【技术】园区网核心技术，都总结在这儿了！（一） / 开普饭

工厂、政府机关、商场、写字楼、校园、公园等，这些场所内为了实现数据互通而搭建的网络都可以称之为园区网。园区有大有小，有行业属性的不同，相应地，园区网络也变化多样。但是，无论如何变化，园区网络一般划分为出口层、核心层、汇聚层及接入层。

今天小编来介绍园区网络的总体架构、网络各层次中所使用的常用技术及协议、典型的组网场景。

园区网络架构与常见技术概述

“城市，除了马路，都是园区”

什么是园区网络？

园区网络一般是指企业或者机构的内部网络。

园区网络的主要目的是使企业或者机构的各项业务运作更有效率。

按规模可以将园区网络划分成：

▫大型园区网络：终端用户数量/个 > 2000；网元数量/个 > 100。

▫中型园区网络：2000 > 终端用户数量/个 > 200；100 >网元数量/个 > 25。

▫小型园区网络：终端用户数量/个 < 200；网元数量/个 < 25。

有些企业还存在不同地域的办公分支机构，每个分支机构网络可看做一个单园区网络。

常见的行业园区网

企业园区网络

▫关注网络可靠性、先进性，持续提升员工的办公体验，保障运营生产的效率和质量。

校园网络

▫分为普教园区和高教园区。

▫高教园区相对复杂，通常存在教研网、学生网，还可能有运营性的宿舍网络。

▫网络可管理性、安全性要求高；对网络先进性亦有要求。

政务园区网络

▫通常指政府机构的内部网络。

▫安全要求极高，通常采用内网和外网隔离的措施保障涉密信息的绝对安全。

商业园区网络

▫商场、超市、酒店、公园等。

▫网络主要用于服务消费者，此外还包含服务内部办公的子网。

▫提供上网服务，并构建商业智能化系统提升用户体验，降低运维成本，提升商业效率，实现价值转移。

为了满足不同行业园区的需求，园区网络架构会根据其服务的行业特点进行设计，最终打造的是带有行业属性的园区网络方案。

园区网络典型架构

核心层：是园区网骨干，是园区数据交换的核心，联接园区网的各个组成部分，如数据中心、管理中心、园区出口等。

汇聚层：处于园区网的中间层次，完成数据汇聚或交换的功能，可以提供一些关键的网络基本功能，如路由、安全等。

接入层：为终端用户提供园区网接入功能，是园区网的边界。

出口区：园区内部网络到外部网络的边界，用于实现内部用户接入到公网，外部用户（包括客户、合作伙伴、分支机构、远程用户等）接入到内部网络。数据中心区：部署服务器和应用系统的区域，为企业内部和外部用户提供数据和应用服务

园区网络主要协议/技术

NAT：Network Address Translation，网络地址转换。
LLDP：Link Layer Discovery Protocol，链路层发现协议。链路层发现协议是IEEE 802.1ab中定义的第二层发现协议。通过采用LLDP技术，在网络规模迅速扩大时，网管系统可以快速掌握二层网络拓扑信息、拓扑变化信息。
NETCONF：Network Configuration Protocol，网络配置协议。NETCONF是一种提供网络设备配置管理的协议，采用基于数据编码的可扩展标记语言配置数据以及协议信息，提供了安装、操作和删除网元配置的机制。
YANG：Yet Another Next Generation，通过NETCONF网络配置协议发送的数据的数据建模语言，可以用来建模网元的配置数据和状态数据。
SNMP：Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议。
VRRP：Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由冗余协议。
MSTP：Multiple Spanning Tree Protocol，多生成树协议。

以太网交换基础

从TCP/IP对等模型说起

将网络的通信过程划分为小一些、简单一些的部件，有助于各个部件的开发、设计和故障排除。
通过网络组件的标准化，允许多个供应商进行开发。
通过定义在模型的每一层实现什么功能，鼓励产业的标准化。
允许各种类型的网络硬件和软件相互通信。

从园区网络到以太网二层交换

接入层为用户提供各种接入方式，是终端接入网络的第一层。
接入层通常由接入交换机组成，接入层交换机在网络中数量众多，安装位置分散，通常是简单的二层交换机。
如果终端层存在无线终端设备，接入层需要无线接入点AP设备，AP设备通过接入交换机接入网络。

什么是二层交换

二层交换是以太网交换机的基本功能。
二层交换指的是交换机根据数据帧的第二层头部中的目的MAC地址进行帧转发的行为。
每台交换机都维护一个MAC地址表，用于指导数据帧转发。当交换机收到数据帧时，将在其MAC地址表中查询该帧的目的MAC地址，并根据匹配的表项执行相应的操作。此外，交换机收到数据帧时，还会进行源MAC地址学习。
二层交换设备工作在OSI模型的第二层，即数据链路层，它对数据包的转发是建立在MAC（Media Access Control ）地址基础之上的。
二层交换设备通过解析和学习以太网帧的源MAC来维护MAC地址与接口的对应关系（保存MAC与接口对应关系的表称为MAC表），通过其目的MAC来查找MAC表决定向哪个接口转发。
二层交换设备不同的接口发送和接收数据独立，各接口属于不同的冲突域，因此有效地隔离了网络中物理层冲突域，使得通过它互连的主机（或网络）之间不必再担心流量大小对于数据发送冲突的影响。

VLAN

VLAN（Virtual Local Area Network）即虚拟局域网，是将一个物理的LAN在逻辑上划分成多个广播域的通信技术。
一个VLAN中所有设备都是在同一广播域内，不同的VLAN为不同的广播域。
VLAN内的设备间可以直接通信，而VLAN间不能直接互通。
VLAN之间互相隔离，不同VLAN间需通过三层设备实现相互通信。
一个VLAN一般为一个逻辑子网。
VLAN中成员多基于交换机的端口分配，所谓的VLAN划分，通常指的是将交换机的接口添加到特定的VLAN中，从而该接口所连接的设备也加入到了该VLAN。

以太网二层接口类型概述

交换机的以太网二层接口主要存在以下三种类型：

Access：常用来连接用户PC、服务器等终端设备的接口。Access接口所连接的这些设备的网卡往往只收发无标记帧。Access接口只能加入一个VLAN。
Trunk：Trunk接口允许多个VLAN的数据帧通过，这些数据帧通过802.1Q Tag实现区分。Trunk接口常用于交换机之间的互联，也用于连接路由器、防火墙等设备的子接口。
Hybrid：Hybrid接口与Trunk接口类似，也允许多个VLAN的数据帧通过，这些数据帧通过802.1Tag实现区分。用户可以灵活指定Hybrid接口在发送某个（或某些）VLAN的数据帧时是否携带Tag。

Access接口

所有的二层接口无论其类型如何，都有一个缺省VLAN ID，这个缺省VLAN ID被称为PVID（Port Default VLAN ID），在华为的交换机上，PVID缺省为1。另外，出于提高数据帧处理效率的考虑，在交换机内部，数据帧一律携带Tag。

Trunk接口

Hybrid接口

Hybrid接口也能承载多个VLAN的数据，它与Trunk接口在数据帧的接收行为上大体相同，这里不再赘述。Trunk接口在发送数据帧时，仅当待发送的数据帧与发送接口的PVID相同时，数据帧的Tag才会被移除，除此之外，该接口发送出去的其他VLAN的数据帧都是携带Tag的。而Hybrid接口发送数据帧的行为则与Trunk接口不同。我们可以通过命令指定Hybrid接口在发送某个，或者某些VLAN的数据帧时不携带Tag。

VLAN划分方式总览