一、小型星型網絡結構設計示例
星型網絡主要是以相對廉價的雙絞線爲傳輸介質的，網線的兩端各用一個RJ-45水晶頭爲網絡連接器。這裏所指的小型星型網絡是指只有一臺交換機(當然也可以是集線器，但前已很少使用)的星型網絡，主要應用於小型獨立辦公室企業和SOHO用戶中。這類小型型網絡所能連接的用戶數一般在20個左右，當然也有可以連接高達40多個用戶的，如48 的交換機，具體要根據交換機可用端口數而定。
1．網絡要求
• 所有網絡設備都與同一臺交換機連接。
• 整個網絡沒有性能瓶頸。
• 要有一定的可擴展餘地。
2．設計思路
(1)確定網絡設備總數
這是整個網絡拓撲結構設計的基礎，因爲一個網絡設備至少需要連接一個端口，設備數一旦確定，所需交換機的端口總數也就確定下來了。這裏所指的網絡設備包括工作站、服務器、網絡打印機、路由器和防火牆等所有需要與交換機連接的設備。本示例的設備總數就是 20個以內工作站用戶+一臺服務器+一臺寬帶路由器+一臺網絡打印機=23。根據這樣的計算結果，24口是最低要求，而本示例中的交換機有24個1 O／1 00Mbps端口，兩個1 O／1 00／1 00Mbps 端口，一共26個端口，可以滿足該網絡的連接需求，但最好選擇端口數更多的交換機。
(2)確定交換機端口類型和端口數
一般中檔二層交換機都會提供兩種或以上類型的端口，如本示例中的1 O／1 00Mbps和 1 O／1 00／1 00Mbps，都是採用雙絞線RJ-45端口。有的還提供各種光纖接口。之所以要提供這麼多不同類型的端口就是爲了滿足不同類型設備網絡連接的帶寬需求。一般來說，在網絡中的服務器、邊界路由器、下級交換機、網絡打印機、特殊用戶工作站等所需的網絡帶寬較高，所以通常連接在交換機的高帶寬端口。如本示例中的服務器所承受的工作負荷是最重的，直接與交換機的其中一個千兆位端口連接(另一個保留用於網絡擴展)；其他設備的帶寬需求不是很明顯(寬帶路由器目前的出口帶寬受連接線路限制，一般在 1 0Mbps以內，所以在局域網端口方面就沒必要連接高帶寬端口了，其他企業級路由器就不一樣了)，只需連接在普通的1 O／1 00Mbps快速自適應端口即可。
(3)保留一定的網絡擴展所需端口
交換機的網絡擴展主要體現在兩個方面：一是用於與下級交換機連接的端口，另一個是用於連接後續添加的工作站用戶。與下級交換機連接方面，一般是通過高帶寬端口進行的，畢竟下級交換機所連用戶都是通過這個端口進行的。如果交換機提供了Uplink(級聯)端口，則直接用這個端口即可，因爲它本身就是一個經過特殊處理的端口，其可利用的背板帶寬比一般的端口寬。但如果沒有級聯端口，則只能通過普通端口進行了，這時爲了確保下級交換機所連用戶的連接性能，最好選擇一個較高帶寬的端口。本示例中可以留下一個幹兆位端口用於擴展連接，當然在實際工作中，這個高帶寬端口還是可以得到充分利用的，只是到需要時能重新空餘下來即可。
(4)確定可連接工作站總數
交換機端口總數不等於可連接的工作站用戶數，因爲交換機中的一些端口還要用來連接那些不是工作站的網絡設備，如服務器、下級交換機、網絡打印機、路由器、網關、網橋等。如本示例中，網絡中有一臺專門的服務器、一臺寬帶路由器和一臺網絡打印機，所以網絡中可連接的工作站用戶總數就爲26(24個1 O／1 00Mbps端口+2個1 O／1 00／1 00Mbps端口)一3=23 個。如果要保留一個端口用於網絡擴展(在小型網絡中保留一個擴展端口基本上可以滿足，因爲在一般的交換機上還有一個用於級聯下級交換機的級聯端口Uplink)，則實際上可連接的最多工作站用戶數爲22個。
