分层网络设计

网络设计是一个将网络设备按照一系列结构化工程原则来布局的过程。这些原则包括层次性、模块化、可伸缩性和灵活性。网络设计的成功实施，很大程度上取决于网络的规模和需求。这些因素都是确保网络能够顺利实施的至关重要的因素。

• 层级结构：这是一种简单而有效的工具，可用于网络设计。它可以将复杂的设备网络划分为多个易于管理的较小区域。
• 模块化：具有高模块性意味着网络中有更多的功能模块，这使得网络的设计与实现变得更加容易。
• 弹性：能够适应变化的能力。这意味着，所设计的网络必须能够应对各种预期和意外的状况。预期的情况可能包括正常的日常流量或预定的维护操作；而意外的情况则可能包括硬件或软件故障、对网络的攻击，以及异常多的流量等。
• 灵活性：能够灵活应对各种情况的能力。这意味着，该网络可以根据需求和情况进行扩展或调整，而不会对网络设计造成重大的改变。

根据上述结构化工程原则，网络设计必须基于分层模型来进行，这样才能同时实现灵活性和弹性。

分层网络设计：

现在，分层网络设计被认为是在整个行业中最为理想的网络设计方法。这种设计方式能够确保网络的可靠性、弹性、可扩展性以及成本效益。最初，网络的设计方式并不是如此的。平面拓扑结构在这些网络中，终端设备是通过集线器和交换机来连接的。如果需要增加更多的设备或用户，那么就需要向网络中添加更多的交换机/集线器。这种扁平化的网络设计会导致网络在扩展时出现延迟。此外，由于使用了集线器和交换机，管理员很难控制网络中的广播流量，或者过滤掉不需要的流量。

由于平面网络设计的上述局限性，因此引入了分层网络设计模型。 在分层模型中，网络被划分为不同的层次。 这些层（也称为“层级”）以层次结构的方式相互连接在一起。这种结构使得网络可以被划分为多个易于管理的单元。这些单元能够限制本地流量，使其仍然只发生在同一区域内，即使该流量属于广播类型的话也是如此。 这种分层模型既适用于局域网的设计，也适用于广域网的设计。

如您所见，典型的三层分层网络设计结构由三层组成：

接入层：

这一层包含那些能够本地访问网络的终端设备，比如终端用户、本地服务器等。

• 接入层（通常被称为网络边缘）是终端用户设备与网络进行连接的区域。
• 它提供了高带宽的连接能力。
• 它具备第二层交换功能。
• 在这一层中，会使用诸如端口安全、服务质量优化以及ARP检查等功能。
• 像CDP、LLDP这样的发现和配置服务同样运行在接入层。
• 这一层在保护网络以及抵御恶意攻击方面起着至关重要的作用，因为它与网络的各个端点相连。

分布层：

这一层主要负责基于策略的连通性管理，同时充当接入层与核心层之间的边界。数据过滤和路由处理都发生在这一层。

• 分布层的主要职责是从接入层的交换机那里收集或汇总数据，然后将这些数据传输到网络的其余部分。
• 它既充当了边界的角色，又起到了连接接入层与核心层的桥梁作用。
• 它通过使用访问控制列表（ACLs）和过滤机制，来实现基于策略的安全保护。
• 在这一层，也会使用各种路由服务，比如EIGRP、OSPF等。
• 它提供了冗余功能以及负载均衡功能。

核心层：

这一层通常被视为网络的“主干网络”，它负责在网络中各个交换机之间实现快速的数据传输。核心层同样被视作网络的“主干网络”，它充当着多个网络之间的汇聚点。

• 它由高速网络设备组成，这些设备负责以尽可能快的速度进行数据包的交换。
• 它实现了分布层设备之间的互联互通。
• 它提供了可靠的性能和容错能力，从而最大限度地提升了系统的性能。
• 此外，它还在避免由安全服务（如限制性的ACL）、服务质量分类、检查等导致的、需要大量CPU资源的数据包处理方面发挥着重要作用。

这种三层分层网络设计能够最大限度地提升性能、可扩展性和网络可用性，同时最大限度地降低成本。不过，小型企业网络规模较小，因此通常采用两层分层网络设计，也就是所谓的“压缩核心网络”。

“崩溃型核心网络设计”：

所谓“核心层崩溃”，指的是分布式层和核心层的功能是由单个设备来完成的。 这种网络设计方式被小型企业所采用，因为它们的网络规模较小，无法承担高额的网络设备成本。因此，这些企业通常会选择这种网络设计方式。 因此，这些企业采用“折叠式核心拓扑网络设计”（两层级网络结构）来降低网络成本，同时仍能保持三层级网络所提供的几乎所有优势、功能和服务。