网络方案中的设备选型

2023-11-25 理论教育版权反馈

【摘要】：总的来说，在某个网络方案的设备选型中，应尽量选择同一厂商的系列产品，而选择有突出优势的个别其他厂商产品作为必要的补充。网络方案中，只需要考虑实际需要安装网卡的数量。不同的网络接口适用于不同的网络类型，目前常见的接口主要有以太网的RJ-45接口，细同轴电缆的BNC接口和粗同轴电缆的AUI接口、FDDI接口、ATM接口等。这一指标特别针对模块化的交换机设备。

根据需求分析，合理选择层次化结构设计中的设备是网络规划的一项常规技能。理论上，网络设备分布在网络体系结构的各个层次。如中继器、集线器属于物理层设备；网桥和二层交换机属于数据链路层设备；路由器属于网络层设备；而防火墙、网关等属于传输层以上的高层设备。但是，由于生产厂商和网络产品的多元化，实际中间的网络设备很多并没有严格处于某一个层次，相反，设备的发展趋势是将更多层次的功能聚集到一起。如三层交换机就既能实现二层交换又能实现路由的功能；而有些路由器又融合了防火墙的功能。总的来说，在某个网络方案的设备选型中，应尽量选择同一厂商的系列产品，而选择有突出优势的个别其他厂商产品作为必要的补充。同一厂商在不同的应用层次上可提供的系列产品，称之为产品线。这样做的目的，主要是获得更好的组网兼容性和便捷的售后服务。

在实际的设备选型中，可以按照接入层、汇聚层和核心层三个层次划分来选择。主要包括下列设备：

1.网卡（NIC）

网卡是用于实现终端与接入层设备之间物理连接的客户端资源。无论是采用双绞线、同轴电缆、光纤接入还是无线接入，都必须在终端设备上配备网卡。网络方案中，只需要考虑实际需要安装网卡的数量。而对于网卡本身的选型则主要考虑以下几个因素：

1）网络类型：选择时应根据网络的类型来选择相对应的网卡。常见的有以太网卡，令牌环网卡，FDDI网卡等。

2）传输速率：应根据服务器或工作站的带宽需求并结合物理传输介质所能提供的最大传输速率来选择网卡的传输速率。例如以太网卡，可选择的速率就有10Mbit/s，10/100Mbit/s，1000Mbit/s，甚至10Gbit/s等多种。但并不是速率越高就越合适。例如，为连接在只具备100Mbit/s传输速率的双绞线上的计算机配置1000Mbit/s的网卡就是一种浪费。

3）总线类型：计算机中常见的总线插槽类型有ISA、EISA、VESA、PCI和PCMCIA等。在服务器上通常使用PCI、EISA或PCI-E总线的网卡，一般的工作站终端则可采用PCI或ISA总线的普通网卡（目前PC基本上已不再支持ISA连接），在笔记本电脑则用PCMCIA总线的网卡或采用并行接口的便携式网卡。

4）网卡支持的电缆接口：网卡最终是要与网络电缆进行连接，所以也就必须至少有一个接口能正确连接到网线上，从而通过它与其他计算机网络设备连接。不同的网络接口适用于不同的网络类型，目前常见的接口主要有以太网的RJ-45接口，细同轴电缆的BNC接口和粗同轴电缆的AUI接口、FDDI接口、ATM接口等。而且有的网卡为了适用于更广泛的应用环境，提供了两种或多种类型的接口，如有的网卡会同时提供RJ-45、BNC接口或AUI接口。

5）价格与品牌：不同速率、不同品牌的网卡使用的主芯片以及其他元器件的质量有一定差异，因而价格差别较大，要根据实际需要选择。

另外，在无线接入方案中，只能选择无线网卡。无线网卡不需要电缆接口，除以上因素外还应考虑天线的质量。

2.交换机

随着产品价格优势的体现，目前集线器这种纯粹的物理层设备已经基本被交换机所替代。在接入层和汇聚层都有可供选择的交换机产品。一般来说，在接入层采用二层交换机，而在汇聚层采用三层交换机。选择二层交换机时主要考虑的问题包括如下。

