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10網絡規劃與設計BOB.com.(中國)官方網站

  BOB.com相對于信息化工程項目來說,規劃設計工作對從業人員的專業技術的要求更高,但是工作中遇到的情況往往是實施人員的技術水平會更好。仔細觀察后終于找到問題的關鍵所在:做規劃設計的人很難靜下心來學習專業知識,而實施人員又不善于表達和展現。針對以上兩方面問題,本文以短平快的方式提升兩類從業人員短板的長度,如果想從根本上補齊短板,還需要進一步深入學習和大量刻意訓練?!扒谀苎a拙”是最真誠的信仰。

  規劃設計是網絡工程一個至關重要的環節,前期規劃設計做得好,可以花小錢辦大事,項目質量高,成本低,實施起來順暢,工期短,可以做到事半功倍的好效果。一個優秀的規劃設計師和一個普通的規劃設計師可不是一個月幾千塊錢的差距。一個規劃設計良好的大型的網絡工程項目所節省下來的錢,再加上其它延伸成本和工期的影響,就足以給給這個牛人發天價的工資和獎金了,如果實施交付的工作也由這個牛人帶隊來完成,一筆可觀的服務費又省下來啦!

  規劃和設計是兩個不同的概念。規劃更著眼于宏觀,主要考慮的是建設內容及其可行性分析;設計更注重于微觀,更關注實現,更在乎技術、方法、工藝、流程等。但兩者并不存在根本的差別和截然的割裂,都是為同一個目標服務,用到的很多技術和實現方法也都相同,甚至有些工作過程還存在重疊。

  約好交流前要做好充分的準備,最好能將自己關心的問題列表紙上,問題分主題、分層次,由大到小,由淺入深,最好能在腦海中將會見交流的過程具象化一遍。

  約見客戶(用戶)前做好形象工作,衣著一定要得體,千萬不要奇裝異服,發型、胡須、手指、隨身攜帶的辦公用品等,保持整潔有序,平時就要養成良好的習慣。你同時代表著你公司的形象,千萬不要在氣場上讓合作各方小瞧你,更不要讓人有懶得和你講話的感覺。不管是多人討論,還是一對一單獨交流,都不要有不雅的舉動讓人產生反感或厭惡。

  談話過程中不要使用過多的口頭用語,舉止文雅得體,有禮有節,熱情,真誠,不浮夸。就算是和合作方閑聊,也不要有指責、評價、抱怨等,不要有任何負面言論。如果有合作方表現出不雅行為,首先要保持克制,及時轉換注意力,也可善意委婉提醒,但是一定要注意把握好分寸,避免讓對方難堪。如果對方突然因為其它工作的插入導致談話效果不好,應及時收場,并約好下次時間。

  溝通的目的是準確無誤地將自己的思想意圖傳遞給對方,然后把對方的真實意圖準確無誤地獲取回來。不要讓自己的表達存在二義性或多義性,關鍵詞清晰準確地說出來。對方的表達可能存在多義性的地方要及時確認,把幾個含義,從最可能的開始,逐一列舉出來讓對方確認,不要想當然地僅憑自己的理解下結論。

  開放性問題和封閉性問題相結合。一開始使用開放性問題獲得對方的想法;再用限定性問題,給對方選擇,得到準確答案。對于含糊不清的回答要及時確認,對于每一個細節都不要放過。

  對方表達不準確的專業術語,一定要使用準確的專業術語及對應的專業技術實現效果再重復一遍,讓對方確認是否是他想的東西。

  有時甚至需要把業務語言轉化成實現過程或實現效果再重復一遍,讓對方確認,并解釋對應的技術實現給對方,獲得對方對你的支持和信任。

  談話內容要及時記錄,不要過分相信自己的記憶力,我們的記憶其實都不好,人類在進化過程中,忘卻才是常態。

  基于各種原因,我們得到的信息是錯誤或者是不準確的,這就需要我們根據常識和邏輯推理來辨別真偽,辨別事物真偽應從自恰和他恰等多個方面考慮,不可以對業主或前期的同事話完全相信或完全否定,更不要做否定性評價。

