项目三：大型园区网实施与测试

1. 项目三：大型园区网实施与测试

2. 任务一：利用分层网络及链路聚合实现大型网络优化设计任务一：利用分层网络及链路聚合实现大型网络优化设计 任务二：利用VTP简化VLAN管理 任务三：三层交换技术解决VLAN间通信 项目学习引导 任务目标 能力目标 • 学会分层网络设计及链路聚合配置 • 学会VTP配置测试 • 学会三层交换机配置测试

3. 项目学习引导 教学设计 任务导入 教师讲解 操作演示 学生练习 检查总结

4. 任务一:利用分层网络及链路聚合实现大型网络优化设计任务一:利用分层网络及链路聚合实现大型网络优化设计

5. 任务描述:解决大型网络中层次不清带来的的管理问题及链路的瓶颈问题任务描述:解决大型网络中层次不清带来的的管理问题及链路的瓶颈问题

6. 具体措施 • 大型网络进行分层设计 • 利用链路聚合配置解决链路带宽不足

7. 知识技能1：分层网络体系结构

8. 目标 • 描述分层网络如何满足中小型企业对语音、视频和数据的需求。 • 为分层网络设计模型的各层选择合适的Cisco交换机。

9. 内容 • 交换式LAN体系结构 • 将交换机与指定的LAN功能进行配对

10. 考察校园网及中铝山东企业网络体系结构 • 通过现场教学学习体会分层网络设计的优点 • 交换机选择

11. 分层网络模型 • 分层网络设计需要将网络分成互相分离的层。每层提供特定的功能，这些功能界定了该层在整个网络中扮演的角色。

12. 分层网络模型 • 接入层的主要目的是提供一种将设备连接到网络并控制允许网络上的哪些设备进行通信的方法。

13. 分层网络模型 • 分布层先汇聚接入层交换机发送的数据，再将其传输到核心层，最后发送到最终目的地。

14. 分层网络模型 • 分层设计的核心层是网际网络的高速主干。核心层也可连接到Internet 资源。

15. 分层网络模型 • 分层网络设计的优点

16. 分层网络设计的原则 • 网络直径----网络直径是指数据包到达目的地之前必须穿过的设备数量。

17. 分层网络设计的原则 • 带宽聚合----通过将两台交换机之间的多条并行链路合并为一条逻辑链路来实现带宽聚合。

18. 分层网络设计的原则 • 冗余链路----现代网络在分层网络的各层之间使用冗余链路来确保网络的可用性。

19. 什么是融合网络？ • 融合是在数据网络上融入语音和视频通信的过程。 • - 融合网络的一大优点是它只有一个网络需要管理。 • - 融合网络的另一个优点是可以降低实现和管理的成本。

20. 什么是融合网络？ • 融合网络可提供前所未有的选择。

21. 知识技能2：将交换机与指定的LAN功能进行配对知识技能2：将交换机与指定的LAN功能进行配对

22. 分层网络交换机的考虑因素 • 流量分析 • - 流量分析是测量网络带宽使用率并分析相关数据来调整性能、规划容量并做出硬件升级决策的过程。 • 用户群分析 • -用户群分析是确定各类用户群体及其对网络性能的影响的过程。 • 数据存储和数据服务器分析 • - 在考虑数据存储和服务器的流量时，应同时考虑客户端到服务器的流量和服务器到服务器的流量。 • 拓扑图 • - 拓扑图是网络基础架构的图形表现形式。

23. 交换机的特性 • 分层网络中使用的交换机的主要特性

24. 交换机的堆叠 堆叠技术是目前在以太网交换机上扩展端口使用较多的另一类技术，是一种非标准化技术。各个厂商之间不支持混合堆叠，堆叠模式为各厂商制定，不支持拓扑结构。目前流行的堆叠模式主要有两种： • 菊花链模式 • 星型模式。 堆叠技术的最大的优点就是提供简化的本地管理，将一组交换机作为一个对象来管理。