1）背板带宽：背板带宽是指交换机接口处理器或接口卡和数据总线间的最大数据吞吐率。一台交换机如果要求能实现全双工无阻塞交换，那么它的背板带宽值应该大于端口总数×最大端口带宽×2。背板带宽反映了交换机所有端口总的交换能力，也叫做交换带宽。

2）吞吐率：交换机的吞吐率是指该交换机在单位时间内转发的数据量的大小。在选择交换机时一般要把背板带宽和吞吐率综合考虑。

3）端口速率：除了背板带宽、吞吐率等，端口速率也是衡量交换机的一项重要指标。现在的端口速度有10Mbit/s、10/100Mbit/s、1000Mbit/s、10/100/1000Mbit/s甚至更高。相应的接口物理特性也不尽相同。当然，高速端口的每端口价格也越高。从成本考虑，如无明确的端口速率需求，用户接入交换机选择10/100Mbit/s端口即可，而对于主干交换机则可选择1000Mbit/s端口。

4）端口密度：端口密度即一台交换机最多能包含的端口数量，是对端口数量的一种衡量标准。这一指标特别针对模块化的交换机设备。相同价格下，端口密度越大的交换机，其每端口成本越小。

5）交换方式：交换方式有Cut-through、Store-and-forward、Fragment-free三种。这三种交换方式的区别主要在考虑抗干扰能力和交换速度之间的平衡。如果工作环境较为恶劣，电磁干扰很强，这应当选择Store-and-forward的交换机。如果工作环境比较干净，则完全可以选择Cut-through的交换机。如果无法准确确认工作环境，而对速度要求不是十分苛刻，就可以选择Fragment-free。一些高级交换机可以通过设置来切换这三种工作模式。

6）堆叠能力：多台交换机之间可以通过级连或堆叠两种方式组成交换机组。不同类型的交换机只能级连，而同类的交换机可以进行堆叠。级连需要占用以太网端口，而堆叠则需要通过专门的接口进行。堆叠的方式有两种，一种是星型堆叠，另一种是菊花链型堆叠。可根据具体需要而定。

7）VLAN支持：VLAN已成为现在中高档交换机的标准配置，但不同厂商的设备对VLAN的支持能力不同，支持VLAN的数量也不同。选择支持VLAN的交换机时，不只是要看它最多能支持多少个VLAN，支持哪几种VLAN，还必须注意该交换机支持TRUNK的协议是ISL还是802.1Q。

8）MAC地址数量：每台交换机都有一个MAC地址表。所谓MAC地址数量，是指交换机的MAC地址表中可以最多存储的MAC地址数量。存储的MAC地址数量越多，那么数据转发的速度和效率也就越高，抗MAC地址表溢出的能力也就越强。(www.chuimin.cn)

9）网管能力：对于一个中大型网络，网管支持能力是至关重要的。然而，现在的各个交换机生产厂商提供的网管方式各不相同，而且互不兼容。所以选择交换机时要特别注意现在正在使用什么网管软件，或将来即将采用什么网管软件。

10）QoS支持能力：现在的网络应用已经不像以前只是传输数据，而往往将语音、视频的应用都加入其中。因为交换机的交换能力是固定的，如果网络中有必须保护的业务，就必须限制视频等应用占用的带宽，这时QoS就显得尤为重要了。它可以为重要业务保留带宽，并在能力允许的范围内合理配备各种应用需要的带宽。

3.路由器

从应用场合上看，路由器分为边界路由器和中间结点路由器。边界路由器主要作为局域网与其他网络的接口设备，一般与防火墙一起使用，如图8-3a所示。

作为一种关键设备，路由器的选型必须要考虑性能、冗余和稳定性。路由器的工作效率决定了它的性能，也决定了网络的承载数据量及应用。路由器的路由方式大体可分为软件方式和硬件转发两类。硬件转发方式可以有效改善数据传输中的延迟，提高网络的效能。路由器的软件稳定性及硬件冗余性也是必须考虑的因素，一个完全冗余设计的路由器可以大大提高设备运行中的可靠性。除此之外，还要考虑：