3．設計步驟
在明白了網絡拓撲結構設計基本思路後，接下來的具體設計步驟就非常明朗了。在本示例中，網絡用戶和交換機規格都已定下來了，現在要做的就是根據這些已有條件設計一個實用的小型辦公室網絡方案。在此所介紹的方法仍是手工繪製法。具體步驟如下。
(1)首先確定關鍵設備連接，把需要連接在高帶寬端口的設備連接在交換機的可用高帶寬端口上。如本示例中，把交換機圖示(從自己積累的元素圖中獲取，或者通過專門的拓撲結構軟件獲得)放在設計的平臺中心位置，然後把服務器與交換機連接的一個1 O／1 00／1 000Mbps 端口連接起來，並標註其端口類型，如圖3—3 8所示。當然這要求服務器的以太網網卡也是支持雙絞線千兆位以太網標準的。因爲該交換機只有一個可用(另一個要用於保留)的千兆位端口，所以在此理論上僅需把最關鍵的網絡服務器作爲關鍵設備與高帶寬端口連接即可。
(2)把所有工作站用戶計算機設備和網絡打印機分別與交換機的10／100Mbps端口連接，如圖3—39所示。
(3)如果網絡系統要通過路由器與其他網絡連接(如本例中通過寬帶路由器與因特網連接)，則還需要設計因特網連接。路由器與外部網絡連接是通過路由器的WAN端口進行的。雖然路由器的WAN端口類型有多種，但寬帶路由器提供的WAN端口基本上也都是普通的 RJ-45 1 0／1 00Mbps以太網端口，直接與因特網寬帶設備即可，如圖3-40所示。如屬小區光纖以太網連接，則無須寬帶設備。
通過以上簡單的3個步驟就把這個只有一臺交換機設備的簡單小型辦公室星型網絡結構設計好了。從這裏可以看出，整個步驟非常簡單，最關鍵的是要思路清晰，分門別類地把有不同帶寬需求的設備連接在交換機的對應類型端口上，確保整個網絡不會出現性能瓶頸。另外一個，就在選擇交換機時，一定要注意，端口數一定要大於現有網絡所有需要與交換機連接的網絡設備總數，因爲還要預留一定數量的端口用於將來擴展。
二、中型擴展星型網絡結構設計示例
中型擴展星型網絡是指在整個網絡中包括多個交換機，而且各交換機是通過級聯方式的分層結構。在中型，或以上的星型網絡中，一般有“邊緣層”(也有稱“接入層”)“會聚層”和“核心層”3個層次。在各層中的每一臺交換機又各自形成一個相對獨立的星型網絡結構。這主要應用於在同一樓層的中小型企業網絡中。在這種網絡中通常會有一個單獨的機房，集中擺放所有關鍵設備，如服務器、管理控制檯、核心或骨幹層交換機、路由器、防火牆、UPS等。
1．網絡要求
• 核心交換機能提供負載均衡和冗餘配置。
• 所有設備都必須連接在網絡上，且使各服務器負載均衡，整個網絡無性能瓶頸。
• 各設備所連交換機要適當，不要出現超過雙絞線網段距離的1 OO米限制。
• 結構圖中可清晰知道各主要設備所連端口類型和傳輸介質。
2．設計思路
這種擴展型星型網絡比起前面介紹的小型星型網絡要複雜得多，在其中涉及到的網絡技術也複雜許多。下面是設計這類網絡結構的基本思路。
- 採用白上而下的分層結構設計
首先確定的是核心交換機的連接，然後是會聚層交換機的連接。再次是邊緣層的交換機連接。 - 把關鍵設備冗餘連接在兩臺核心交換機上
要實現核心交換機負載均衡和冗餘配置，最好對核心交換機之問、核心交換機與骨幹層 交換機之間，以及核心交換機與關鍵設備之間進行均衡和冗餘連接和配置。 - 連接其他網絡設備
把關鍵用戶的工作站和大負荷網絡打印機等設備連接在覈心交換機，或者會聚層交換機 的普通端口上；把工作負荷相對較小的普通工作站用戶連接在邊緣交換機上。
3．設計步驟
以下的設計步驟也是根據以上基本設計思路進行展開的。
(1)確定核心交換機位置及主要設備連接
