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三层网路结构

2019-08-15 11:55:42 百科

三层网路结构

三层网路架构是採用层次化架构的三层网路。

三层网路架构採用层次化模型设计,即将複杂的网路设计分成几个层次,每个层次着重于某些特定的功能,这样就能够使一个複杂的大问题变成许多简单的小问题。三层网路架构设计的网路有三个层次:核心层(网路的高速交换主干)、汇聚层(提供基于策略的连线)、接入层 (将工作站接入网路)。

基本介绍

  • 中文名:三层网路架构
  • 定义:採用层次化架构的三层网路
  • 三层:核心层汇聚层接入层
  • 网路架构:三层交换技术

简介

核心层:核心层是网路的高速交换主干,对整个网路的连通起到至关重要的作用。核心层应该具有如下几个特性:可靠性、高效性、冗余性、容错性、可管理性、适应性、低延时性等。在核心层中,应该採用高频宽的千兆以上交换机。因为核心层是网路的枢纽中心,重要性突出。核心层设备採用双机冗余热备份是非常必要的,也可以使用负载均衡功能,来改善网路性能。
汇聚层:汇聚层是网路接入层和核心层的“中介”,就是在工作站接入核心层前先做汇聚,以减轻核心层设备的负荷。汇聚层具有实施策略、安全、工作组接入、虚拟区域网路(VLAN)之间的路由、源地址或目的地址过滤等多种功能。在汇聚层中,应该选用支持三层交换技术和VLAN的交换机,以达到网路隔离和分段的目的。
接入层:接入层向本地网段提供工作站接入。在接入层中,减少同一网段的工作站数量,能够向工作组提供高速频宽。接入层可以选择不支持VLAN和三层交换技术的普通交换机。

三层网路结构短板

三层网路结构基于性能瓶颈和网路利用率等等的原因,资深的网路设计师都在探索新的数据中心的拓扑结构。
三层网路结构数据中心网路传输模式是不断地改变的。大多数网路都是纵向(north-south)的传输模式---主机与网路中的其它非相同网段的主机通信都是设备-交换机-路由到达目的地。同时,三层网路结构在同一个网段的主机通常连线到同一个交换机,可以直接相互通讯。
图一n-s网路,纵向网路结构图一n-s网路,纵向网路结构
然而,三层网路结构现代数据中心的计算和存储基础设施,主要网路流量模式从已经不止是单纯的不同网段之间通讯。三层网路结构内外网的通讯、网路段分布在多个接入交换机,要求主机通过网路互连等这些环境。这些三层网路结构网路环境的变化催生了两种技术趋势:网路收敛和虚拟化。
网路收敛:三层网路结构中,储存网路和通信网路在同一个物理网路中。主机和阵列之间的数据传输通过储存网路来传输,在逻辑拓扑上就像是直接连线的一样。如ISCSI等。
虚拟化:将物理客户端向虚拟客户端转化。虚拟化伺服器是未来发展的主流和趋势,它将使三层网路结构的网路节点的移动变得非常简单。
横向网路(east-west)在纵向设计的三层网路结构中传输数据会带有传输的瓶颈,因为数据经过了许多不必要的节点(如路由和交换机等设备)。如果三层网路结构上主机需要通过高速频宽相互访问,但通过层层的uplink口,会导致潜在的、而且非常明显的性能衰减。三层网路结构的原始设计更会加剧这种性能衰减,由于生成树协定会防止冗余链路存在环路,双上行链路接入交换机只能使用一个指定的网路接口连结。
图2:n-s网路简化图。数据传输模式图2:n-s网路简化图。数据传输模式
虽然增大内部交换层的频宽有助于改善三层网路结构的传输阻塞,但这样受益的只是一个节点。E-W模式中主机之间的的数据传输并非同一时间只是存在两个节点之间。相反,三层网路结构数据中心中的主机之间在任何时间都有数据传输的。因此,三层网路结构增加频宽这种高成本低效率的投资只是治标不治本。
三层网路结构
点评
从二层交换技术的网路架构调整到三层交换技术的网路架构,网路的最佳化效果明显,配之以网管软体,网路的安全性和可防护性大为提高。通过合理配置核心交换机,充分发挥了核心交换机的硬体性能,调整核心交换机在频宽、网路流量处理能力位置结构,具备良好的扩展性,根据业务需求划分VLAN,控制广播範围,抑制广播风暴,提高了区域网路的整体性能和安全性。整个网路可靠性得到加强,核心交换机採用双机热备份、负载平衡方式,即两台核心交换机正常情况下都参与工作,当其中的任何一台发生故障时,另外一台可以自动、无缝地接管它的工作,这对网路管理员、用户来说都是透明的,无需人工干预故障切换。提高网路对突发事故的自动容错能力,最小化网路的失效时间。而网路的扩展能力满足了网咖今后一段时间内对网路发展的需求,支持了大型网咖在今后拓展与网路变迁的需求。
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