25. 菊花链式堆叠： 这是一种基于级连结构的堆叠技术，对交换机硬件上没有特殊的要求。通过相对高速的端口串接和软件的支持，实现构建一个多交换机的层叠结构，通过环路。可以在一定程度上实现冗余。但是，就交换效率来说，同级连模式处于同一层次。 菊花链式堆叠有使用一个高速端口和两个高速端口的模式，两者的结构见下图示。使用一个高速端口（GE）的模式下，在同一个端口收发分别上行和下行，形成一个环形。任何两台成员交换机之间的数据交换都绕环一周，经过所有交换机的交换端口，效率较低，尤其是在堆叠层数较多时，堆叠端口会成为严重的系统瓶颈。使用两个高 速端口实施菊花链式堆叠，由于占用更多的 高速端口，可以选择实现环形的冗余。菊花 链式堆叠模式与级连模式相比，不存在拓扑 管理，一般不能进行分布式布置，适用于高 密度端口需求的单节点机构，可以使用在网 络的边缘。

26. 菊花链式结构由于需要排除环路所带来的广播风暴，正常情况下的任何时刻，环路中的某一从交换机到达主交换机只能通过一个高速端口进行（即一个高速端口不能分担本交换机的上行数据压力），需要通过所有上游交换机来进行交换（见下图）。菊花链式结构由于需要排除环路所带来的广播风暴，正常情况下的任何时刻，环路中的某一从交换机到达主交换机只能通过一个高速端口进行（即一个高速端口不能分担本交换机的上行数据压力），需要通过所有上游交换机来进行交换（见下图）。 菊花链式堆叠是一类简化的堆叠技术，主要是一种提供集中管理的扩展端口技术，对于多交换机之间的转发效率并没有提升（单端口方式下效率将远低于级连模式），需要硬件提供更多的高速端口，同时软件实现UP LINK的冗余。菊花链式堆叠的层数一般不应超过四层，要求所有的堆叠组成员摆放的位置足够近（一般在同一个机架之上）。

27. 星型堆叠 技术是一种高级堆叠技术，对交换机而言，需要提供一个独立的或者集成的高速交换中心（堆叠中心），所有的堆叠主机通过专用的（也可以是通用的高速端口）高速堆叠端口上行到统一的堆叠中心，堆叠中心一般是一个基于专用集成电路（ASIC）的交换单元，根据其交换容量，带宽一般在10－32G之间，其ASIC交换容量限制了堆叠的层数（见下图）。

28. 星型堆叠技术使所有的堆叠组成员交换机到达堆叠中心的级数缩小到一级，任何两个端节点之间的转发需要且只需要经过三次交换，转发效率与一级级连模式的边缘节点通信结构相同。与菊花链式结构相比，它可以显著地提高堆叠成员之间数据的转发速率，同时，提供统一的管理模式，一组交换机在网络管理中，可以作为单一的节点出现。 星型堆叠模式适用于要求高效率高密度端口的单节点LAN，它克服了菊花链式堆叠模式多层次转发时的高时延影响，但需要提供高带宽中心接口Matrix，成本较高，而且Matrix接口一般不具有通用性，无论是堆叠中心还是成员交换机的堆叠端口都不能用来连接其他网络设备。一般的堆叠电缆带宽都在2G-2.5G之间（双向），比通用GE略高。高出的部分通常只用于成员管理，所以有效数据带宽基本与GE类似。但由于涉及到专用总线技术，电缆长度一般不能超过2m。所以，星型堆叠模式下，所有的交换机需要局限在一个机架之内。星型堆叠技术使所有的堆叠组成员交换机到达堆叠中心的级数缩小到一级，任何两个端节点之间的转发需要且只需要经过三次交换，转发效率与一级级连模式的边缘节点通信结构相同。与菊花链式结构相比，它可以显著地提高堆叠成员之间数据的转发速率，同时，提供统一的管理模式，一组交换机在网络管理中，可以作为单一的节点出现。 星型堆叠模式适用于要求高效率高密度端口的单节点LAN，它克服了菊花链式堆叠模式多层次转发时的高时延影响，但需要提供高带宽中心接口Matrix，成本较高，而且Matrix接口一般不具有通用性，无论是堆叠中心还是成员交换机的堆叠端口都不能用来连接其他网络设备。一般的堆叠电缆带宽都在2G-2.5G之间（双向），比通用GE略高。高出的部分通常只用于成员管理，所以有效数据带宽基本与GE类似。但由于涉及到专用总线技术，电缆长度一般不能超过2m。所以，星型堆叠模式下，所有的交换机需要局限在一个机架之内。 在需要大量端口的单节点LAN，星型堆叠可以提供比较优秀的转发性能和方便的管理特性。