本示例中兩臺核心交換機是通過SC光纖端口進行負載均衡和冗餘連接的，所以首先把兩臺交換機的SC端口用一條光纖電纜連接起來。然後再把與核心交換機連接的服務器通過兩塊雙絞線千兆位網卡與兩臺核心交換機進行冗餘連接。本示例的連接如圖3—41所示。
(2)繳聯F級會聚層交換機
通過普通雙絞線，連接核心交換機與會聚層交換機的千兆位端口，以實現擴展級聯。當然，爲了實現冗餘連接，會聚層的每臺交換機都要與每臺核心交換機分別連接。因爲本示例中核心交換機和會聚層交換機都有足夠的RJ一45千兆位端口，可以滿足冗餘連接要求。然後把其他要與核心交換機連接的網絡設備連接起來，如管理控制檯、一些特殊應用工作站、負荷較重的網絡打印機等。但要注意至少每臺交換機要留有兩個以上備用端口。本示例連接如圖3.42所示。
(3)級聯邊緣層交換機
通過普通的雙絞線把邊緣層交換機與會聚層交換機的1 O／1 OOMbps端口(因爲已沒有千兆立端口了)對應級聯起來，此處否必配置冗餘連接。同時要把需要與會聚層，以及邊緣層交換機連接的其他網絡設備與普通l O／l OOMbps端口連接起來。同樣在會聚層每臺交換機上至少要留有兩個以上備用端口。本示例如圖3-43所示。這樣，整個局域網部分就全部連接完成。
(4)爲了確保與外部網絡之間的連接性能，通常與外部網絡連接的防火牆或路由器是直接連接在覈心交換機上的。如果同時有防火牆和路由器，則防火牆直接與核心交換機連接，而路由器直接與外部網絡連接，因爲路由器的WAN(廣域網)端口豐富。本示例如圖3-44所示。
此網絡結構是一個典型、高效的企業局域網結構，適合於200個用戶左右的中型企業局域網選用。網絡中的冗餘和負載均衡配置也是目前企業局域網中經常採用的，當然這要求核心交換機支持這兩方面的技術，在選購時要充分考慮。在網絡結構中沒有特別標註的端口和傳輸介質類型都爲普通的1 0／1 00Mbps雙絞線RJ-45端口。至於網絡位置，如無特別，且各節點離交換機的距離都在規定的1 00米限制之內，則也可無須特別標註。
以上就是較複雜的擴展型星型網絡結構的設計方法，其步驟也很簡單。在擴展型星型網絡中其實就是一個個星型連接的交換機串、並聯，或者串／並聯基本星型連接混合組成。最重要的是要充分考慮網絡中所採用的特殊技術，並根據不同用戶的性能要求連接在不同層次的交換機上。
三、大型混合型網絡結構設計示例
所謂的混合型網絡結構，通常是指星型網絡與總線型網絡這兩種網絡結構在一個網絡中的混合使用。之所以在企業網絡中要採用這兩種基本網絡結構，是因爲星型網絡和總線型網絡都有各自不同的優缺點，如果把它們混合在一個網絡中應用，則可在缺點上相互彌補。如星型網絡的優點是便於擴展和維護，但距離較短，不便於工作於遠距離連接(雙絞線網絡直徑限制在200米)；而總線型網絡的優點(細同軸電纜最大長度達1 8 5米，粗同軸電纜最大長度可達500米，光纖則更長)正好彌補了星型網絡的缺點，而其不便於擴展的缺點又得到星犁網絡的彌補。
1．網絡要求
• 網絡中的所有設備都必須用上，且必須儘可能地保障負載均衡，無性能瓶頸。
• 各樓的核心交換機用一條光纖以總線型網絡類型連接在一起，爲各樓用戶問訪問提 供1 0Mbps的網絡連接。
• 核心交換機通過兩個雙絞線千兆位端口，採用鏈路聚合技術與會聚交換機連接，提 供最高可達2000Mbps的連接性能。
• 會聚層的兩臺交換機採用堆棧技術連接，進一步擴展端口實際可用的帶寬。
• 核心交換機和會聚交換機都要留有可擴展端口。
• 結構圖中可清晰地知道各主要設備所連端口類型和傳輸介質類型。
2．設計思路