  更多地了解項目背景信息,或多渠道信息來源,可以幫助我們獲得更全面和準確的信息。

  比如:1)業務類型;2)各區域(分部)業務量大小和業務流多少;3)業務類型對網絡的要求;4)單位時間內每一臺主機設備所能產生的數據量;5)每一個分部接入設備類型和數量;6)數據流的走向;7)對冗余結構和安全設備的需求;8)業務數據存儲的要求,存儲方式,存儲技術,存儲結構,存儲時長等;9)數據傳輸形式;10)與周邊系統的對接要求及形式;11)運營商對成本的控制;12)物理與邏輯的相互影響;13)對安全性的要求等;14)對可用性的要求。

  最簡單的技術往往也是最有效的技術。最簡單的結構,傳輸的效率往往也是最高的,盡量不使用市場占有率持續下降的技術和設備。

  簡單技術和相對較新技術在運維管理上也更加方便容易,盡量不要選擇如:ISDN、Frame Relay、ATM、RIP等;盡量選擇如:PON、PTN、SDH、WDM、OSPF、MPLS、IS-IS、BGP等。

  業主提出的需求有時可能相互沖突或矛盾,需要及時提出,請求取舍并多次確認。

  確認時最好使用限定性問題,讓對方回答是不是或是哪個。如果回答超出了限定范圍,及時地再用新的限定性問題提問。

  網絡規劃設計所遵循的基本原則有:切實可行、功能完善、性能滿足、安全可靠、技術先進、整體可靠、有一定的容錯能力、成本低廉等。

  網絡系統規劃與設計要充分保證網絡的先進性和成熟性。建立網絡系統的目的是為了更好地解決用戶的實際問題,因此要認真做好需求分析,網絡系統規劃要切合實際,既要保護現有軟、硬件的投資,又要充分考慮新投資的整體規劃和設計。相對于成熟性,網絡系統的先進性也不能忽略,穩定可靠固然重要,但總不能設計出一個使用不久就落伍的系統,這是對業主更大的不負責。要求網絡系統有完備的功能和強大的性能,能適應近期及中遠期業務的需求。同時,為了保證網絡建設的可靠性,盡可能采用成熟的組網技術。成熟的組網技術一般具備下列條件:1)有完善的標準:2)有成熟的產品;3)有穩定的出貨;4)有較高的性價比。

  機房應選擇在具有一定的防震,防風,防雨功能的建筑內,機房有一點高度,具有一定的防澇功能。

  不同網絡系統對接時對信息安全的要求,比如內外網的對接要經過必要的安全設備過濾或隔離。

  有害信息在系統內不得傳播。信息確系特定人發出,內容完整,沒有被篡改、偵聽、或泄密。數據保存在安全可信的存儲介質上,介質安全可靠,不易損壞,數據加密存放,有訪問鑒權等。

  安全與功能、性能、易用性、成本等總是存在著或多或少的沖突,沒有絕對的安全,只能在保證基本安全的前提下,根據實際應用情況有所折衷。

  計算機網絡系統本身就有一定的復雜性,是容各種技術于一體的打包應用。業務和應用往往也帶有一定的復雜性,給管理和維護帶來了很大挑戰。管理和維護工作除了針對網絡系統,還包括業務系統,除了功能和性能的維護,還有設備本身的維護。需要有一個強大的網絡管理系統(NMS,Network Management System)配合業務系統同時工作,才能帶來良好的用戶體驗和服務質量。

  網絡設備應采用智能化、可管理的設備,同時采用先進的網絡管理系統,對整個網絡實行分布式管理。通過良好的管理策略、管理工具,提高網絡系統的運維效率,降低使用成本和復雜度。

  立足于當下,不要做過分的投入。即使是如果遇到就是不差錢又喜歡堆先進設備的主,我們應做的也是盡量保護業主的投資,做好我們作為一個有職業素養的專業技術人員應該做的事。

  在做物理層設計時遇到的困惑一般不多,因為物理層的復雜度、可供選擇的技術、受限因素等,基本決定了物理層的設計,選擇空間并不大。在做物理層設計時,做好前期的溝通非常重要。在溝通中了解項目的實際情況,受限制條件等。在做物理層的設計時需要考慮的因素如下:

