楼,每层一个弱电间,可以作为一个汇聚点,整栋楼采用三层结构,设置一个核心层。

          当有不同的业务隔离要求时,如部门之间相互隔离,需要为每类业务或部门单独设置一个汇聚点时,可以采用三层结构。

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    图6 中型园区树型网络架构案例

     
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