很明顯這樣一個混合型網絡其實就是多個擴展型星型網絡的互聯，本示例爲3個擴展型星型網絡的互聯。基本思路如下。
(1)首先確定主幹網絡中，各樓核心交換機的光纖總線連接。在本示例中，各樓核心交換機要求與會聚層交換機採用鏈路聚合技術，以實現雙幹兆位(達2Gbps連接性能)網絡連接，以提高整體網絡連接性能。
(2)再針對各樓星型網絡的具體網絡要求一一部署。在會聚層交換中選用的是支持堆棧技術的可堆棧交換機，所以在具體連接前也先需把各樓兩臺會聚交換機堆棧連接好。
(3)對各樓內部的擴展星型網絡進行部署。具體各樓內部的星型網絡結構設計思路參見上節介紹的方法即可。
3．設計步驟
根據以上設計思路，作出的具體設計步驟如下。
(1)用一條長度爲250米左右、帶寬爲200MHz／km、波長爲62．5／1 25微米的多模光纖 (最大長度爲2 75米)以總線方式連接到各樓核心交換機的多模光纖端口上。注意在光纜的兩端要加上終接器，以抵消迴路信號反射。如圖3．45所示。
(2)把需要與核心交換機，或者會聚交換機連接的工作站、管理控制檯、網絡打印機等設備(除路由器和防火牆外)在普通1 0／1 00Mbps以太網端口連接起來，如圖3-46所示。不過在此，要充分考慮各交換機上所承受的負載，既要考慮到不能有性能瓶頸，同時又要充分考慮各交換機的負載儘可能均衡，特別是同一層次交換機之間。同時還要注意在各核心交換機和會聚層交換機上留有兩個以上的備用端口。
(3)各樓核心交換機的總線連接完成後，再把域控制器、會聚層交換機分別與對應的核心交換機連接。網絡中的兩臺域控制器是直接與行政樓核心交換機的一個雙絞線千兆位端口連接的，各樓的會聚交換機分別與對應樓的核心交換機以鏈路聚合技術連接，實現雙千兆位雙絞線端口連接，以實現2000Mbps的連接速率。仍參見圖3-46所示。
(4)對所有工作站及其他網絡設備按帶寬需求和應用負荷大小進行分類，把最高需求的連接在覈心交換機上的空餘普通端口上，把次等需求的設備連接在會聚層交換機的空餘普通端口上；把餘下的網絡設備連接在邊緣層交換機的空餘普通端口上。但要注意的是，在覈心層和會聚層交換機上不能把所有端口都用上，每臺交換機至少要保留兩個端口用於替換損壞端口和網絡擴展。連接後的網絡結構如圖3．47所示。
以上是局域網部分的全部連接。因爲一般的企業局域網，與外部網絡連接是必不可少的，所以最後還要部署內部網絡與外部網絡之間的連接。在行政樓核心交換機的一個端口(具體端口類型根據實際應用需要而定)上連接防火牆和路由器設備，以連接外部網絡。最終的網絡結構如圖3—48所示。
通過以上簡單的4個步驟，我們就完成了網絡拓撲結構的設計，其實也很簡單，關鍵是思路要清晰，哪些端口連接哪些設備，採用哪種連接方式，哪種傳輸介質。當然對於網絡中的一些特殊技術應用需求，我們應當格外注意，在設計網絡結構開始時就要留意，以便於工作有相應類型的端口使用。
四、園區網絡結構設計示例
1．網絡要求
通過對用戶網絡結構和應用的分析可以得出這樣一個大型校園網，必須具備以下基本網絡要求。
• 整個網絡無性能瓶頸，特別是教學區中的多媒體教室。
• 各子網間既要保持相對獨立，又要允許有權限的用戶能相互訪問。
• 各樓層都要預留一定的交換端口，以備擴展。
• 結構圖中可清晰地知道各主要設備連接的傳輸介質類型。
• 整個網絡設計的性價比要高。
•
2．設計思路
本示例爲多個擴展型星型網絡的雙絞線，或者光纖互連。根據以上網絡要求可以得出以下網絡結構基本設計思路。
(1)對於有多媒體教室的教學樓，在樓層交換機與建築物設備問交換機之間，以及相應建築物設備問交換機與總機房核心交換機之間可採用GEC技術進行多鏈路聚合，最高可達到 8Gbps的連接性能，確保所需的高帶寬。