  1)通常情況下我們建的系統都不是一個獨立系統,要么是有前幾期的升級改造,要么就是要考慮其它系統的影響等,在規劃設計階段,為保護投資等,客戶往往會要求我們對前期項目的資產或資源盡可能利舊。這是一個很重要的前提條件(受限因素)。

  2)項目投資規模對物理層設計的影響。如果投資規模比較大,對可靠性要求比較高,做設計時可能要使用更先進的技術。

  3)滿足業務傳輸的需要,使用的介質類型、節點之間的連路條數、實現什么樣的二層技術,這都是需要考慮的重要因素。

  4)成本與可靠性的考慮,成本與可靠性總是會存在矛盾,但是還是有一些優秀的技術,可以為我們提高可靠性的同時,并不需要顯著增加成本。比如:STP,LACP等

  OLT除了提供PON口連接ONU外,還提供1G或10G的以太光口,用來與其它提供以太接口的設備相連。

  前端設備通過PON網絡到運營商機房,再從運營商機房通過專線(銅雙絞線或光纖等以太形式),或其它多路復用技術(如PTN、SDH、WDM等),再接入到業主機房。

  這種接入方式由于成本低、帶寬大、開局方便等優點,在項目當中大量使用,隨著技術和產品的成熟,普及速度非???。

  屬于有源光網絡(Active Optical Network,AON)的一種,實際上是光纖專線,但是我們習慣上把它叫做光纖收發器,因為施工過程中光纖收發器最容易被我們感知,所以被叫成了光纖收發器。AON組網類型相對于PON來說成本要高出許多,安裝部署也比較麻煩些,在項目中的使用逐漸被PON替代。由于其具有專線業務的特點,一些對時延特別敏感的業務,或是一些特殊場景要求,沒有部署PON網絡等原因,還是會使用光纖收發器以光纖的形式接入。

  其中樹狀,擴展星型,網狀和環型在生產環境中應用相對較多,往往是在同一個項目或網絡環境中組合使用以上多種組網結構。整個網絡系統的拓撲可能是一個擴展星型或是樹形,從單個小的網絡模塊來看可能又是其它的網絡拓撲類型。從根本上決定網絡拓撲的是通信介質和介質的訪問控制方式。以太網被設計基于廣播的共享介質,介質訪問控制使用CSMA/CD和CSMA/CA。星型、擴展星型、樹型在以太網組網中最為常見,它們本質上并沒有什么區別。

  在設計網絡拓撲結構時,要首先考慮業務流的走向,不要讓同樣的業務流在同一段鏈路上來回跑,增加延時和鏈路開銷。

  通過優化網絡拓撲的設計,還可以減少鏈路上廣播數據的數量、優化數據流走向。

  在不同的文檔資料中的叫法也有不同。在CISCO的文檔中通常叫做port-channel,實現技術有LACP(Link Aggregation Control Protocol)和PAgP(Port aggregation protocol);在華為的文檔資料中通常叫做eth-trunk,之前叫做鏈路聚合(link-aggregation);在H3C的文檔資料中叫做鏈路聚合(link-aggregation)或IP聚合(IP-aggregation),跟華為之前的叫法相同;在linux的文檔資料中叫做bond或bonding,即端口綁定;在Windows上,多數網卡廠家叫做分組(team或group)的。

  Bonding(綁定)相對來說是一個比較容易理解的叫法,這項技術的本質是將多個鏈路或接口劃分成一個組,以提高鏈路的帶寬或節點之間的可靠性。LACP模式是IEEE標準,不僅可以提高鏈路的帶寬,還可以提高可靠性,即,在提高主備冗余的同時還增加了帶寬。

  有關鏈路聚合相關的更多的知識請查閱本書第14章《Bonding及其在生產中的應用》。

  在網絡技術術語中,LAN、網絡、網段等常常具有相同的含義,都是指設備在同一個廣播域。只有三層設備才具有分隔廣播的功能,二層設備想分隔廣播域怎么辦?就是通過VLAN來實現。這樣就會引入一個新的問題:不同VLAN之間的設備就不能進行正常的通信了。也就是說,雖然實現了控制廣播域的大小的目的,但是正常的通信卻被阻止了。VLAN間通信必需要借助三層設備或技術來實現。這里的三層設備可以是路由器,也可以是三層交換機,目前實際項目中用到的基本上都是三層交換機。