29. 级连与堆叠技术的比较 传统的堆叠技术是一种集中管理的端口扩展技术，不能提供拓扑管理，没有国际标准，且兼容性较差。但是，在需要大量端口的单节点LAN，星型堆叠可以提供比较优秀的转发性能和方便的管理特性。 级连是组建网络的基础，可以灵活利用各种拓扑、冗余技术，在层次太多的时候，需要进行精心的设计。对于级连层次很少的网络，级连方式可以提供最优性能。 例如，在需要扩展为两倍端口的网点，使用星型堆叠边缘之间需要交换三次，级连模式和菊花链式堆叠需要交换两次，星型堆叠模式需要更大的投资，菊花链式堆叠模式需要占用更多的高速端口，普通级连成为最经济和高效的组建方式。另外，还可以利用从前已有的交换设备，不需重复投资，但是，这两台设备需单独管理。

30. Ethernet Channel技术 Ethernet Channel技术，主要应用在交换机之间、交换机和路由器之间以及交换机和服务器之间的多链路技术。它可以将两个或4个10／100Mbps或1000Mbps端口使用Ethernet Channel Tech，达到最多400M(10／100Mbps端口)、4G(1000Mbps端口)或800M(10／100Mbps端口)、8G(1000Mbps端口)的带宽。Ethernet Channel技术则成倍地增加了网络带宽，消除了交换机之间由于级联而产生的瓶颈，更能为交换机之间以及交换机与服务器之间提供大量的数据交换。除此以外，Ethernet Channel技术还有负载均衡和线路备份的作用。

31. 交换机的特性 • 分层网络中使用的交换机的主要特性

32. 交换机的特性 • 以太网供电(PoE)允许交换机通过现有的以太网电缆对设备供电。

33. 交换机的特性 • 分层网络中交换机能够提供的部分第3层功能

34. 分层网络中交换机的功能 • 接入层交换机支持将终端节点设备连接到网络。

35. 分层网络中交换机的功能 • 分布层交换机在网络中扮演着非常重要的角色。它们收集所有接入层交换机发来的数据并将其转发到核心层交换机。

36. 分层网络中交换机的功能 • 核心层是网络的高速主干，需要能够转发非常庞大的流量。

37. 适合大中小型企业的交换机 • 识别在中小型企业中使用的Cisco交换机应用

38. 总结 • 分层设计模型提高网络的性能、可扩展性、易于管理性和易于维护性。 • 通过为要合并到现有数据网络中的语音和视频数据提供必要的性能支持，分层网络拓扑有力地推动了网络的融合。 • 可通过执行流量、用户群、数据存储和服务器的位置， • 以及拓扑图分析来帮助定位网络瓶颈。随后可以解决该瓶颈来提高网络性能和准确制定满足网络性能需求的合理硬件需求。 • Cisco交换机针对外形因素、性能、PoE和第3层支持功能进行了特别的设计，能够满足分层网络设计的各层需求。