(2)爲了確保各子網問相對獨立，又可以允許有權限用戶問的互訪，可在各區網絡中採用子網劃分方法，同時通過中間節點路由器可以設置允許相互訪問的用戶列表。
(3)根據各建築物的相隔距離通常是這樣部署各機房和設備間的：各建築物的設備問均設在各樓的第一層，子網設備問選擇該區中位置相對中央的一建築物第一層，與該建築物的設備問共處一室，整個校園網的機房設在整個校園網中位置相對中央的一棟教學樓第一層，與該教學樓，甚至該建築物所在子網的設備間區處一室。
(4)主幹網絡中各子網核心交換機與總機房路由器之間，以及同一子網內部建築物設備間交換機與子網核心交換機之間都採用光纖星型連接，而同一建築物的不同樓層則採用雙絞線千兆位連接。
(5)樓層交換機所需預留的端口較多，而設備間和機房核心交換機則可預留少數端口，因爲端口的使用主要體現在最終用戶端。
(6)本節主要介紹各樓層交換機與建築物設備間核心交換機，建築物設備間交換機與子網設備問核心交換機之間，以及子網設備間核心交換機與網絡總機房路由器之間的連接，具體各樓內部的星型網絡結構設計思路參見3．1．1節介紹即可。
3．設計步驟
根據以上設計思路，作出的具體設計步驟如下。
(1)選擇好用於總機房的教學樓，在其第一層某房間作爲總機房，各建築物的第一層也用一個房間用於建築物設備問。各建築物設備間交換機用一條帶寬爲400MHz／km、波長爲 50／1 25微米的多模光纖(最大長度爲500米)連接到總機房的路由器的多模光纖端口上(要求路由器支持相應的光纖連接類型)。教學區子網由於有多媒體教室之類高帶寬需求應用，所以採取GEC技術(要求相應的核心交換機和路由器都支持GEC技術和千兆位以太網技術)，把兩個千兆位端口聚合起來，實現2Gbps的鏈路。如圖3-49是教學區、學生宿舍區、教師家屬區和娛樂區4個子網設備間核心交換機與總機房路由器的連接。
一般來說，如子網設備間會和該子網中其中一棟建築物設備問在同一房問部署的。因爲網絡總機房設在教學區的一棟建築物中，所以在教學區中會有一個機房同時部署網絡總機房、教學區子網設備和該建築物交換設備，擔當3種角色。 (2)把各子網中不同建築物設備間的交換機通過帶寬爲400MHz／km、波長爲50／1 25微米的多模光纖與子網設備間的核心交換機連接起來，並標註相應的連接介質。如圖3—50僅是一個示例，圖中各子網設備問與其中一個建築物設備間在同處一室部署。圖中建築物設備問交換機與子網核心交換機問，以及各子網核心交換機與總機房中間節點路由器之間的連接均爲多模光纖千兆位連接。
(3)整個網絡的主幹部分設計好後，接下來就要對各建築物內部各樓層交換網絡結構進行設計。在這樣一個大型校園網絡中，因爲教學區子網的寬帶需求較高，所以在各教學樓內部所採用的交換機檔次通常要高些，當然通常也都是採用相對廉價的雙絞線千兆位連接，主要不J司體現在幹兆位端口的數量較多，用於高帶寬需求的用戶終端連接。有時爲了提高各端口的實際可用帶寬而採用堆疊，或者鏈路聚合(包括FEC和GEC)功能。圖3—5 1和圖3—52 分別是學生宿舍區子網和教學區子網各一建築物主幹網絡結構示例，其中學生宿舍區子網建築物內部各樓層交換機通常採用普通的雙絞線千兆位以太網交換機與建築物設備問交換機連接，而對於終端用戶比較集中的教學區建築物內部各樓層交換機則採用堆疊方式與建築物設備問進行雙絞線千歲邑位連接。