  提到 VLAN,不得不提到Super/Sub VLAN。這項技術可以為多個用戶提供同一個網關,但是相互之間又不會影響。廣播只在一個Sub VLAN中,Sub VLAN之間不可見。

  有關這一技術更多詳細內容請查閱本書第16章《ARP 及其在生產中的應用》和11章《VLAN及其在生產中的應用》。

  與Sub VLAN提供的功能相似,通過部署這一技術,使同一個VLAN中的設備之間不能夠直接相互通信。

  以太網數據幀中,VLAN Tag占12個位,最大可以表示的VLAN ID是4095,去掉0和4095兩個保留ID,真正可以被管理員添加刪除的VLAN ID是2~4094(CISCO設備還保留了1002~1005,更多詳細內容請查閱本書第13章《VLAN及其在生產中的應用》),就是我們通常所說的有4K個VLAN可用。在運營商的網絡環境中,4K已不再是一個很大的數字,經常會面臨VLAN ID資源不夠的窘境。解決的辦法就是在一個VLAN里面再分VLAN的方式,每一個外層VLAN下面還可以有4094個內層VLAN。

  有關這一技術的更多詳細內容請查閱本書第12章《QinQ及其在生產中的應用》。

  我們常用的VLAN都是基于交換機端口的VLAN,當然也可以基于MAC地址或IP地址,但是因為管理不便或者增加系統開銷而很少使用。

  幾乎所有的網絡工程項目都會用到這項技術,更多詳細內容請查閱本書第11章《VLAN及其在生產中的應用》。

  比如到底是選擇IPv4協議還是選擇IPv6協議,這是對網絡層及以上最根本的影響。如果選擇使用IPv4對應的路由選擇協議就應該使用IPv4版本,使用IPv6對應的路由選擇協議就使用IPv6版本,否則就不能正常被路由。比如OSPFv2是為IPv4算路,OSPFv3是為IPv6算路,對應錯誤的話數據就不能正常轉發。

  適用于小網絡,簡單、便捷、直觀(容易理解啦)。隨著網絡規模的擴大適用性迅速下降。配置不正確容易出現非最佳路由、路由環路或路由黑洞。

  OSPF是IETF的標準,是一個開放標準的協議,各廠家對它支持得都非常好,具有很好的互操作性。OSPF適用于大中小網絡規模環境,可以自動計算最佳路徑,路由能反映拓撲的變化,收斂速度快,很難產生路由環路。對實施和維護要求技術稍高,如果實施不當會造成次優路徑選擇。

  中間系統到中間系統。也是鏈路狀態路由選擇協議,是一個分級但不分區的路由選擇協議,在協議的設計上,當網絡拓撲發生變更后,它的算路效率和收斂的速度比OSPF更快。它使用TLV的形式傳遞路由信息,可同時支持IPv4和IPv6。多見于運營商網絡,其它生產環境基本不用。

  有關IS-IS相關更多內容請參閱本書第22章《IS-IS及其在生產中的應用》。

  CISCO私有的協議,適用于大中小型網絡,收斂速度快。這是一個非常優秀的路由選擇協議,但因為是一個私有協議,只能在CISCO的設備上實現,再加上CISCO設備近年來在市面上越來越少見,所以這項技術在市面上的應用也越來越少了,所以本書也沒有做更多詳細介紹。

  邊界網關協議,是最典型的EGP(Exterior Gateway Protocol,外部網關協議)協議,協議交互的直接是路由而不是選路信息,可同時支持IPv4和IPv6。應用于超大型網絡或運營商網絡,是互聯網級別的應用,一般的網絡環境很少會接觸到。

  有關BGP相關更多內容請參閱本書第23章《BGP及其在生產中的應用》。

  多協議標簽交換,即不是路由選技術也不是網絡層技術,是一個介于網絡層與數據鏈路層之間的協議,MPLS下層使用以太網封裝,上層承接IP業務,所以也有人把它叫做2.5層協議。我們把它寫在這里是因為它也是在二層以上提供轉發功能,但它轉發的依據不是路由表,而是標簽轉發表(LFIB,Label Forwarding Information Base)。多用在大型網絡或運營商網絡中,通過標簽交換提供VPN功能和高路由選擇效率。