39. 知识技能3：链路聚合解决链路瓶颈

40. 链路聚合解决链路瓶颈

41. 链路聚合 可以掌握如下技能： ①EtherChannel的工作原理； ②EtherChannel的配置。

42. 链路聚合 • 步骤 • 构成EnterChannel的端口必须具有相同的特性，如双工模式、速度和Trunking 的状态等。配置EtherChannel有手支配置和自动配置（PAGP或者LAGP）两种方法，自动配置就是让EtherChannel协商协议自动协商EtherChannel的建立。

43. 链路聚合 • 手动配置EtherChannel • S1(config)#interface port-channel 1 • //以上是创建以太通道，要指定一个唯一的通道组号，组号的范围是1~6的正整数。要取消EtherChannel时用”no interface port-channel 1”命令 • S1(config)#interface f0/13 • S1(config-if)#channel-group 1 mode on • S1(config)#interface f0/14 • S1(config-if)#channel-group 1 mode on • //以上将物理接口指定到已创建的通道中

44. 链路聚合 • S1(config)#int port-channel 1 • S1(config-if)#switchport 1 mode trunk • S1(config-if)#speed 100 • S1(config-if)#duplex full • //以上配置通道中的物理接口的速率及双工等属性

45. 链路聚合 • S2(config)#interface port-channel 1 • S2(config)#interface f0/13 • S2(config-if)#channel-group 1 mode on • S2(config)#interface f0/14 • S2(config-if)#channel-group 1 mode on • S2(config)#int port-channel 1 • S2(config-if)#switchport 1 mode trunk • S2(config-if)#speed 100 • S2(config-if)#duplex full

46. 链路聚合 • S1(config)#port-channel load-balance dst-msc • S2(config)#port-channel load-balance dst-msc • //以上是配置EtherChannel的负载平衡方式，命令格式为”port-channel load-balance method”，负载平衡的方式有：dst-ip、dst-mac、src-dst-ip、src-dst-mac等

47. 链路聚合 • 2）查看EtherChannel信息 • S1#show etherchannel summary • Flags; D - down P - in port-channel • I - stand-alone s - suspended • H - Hot-standby (LACP only) • R - Layer3 S - Layer2 • U - in use f - failed to allocate aggregator • u - unsuitable for bundling • w – waiting to be aggregated • d - default port • Number of channel-groups in use; 1 • Number of aggregators; 1 • Group Port-channel Protocol Ports • ------+-------------+-----------+----------------------------------------------- • 1 Po1(SU) - Fa0/13(Pd) Fa0/14(P) • //可以看到EtherChannel已经形成，”SU”表示EtherChannel正常，如果显示为”SD”，表示把EthernetChannel接口关掉重新开启。

48. 链路聚合 • （4）配置PAGP或者LAGP • 【技术要点】 • 要想把接口配置为PAGP的desirable模式使用命令：”channel-group 1 mode desirable”； • 要想把接口配置为PAGP的auto模式使用命令：”channel-group 1 mode auto”； • 要想把接口配置为LACP的active模式使用命令：”channel-group 1 mode active”； • 要想把接口配置为LACP的passive模式使用命令：”channel-group 1 mode passive”。

49. 链路聚合 • 在这里进行如下配置： • S1(config)#interface range f0/13 – 14 • S1(config-if)#channel-group 1 mode desirable • S2(config)#interface range f0/13 – 14 • S2(config-if)#channel-group 1 mode desirable

50. 链路聚合 • S1#show etherchannel summary • Flags; D - down P - in port-channel • I - stand-alone s - suspended • H - Hot-standby (LACP only) • R - Layer3 S - Layer2 • U - in use f - failed to allocate aggregator • u - unsuitable for bundling • w – waiting to be aggregated • d - default port • Number of channel-groups in use; 1 • Number of aggregators; 1 • Group Port-channel Protocol Ports • ------+-------------+-----------+----------------------------------------------- • 1 Po1(SU) - Fa0/13(Pd) Fa0/14(P) • //可以看到EtherChannel协商成功。注意：应在链路的两端都进行检查，确认两端都形成以太通道才行