一种新型计算机网络拓扑组建模式探讨范文

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［摘要］计算机网络集成的设备越来越多，另外，人们的通信需求也迅速增大，因此从网络布线和通信功能等需求来讲，采用先进的网络拓扑组件理念已经成为人们研究的重点．本文根据网络设备、通信需求的复杂性，提出构建一个分层的网络架构，将互联网拓扑划分为三层，分别是接入层、汇聚层和核心层，描述了主干光纤网络、IP地址规划、路由交换传输、VLAN划分等内容，确保网络拓扑架构简单，升级维护管理方便，满足网络中每一个通信点的带宽需求．

［关键词］网络拓扑;路由交换;光纤通信;汇聚层

0引言

因为“互联网+”时代的发展，人们基于互联网提出了许多新型应用，比如“互联网+医疗”、“互联网+制造”、“互联网+旅游”、“互联网+金融”等，扩大了互联网的应用领域，并且产生了车联网、物联网等新型网络模式，互联网的拓扑架构也在不断的发展和改进，从传统的星型网络、总线网络、树型网络发展到了有线、无线混合模式的网络［1］．智能终端的使用，使得接入的设备开始向移动终端发展，比如智能手机、传感器、平板电脑、无线AP等，因此构建一个强大的互联网拓扑结构，确保网络管理简单、运行维护方便，具有重要的作用［2］．

1网络通信需求

随着互联网的广泛使用，人们对网络通信的要求也会比较多，比如用户已经对IPTV、WLAN业务、视频通信等高带宽业务的需要渐渐增加，用户对带宽要求已经越来越明显;工业生产对网络通信有很高的实时性与专用性，需要保证互联网的通道是安全的、独占的［3］．具体需求描述如下:(1)高速的宽带上网业务需求．现在ADSL方式接入的下行最高可以达到512Kbps速率已经不能满足宽带用户高速上网业务的需要，必须使用更高的速率才能够满足高清晰数字电视、交互性网络游戏等需求，比如需要采用4M的带宽满足4K画质的电影，甚至玩大型的网络游戏需要10M的带宽资源，并且个性化点对点的通信业务也迅速增加，对于宽带的通信要求大幅度提升．(2)面向IPTV的高清晰数字化视频业务．随着中国通信的三大运营商推出IPTV，该业务已经深入到人们的家庭娱乐生活中．许多用户选择IPTV业务作为电视业务进行观看，是因为该业务不仅能够实现数字电视的许多相关功能，同时可以实现回访、点播等一系列的强大的视频交互功能，各类型业务需求的主要是直播与点播功能，使用的是下行流量，可以采用不同的格式的编码设置不同的码流，需要达到2M－4Mbps．(3)WLAN上网业务需求．目前，许多家庭、饭店、酒店、企业在部署了光纤网络之后，为了提高设备接入的便捷性，利用无线路由器构建了多个WLAN，可以接入多个智能手机、Ipad、笔记本等无线终端，可以通过智能手机看电视、看视频、玩游戏、看新闻等等，同时需要消耗大量的数据流量，普通的带宽资源不能够满足，带宽需要达到2M－4Mbps．(4)VoIP视频电话业务．视频电话业务与IPTV业务有许多的相似之处，用户端都需要用到互联网网关，利用网关的以太网端口根据不同的业务种类进行VLAN划分，这样OLT就可以VLAN业务进行有效的透传，目前视频电话业务发送的多为多媒体语音资源，为了保证通话质量和流畅性，需要采用光纤改造提高带宽资源，传输语音信息．(5)物联网业务．物联网是一种新型网络，物联网是信息技术发展的一个新的阶段，其可以使用多种通信传感技术，实现人与物、物与物之间的信息交换，帮助人们构建新型的工业生产控制、军民通信传输等网络．物联网包含的节点类型很多，这些节点集成在一块需要利用先进的路由传送技术，从而可以完成数据采集、数据传输及数据处理．因为物联网接入数量大，为了更便于管理，希望通过动态方式获取IP地址，但是对于传统的服务器，比如Web、DNS、认证计费服务器等等，为了用户能更好的访问需要设为固定的IP．

2网络拓扑组建模式设计

2．1网络拓扑组建设计原则

网络拓扑组建需要遵循以下几条原则:

(1)可扩展性．网络拓扑结构需要保留较多的接口，以便未来根据通信需求增加终端设备和服务器，增加之后不影响原先网络的配置就能实现通信．

(2)安全性．网络拓扑结构组建最为关键的目的就是实现数据通信和传输，数据传输会由于组网介质、接入设备的不同产生冲突，也可能收到外来黑客、病毒或木马的攻击，因此网络拓扑组件需要保证网络的安全性［4］．

(3)数据传输速度高．新型网络为了满足高清晰度、数字化多媒体通信需求，需要保证很高的带宽，采用光纤网络、三层交换机或阵列路由器提高数据传输速度，满足大容量数据通信需求．