  在實際生產中,一個稍大一點的項目會主要使用一種路由選擇技術,其它幾種路由選擇協議配合使用。

  這時可能會用到路由重發布(Redistribute)技術。在實現路由重發布時需要重點考慮三個問題:

  2)不同路由選擇協議對Metric的度量方式的不同,可能引起次優路由或環路;

  生產中主要部署VRRP,但是隨著網絡設備對堆疊(集群,Cluster)技術的支持,VRRP也就沒有必要了。

  Cluster 還是VRRP,也要看設備的是否支持,如果設備支持Cluster,就不建議做VRRP。

  兩種技術對物理層的組網有很大的區別,VRRP組網更加復雜,而Cluster相對則簡單很多。如果實現Cluster,接入設備最好是用兩條線做Bonding分別接入到兩臺網關設備,兩個網關設備的這兩個口也做成Bonding以與之匹配,否則Cluster的好處就不能淋漓盡致地發揮出來。

  有關VRRP的更多詳細內容請查閱本書第18章《VRRP及其在生產中的應用》。

  網絡的帶寬需要分段計算,不僅要考慮負載的占用,同時還要考慮到開銷的占用。開銷分兩部分,分別是封閉開銷和通信開銷。

  首先要考慮的是封裝開銷。數據進入傳輸層,如果封裝TCP一般報頭長度是20Bytes,封裝UDP的線Bytes;到了網絡層,數據再次封上IP的報頭,一般長度是20bytes;正常的以太網數據幀,會再次封上18Bytes的以太網報頭,如果有使用QinQ等技術,每一層封裝還要再加上4Bytes。數據的內容不可能每次都填滿MTU(Maximum Transmission Unit,最大數據單元),數據塊越大,封裝開銷占比越小,數據塊越小,封裝開銷占比越大。

  其次還要考慮通信和協議開銷,比如鏈路上廣播(ARP,DHCP)和組播(OSPF,VRRP)等,所以載荷在全部通信傳輸數據當中的占比其實是不定的。

  甚至不同的組網拓撲結構,因為廣播包占比的不同,也會影響鏈路上通信開銷和實際的載荷占比,在設計良好的網絡中,開銷按大約按5%計算,同時也要考慮網網拓撲、應用系統類型、運行協議等,做適當調整。我甚至見過廣播包占比高達80%以上的網絡,當然這不是在規劃設計階段討論的問題。

  4)使用/32地址作為 Device ID,推薦使用本網段的第一個地址;

  小型的組網實踐中,總的接入主機數比較少(500以下),終端設備通過匯聚設備接入到中心機房?;旧舷喈斢谑菍⑶岸嗽O備和服務器共用同一臺網關設備,但是網關地址不同。

  有4個區域,其中有一個區域的數據,是通過一個二層交換機匯聚以后再接入到中心的三層交換機。網關在核心交換機上,只有中心交換機需要配置,其它交換機可以不配置。

  這種組網我們在生產中最常見到。在很多組網實踐中,總共接入的主機數有上千臺之多。一個分支區域的接入主機數有幾十到幾百臺不等。分支區域的主機通過匯聚設備接入到各區域中心機房。每一個區域的實時數據再通過傳送網絡或專線,送到中心機房,與服務器進行交互?;鞠喈斢谑嵌鄠€小型組網聯系在一起。

  這種組網我們在生產中也經常見到,網絡中總共接入的主機數量有好幾千臺之多,這樣的網絡通常分成三個以三層接口相連的層次。它的復雜性更高,實現難度也更大。這樣的網絡里往往不至一個系統,與之對接的系統和所帶來的其它問題也比較多。它相當于是多個一般規模的組網再連在一起,但是復雜程度又不是幾個一般組網的組合,可能遠超我們所畫的組網圖。

  不同的工作內容及項目的不同階段,所產生的文檔也不一樣,在我的實踐當中,下面這些文檔很有必要。

  1)為什么甲方將一個完整的系統分隔分包容易導致項目延期、預算超支,甚至爛尾失???

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