(4)整個網絡的主幹部分和各建築物內部的主幹網絡結構確定後，接下就要進行主要網絡設備，如各種服務器、邊界路由器和防火牆等的連接了。首先在整個網絡的機房內把網絡根域控制器和額外域控制器均連接在校園網核心交換機高速端口上，整個網絡的邊界路由器則根據實際需要選擇，通常直接利用中間節點路由器即可，因爲中間節點路由器除了具有局域網內部網段連接功能外，同樣具有外部網絡連接功能，支持多種接入方式。然後再把邊界防火牆接在路由器的一個WAN端口上(也可把防火牆連接在路由器與校園網核心交換機之間)。另外，還需要配置一臺管理控制檯計算機，直接連接在機房校園網核心交換機的普通端口上。
在各子網設備間同樣把子網的域控制器連接在子網設備問交換機高速端口上，在各建築物設備間中分別部署一臺子網額外域控制器，起到負載均衡和域控制器冗餘作用，參見圖3—5 l 和圖3—52。同樣在子網設備間和建築物設備問都可以部署一臺管理控制計算機，連接在交換機的普通端口即可。
(5)最後再把各建築物內部的用戶終端連接在各建築物內部各樓層交換機的普通端口上即可，要注意的是各交換機所連接的用戶終端數和負荷要儘可能均衡，同時要爲每臺交換機預留至少4個以上的端口用於維護和未來擴展。
五、無線局域網結構設計示例
1．網絡要求
• 所有該辦公室用戶均可通過無線AP與有線網絡連接，且不能有衝突。
• 兩臺無線AP負載要相對均衡，以免出現性能瓶頸。
• 所有無線網絡用戶均能通過有線網絡中的寬帶路由器訪問因特網。
•
2．設計思路
這類網絡結構其實設計起來也很簡單，基本思路如下。
(1)把兩臺無線AP安裝在辦公室的適當位置，同時在距離上要確保兩臺無線AP能很好地覆蓋對應的無線網絡用戶範圍。
(2)把兩臺無線AP通過一條直通雙絞線連接到有線網絡交換機的一個普通端口上，然後按有線網絡一樣的方法配置各無線用戶的TCP／IP協議，即可實現與有線網絡的連接，具體配置方法參見筆者編著的《網管員必讀——網絡組建》一書。如果有線網絡中本來就配置有寬帶路由器，無線網絡用戶就可以直接利用寬帶路由器上網了，當然要確保這些用戶沒有在寬帶路由器用戶排除範圍之內。
(3)在無線AP上配置兩臺AP所採用的信道不能有重疊現象，配置各無線網絡用戶，選擇使用對應的無線AP網絡。
3．設計步驟
本示例僅說明無線網絡部分的設計步驟，有線網絡部分的設計參照本部分的前面幾個示例。而且本示例有線網絡部分以最基本的網絡結構代表，實際上可以是任何複雜的網絡結構。只需要把無線網絡中的無線AP連接到有線網絡的交換機(通常是核心交換機)即可。
(1)首先確定無線網絡用戶的基本位置，把整個無線網絡用戶劃分成兩個區域。劃分區域時不僅要考慮到網絡用戶數，還要充分考慮到各用戶的具體網絡應用性能需求，儘可能使得兩個區域的用戶帶寬總需求保持基本一致。
(2)把兩臺IEEE 802．1 1 g標準的無線AP分別安裝在以上兩個用戶區域的中問位置，如圖3—5 3所示。
(3)從兩臺無線AP的RJ-45 LAN端口中拉出一條直通雙絞線到有線網絡至少骨幹層的一個普通LAN端口，以實現與有線網絡的連接。
以上就是基礎結構的無線局域網拓撲結構設計步驟。下面簡單介紹一下網絡中各AP的信道配置問題。
配置的兩臺無線AP的信道ID不能重疊。在工作於2．4GHz頻段的IEEE 802．1 1 b和IEEE 802．1 1 g兩標準中均提供了1 3個可供選擇的信道。默認爲第6信道。在單一無線AP的網絡中，這裏可以隨便選擇，而如果在無線網絡中還有其他無線AP，則一定要注意，各AP所選擇的信道所覆蓋頻段不能重疊。根據經驗所得，一般在一個半徑爲50米以內的區域中，只允許有3個無線AP，所選的3個子信道只能是1、6、11，或者2、7、1 2，或者3、8、1 3這樣的組合，主要是爲了避免各AP所發出的信號相互干擾和衝突。
