三層網路結構

三層網路架構是採用層次化架構的三層網路。

三層網路架構採用層次化模型設計，即將複雜的網路設計分成幾個層次，每個層次著重於某些特定的功能，這樣就能夠使一個複雜的大問題變成許多簡單的小問題。三層網路架構設計的網路有三個層次：核心層（網路的高速交換主幹）、匯聚層（提供基於策略的連線）、接入層 （將工作站接入網路）。

基本介紹

• 中文名：三層網路架構
• 定義：採用層次化架構的三層網路
• 三層：核心層匯聚層接入層
• 網路架構：三層交換技術

簡介

核心層：核心層是網路的高速交換主幹，對整個網路的連通起到至關重要的作用。核心層應該具有如下幾個特性：可靠性、高效性、冗餘性、容錯性、可管理性、適應性、低延時性等。在核心層中，應該採用高頻寬的千兆以上交換機。因為核心層是網路的樞紐中心，重要性突出。核心層設備採用雙機冗餘熱備份是非常必要的，也可以使用負載均衡功能，來改善網路性能。

匯聚層：匯聚層是網路接入層和核心層的“中介”，就是在工作站接入核心層前先做匯聚，以減輕核心層設備的負荷。匯聚層具有實施策略、安全、工作組接入、虛擬區域網路（VLAN）之間的路由、源地址或目的地址過濾等多種功能。在匯聚層中，應該選用支持三層交換技術和VLAN的交換機，以達到網路隔離和分段的目的。

接入層：接入層向本地網段提供工作站接入。在接入層中，減少同一網段的工作站數量，能夠向工作組提供高速頻寬。接入層可以選擇不支持VLAN和三層交換技術的普通交換機。

三層網路結構短板

三層網路結構基於性能瓶頸和網路利用率等等的原因，資深的網路設計師都在探索新的數據中心的拓撲結構。

三層網路結構數據中心網路傳輸模式是不斷地改變的。大多數網路都是縱向（north-south）的傳輸模式---主機與網路中的其它非相同網段的主機通信都是設備-交換機-路由到達目的地。同時，三層網路結構在同一個網段的主機通常連線到同一個交換機，可以直接相互通訊。

圖一n-s網路，縱向網路結構

然而，三層網路結構現代數據中心的計算和存儲基礎設施，主要網路流量模式從已經不止是單純的不同網段之間通訊。三層網路結構內外網的通訊、網路段分布在多個接入交換機，要求主機通過網路互連等這些環境。這些三層網路結構網路環境的變化催生了兩種技術趨勢：網路收斂和虛擬化。
網路收斂：三層網路結構中，儲存網路和通信網路在同一個物理網路中。主機和陣列之間的數據傳輸通過儲存網路來傳輸，在邏輯拓撲上就像是直接連線的一樣。如ISCSI等。

虛擬化：將物理客戶端向虛擬客戶端轉化。虛擬化伺服器是未來發展的主流和趨勢，它將使三層網路結構的網路節點的移動變得非常簡單。

橫向網路（east-west）在縱向設計的三層網路結構中傳輸數據會帶有傳輸的瓶頸，因為數據經過了許多不必要的節點（如路由和交換機等設備）。如果三層網路結構上主機需要通過高速頻寬相互訪問，但通過層層的uplink口，會導致潛在的、而且非常明顯的性能衰減。三層網路結構的原始設計更會加劇這種性能衰減，由於生成樹協定會防止冗餘鏈路存在環路，雙上行鏈路接入交換機只能使用一個指定的網路接口連結。

圖2：n-s網路簡化圖。數據傳輸模式

雖然增大內部交換層的頻寬有助於改善三層網路結構的傳輸阻塞，但這樣受益的只是一個節點。E-W模式中主機之間的的數據傳輸並非同一時間只是存在兩個節點之間。相反，三層網路結構數據中心中的主機之間在任何時間都有數據傳輸的。因此，三層網路結構增加頻寬這種高成本低效率的投資只是治標不治本。

點評

從二層交換技術的網路架構調整到三層交換技術的網路架構，網路的最佳化效果明顯，配之以網管軟體，網路的安全性和可防護性大為提高。通過合理配置核心交換機，充分發揮了核心交換機的硬體性能，調整核心交換機在頻寬、網路流量處理能力位置結構，具備良好的擴展性，根據業務需求劃分VLAN，控制廣播範圍，抑制廣播風暴，提高了區域網路的整體性能和安全性。整個網路可靠性得到加強，核心交換機採用雙機熱備份、負載平衡方式，即兩台核心交換機正常情況下都參與工作，當其中的任何一台發生故障時，另外一台可以自動、無縫地接管它的工作，這對網路管理員、用戶來說都是透明的，無需人工干預故障切換。提高網路對突發事故的自動容錯能力，最小化網路的失效時間。而網路的擴展能力滿足了網咖今後一段時間內對網路發展的需求，支持了大型網咖在今後拓展與網路變遷的需求。