图8-3 路由器的应用分类

a）边界路由器 b）中间结点路由器

1）接口：路由器的选择必须考虑在一个设备中可以同时支持的接口类型，比如各种铜芯电缆、双绞线或光纤接口的百兆/千兆以太网、ATM接口和高速POS接口等。

2）端口的数量和模块化程度：选择一款适用的路由器必然要考虑路由的端口数。从几个端口到数百个端口，用户必须根据自己的实际需求及将来的扩展等多方面来考虑。对中小企业来说，几十个端口一般都能满足企业的需求。而对大型企业来说，则要根据网段的数目先做个统计，并对企业网络今后可能的发展做充分预测，然后再做选择。目前，高端的路由器产品一般采用模块化设计。路由器产品可通过添加模块获得更丰富的端口和相应的功能。

3）支持的协议：在选择路由器时必须要考虑路由器支持的各种开放协议，开放协议是设备互连的良好前提，所支持的协议丰富，则说明设计上的灵活与高效。比如看其是不是支持完全的组播路由协议、是不是支持多协议标签交换MPLS、是不是支持冗余路由协议VRRP。此外，在考虑常规IP路由的同时，有些企业还会考虑路由器是否支持IPX、AppleTalk路由。有的设备厂商为提高路由的效率，会开发出若干私有协议，用户在对这些非标准化特性的选择上最好要先明确自己的需要，同时也要注意在核心技术上应该避免采用这类技术，因为非标准的协议意味着不同设备厂商之间产品的不兼容，它会把用户困死在某一个设备厂商上。而且不标准的协议也常被新型的开放协议所替代。

4）确定管理方法的难易程度：路由器的管理特别重要。目前路由器的主流配置有三种，一种是即插即用型路由器，它不需要配置，它的主要用户群是家庭或者SOHO；第二种是采用最简单Web配置界面的路由器，它的主要用户群是低端中小型企业；第三种方式是借助终端通过专用配置线连到路由器端口上做直接配置，因为刚买的路由器，其配置文件都还没有内容，所以用户购入路由器后都要先用这种方式做基本的配置，这种路由器的用户群是大型企业及专业用户，所以它在设置上要比低端路由器复杂。而且现在的高端路由器都采用了命令行配置方式，应该由经过专门培训的专业人士来进行管理、配置。

5）企业自身的特殊需求：企业用户为了让不同的应用享受不同等级的服务，或者为了对某一类用户的流量等信息进行统计，需要对各应用、用户、网段或者接口设定不同的流量保障，这种用户在选择路由器时，就必须注意路由器的服务质保体系及流量控制特性，以及路由器是否内置了IP计费的功能。

4.三层交换机

三层交换机是为了解决传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题而产生的。针对大型的局域网，往往会根据需要规划成多个小的局域网，这导致了大量的网际互访。三层交换机的优势就在于加快了大型局域网内部的数据转发，克服了路由器接口数量有限和路由转发速度慢的缺点。所以，在网络规划时，如果是在一个大型局域网划分出来的多个小型局域网之间进行数据转发，三层交换机就成为了首选；而将网间的路由交给路由器去完成，充分发挥了两种设备的优点。当然，价格较低也是三层交换机相比同档次路由器的优势之一。

5.其他设备

网关和防火墙。网关的选择主要针对特定的需要转换的协议。目前网关主要应用于VPN、反垃圾电子邮件或无线AP。而防火墙的选型，关键是要明确采用哪种防火墙技术。目前在市场上的防火墙产品根据所采用的主要过滤技术可划分为包过滤型防火墙、应用代理型防火墙和状态包过滤型防火墙三种。其次，还要考虑防火墙的并发连接数。

6.综合布线系统设备

详见8.3节。

网络方案中的设备选型

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