2．2网络拓扑组建模式

网络拓扑组建模式采用三层架构模式，分别是核心层、汇聚层和接入层［5］．核心层可以完成较高速度的数据转发，可用构造的光纤资源建一个快速的通道，还可以不负责任何的设备的管理，只完成数据转发，也不需要为网络管理分配负载．汇聚层可以完成数据信息的路由聚合、流量收敛功能，其可以使用当前最为先进的光纤路由器或三层交换机，采集网络拓扑结构的物理设备信息，构建一个完整的路由转发表，并且利用先进的路由聚合协议、流量收敛规则等网络管理模式构建一个冗余的、快速的管理系统，实现网络路由更新和维护．接入层面对用户终端，其可以有效的完成网络访问控制功能，并且限制VLAN工作网站和终端的接入功能，这种设计模式可以有效的避免网络产生拥塞，并且可以更好的保证快速定位、解决网络故障．网络拓扑架构是组件模式的物理实现，拓扑架构设计的目的就是确定每一层物理设备的类型和种类．为了能够更加突出的展现网络拓扑设计情况，本文针对产业园区网络进行设计．具体的，产业园区需要架设的服务器包括Web服务器、DNS域名服务器、FTP服务器、计费认证服务器;产业园区网络关键业务为高清晰视频业务、在线网络游戏业务，因此需要满足公网用户对产业园区网站服务器访问的速率保证，实现服务器数据库高速率并发访问．由于访问产业园区网络的PC数量非常多，为了更便于管理，通过动态方式获取IP地址，对于Web、DNS、FTPsystem、认证计费服务器为了方便用户访问需要设定为固定的IP．不能由于产业园区用户P2P下载流量而影响其他用户的正常使用;实现基于用户的计费和认证;网络运行不能由于产业园区内的某条线路故障而影响整个园区的网络稳定．园区网络拓扑结构设计最为关键的工作就是确定每一层的物理设备硬件，这些设备硬件可以使用核心交换机进行相关的流量冲击测试，并且能够汇聚每一个单元和楼层的设备．三层是系统的核心层，为了便于提高系统数据转发的能力，采用相关的SW00N交换机，该交换机是一个三层交换机，同时具备转发和路由功能．

产业园区网络的主干网络组建时，其可以采用千兆以太网，这样就可以支持更高的数据传输带宽，连接多种物理传输介质，并且可以提供服务质量保证．主干网使用的数据帧格式为IEEE802．3帧，同时可以满足用户全双工、半双工模式的通信服务，并且能够在共享模式下使用CDMA/CD协议，便于网络的向后扩展和兼容功能，传输速度比传统的以太网高出数百倍．产业园区网络覆盖的范围较大，比如一栋写字楼包含多个政企单位，一个政企单位又可以划分为多个部门，因此为了能够保证互联网的正常运行，产业园区网络路由交换部分设计是需要保持高带宽、高吞吐、高稳定的特征，同时可以提高各个园区网络之间的路由交换能力．另外，产业园区为了为了提高各个政企单位灵活部署、便于管理的需求，可以使用VLAN划分为多个子网络，比如按照Mac地址、IP地址、政企单位或内部部门等进行划分，确保产业园区网络的访问控制规则发挥作用．VLAN划分之后，路由交换协议可以采用VLAN链路聚集协议和VLAN间路由协议［6］．VLAN链路聚集协议是指将汇聚交换机设置为一个强大的VTP服务器模式，就可以将其配置入交换机内部，实现一个VTP客户端模式，因此配置汇聚交换机时需要详细的配置整个网络的VLAN路由协议，并且将所有的交换机都接入到这个VANL中．园区的许多写字楼都需要按照企业部门的划分，归属于不同的VLAN，但是VLAN能够将相关的流量隔离到一个相关的广播域或子网中，如果各个VALN部门之间需要进行相关的数据传输和通信，为了能够实现相关的VLAN通信顺畅，论文针对产业园区三个层次的汇聚交换机实现路由通信传输功能，并且可以将VLAN的网关指向相关的汇聚交换机，同时可以终止本地VLAN通信的传输内容，保障网络隔离情况，防止广播风暴扩散到局域网．

3结束语

随着光纤通信、移动通信的发展，互联网组网时需要融入更多的智能设备，比如智能手机、传感器等，这些设备通常采用无线接入模式，因此网络拓扑结构设计时还需要充分的考虑这些设备的移动性、无线性，采用更加先进的网络拓扑结构和聚合协议，这样就可以在提供高速度、高安全数据传输的同时，更好的满足设备的灵活接入，以提升网络吞吐率和并发处理性能，进一步改进网络拓扑结构能力．

参考文献

［1］雷霆，余镇危．基于复杂网络理论的计算机网络拓扑研究［J］．计算机工程与应用，2007，43(6):132－135．

［2］李婧．面向流数据处理的数据中心网络拓扑研究［J］．计算机应用与软件，2014(9):142－146．

［3］汤新鸿．高校计算机校园网络拓扑结构模式研究［J］．贵阳学院学报，2010，5(1):90－92．

［4］李丹程．马东琳．韩春燕，等．面向Trunk技术的网络拓扑发现算法研究［J］．小型微型计算机系统，2012，33(11):2435－2441．

［5］杨明英．雷斐．董德尊，等．一种新型混合互连网络拓扑结构的分析与优化［J］．计算机工程与科学，2014，36(12):2400－2409．

［6］高彩芳．冯振乾．虞万荣，等．适用于空间网络的通用路由协议设计与实现［J］．小型微型计算机系统，2015，36(10):2270－2274．

作者：王雪丽；宋启祥 单位：宿州学院