图解服务器端网络架构-网络层L3

数据链路层只是将同一网段中的节点连接起来，而网络层将不同的网段连接起来。

假如我们要连接国外的Web服务器，由于网段不同，在数据链路层这个层面是根本无法连接起来的，而网络层群能将数据链路层中能够的一个个小网段拼接成一个大网络。

有些IP地址已近被系统占用了，其中三种常用于网络设计和故障排除，它们分别是网络地址，广播地址，环回地址。

网络地址：是指主机部分的IP地址位都是0的IP地址，代表了网络本身。

例如，针对IP地址192.168.1.1设置的子网掩码时255.255.255.0，那么192.168.1.0就是网络地址。

广播地址：指主机部分的IP地址位都是1的IP地址，代表了同一网段中的所有节点。

例如，如果针对192.168.1.1设置的子网掩码时255.255.255.0，那么192.168.1.255就是广播地址。

路由器和L3(网络层)交换机是工具L3中的IP地执信息转发数据包的。对数据包的转发目的地进行切换的过程叫做路由选择。

L3交换机和路由器是通过路由表对IP数据包进行路由选择的。

路由表由“目的网段””下一跳“”路由协议“”度量值“等多种信息构成，它告诉我们将数据包转发给哪个IP地址就能抵达目的网段。其中，最重要的信息是”目的网段“和”下一跳“。

假设有如下设置的两个节点，它们是双向通信的。

MAC地址是物理地址，仅在同一网段中有效，因此，每当要跨越网段——也就是需要跨越路由器时——都必须更换MAC地址才行，ARP能解决这个目的MAC地址的更换问题。

三层网络架构是采用层次化架构的三层网络。

三层网络架构设计的网络有三个层次：核心层（网络的高速交换主干）、汇聚层（提供基于策略的连接）、接入层 （将工作站接入网络）。

扩展资料：

三层网络结构短板

1、不断地改变的三层网络结构数据中心网络传输模式。

2、网络收敛：三层网络结构中，同一个物理网络中的储存网络和通信网络，主机和阵列之间的数据传输通过储存网络来传输，在逻辑拓扑上就像是直接连接的一样

3、虚拟化：将物理客户端向虚拟客户端转化，虚拟化服务器是未来发展的主流和趋势，它使得三层网络结构的网络节点的移动变得非常简单。

4、如果三层网络结构上主机需要通过高速带宽相互访问，但通过层层的uplink口，会导致潜在的、而且非常明显的性能衰减。三层网络结构的原始设计更会加剧这种性能衰减，由于生成树协议会防止冗余链路存在环路，双上行链路接入交换机只能使用一个指定的网络接口链接。

5、横向网络（east-west）在纵向设计的三层网络结构中传输数据会带有传输的瓶颈，因为数据经过了许多不必要的节点（如路由和交换机等设备）。

参考资料来源：百度百科-三层网络结构

网络拓扑图就是指用传输媒体互联各种各样机器设备的物理布局，即哪种方法把互联网中的电子计算机等机器设备相互连接。拓扑绘画出云端服务器、服务中心的互联网配备和相互之间的联接。互联网的拓扑结构有很多种多样，关键有星形构造、环型构造、总线

网络拓扑图往往是由网络拓扑图软件绘制，网络拓扑图软件可以让使用者方便地对网络拓扑图进行添加，修改、保存、复制等操作。这些事情如果是由手工绘制来操作的话，会麻烦许多。但对于网络拓扑图软件来说，都不是问题。另外对于有条件上网的使用者来说，以软件形式存在的网络拓扑图无疑能够更方便地与他人共享。

星型拓扑结构

星型结构是最古老的一种连接方式，大家每天都使用的电话属于这种结构。星型结构是指各工作站以星型方式连接成网。网络有中央节点，其他节点（工作站、服务器）都与中央节点直接相连，这种结构以中央节点为中心，因此又称为集中式网络。

这种结构便于集中控制，因为端用户之间的通信必须经过中心站。由于这一特点，也带来了易于维护和安全等优点。端用户设备因为故障而停机时也不会影响其它端用户间的通信。同时它的网络延迟时间较小，传输误差较低。但这种结构非常不利的一点是，中心系统必须具有极高的可靠性，因为中心系统一旦损坏，整个系统便趋于瘫痪。对此中心系统通常采用双机热备份，以提高系统的可靠性。

环型网络拓扑结构

环型结构在LAN中使用较多。这种结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户，直到将所有的端用户连成环型。数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输，信息从一个节点传到另一个节点。这种结构显而易见消除了端用户通信时对中心系统的依赖性。

环行结构的特点是：每个端用户都与两个相临的端用户相连，因而存在着点到点链路，但总是以单向方式操作，于是便有上游端用户和下游端用户之称；信息流在网中是沿着固定方向流动的，两个节点仅有一条道路，故简化了路径选择的控制；环路上各节点都是自举控制，故控制软件简单；由于信息源在环路中是串行地穿过各个节点，当环中节点过多时，势必影响信息传输速率，使网络的响应时间延长；环路是封闭的，不便于扩充；可靠性低，一个节点故障，将会造成全网瘫痪；维护难，对分支节点故障定位较难。

总线拓扑结构

总线结构是使用同一媒体或电缆连接所有端用户的一种方式，也就是说，连接端用户的物理媒体由所有设备共享，各工作站地位平等，无中心节点控制，公用总线上的信息多以基带形式串行传递，其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散，如同广播电台发射的信息一样，因此又称广播式计算机网络。各节点在接受信息时都进行地址检查，看是否与自己的工作站地址相符，相符则接收网上的信息。

使用这种结构必须解决的一个问题是确保端用户使用媒体发送数据时不能出现冲突。在点到点链路配置时，这是相当简单的。如果这条链路是半双工操作，只需使用很简单的机制便可保证两个端用户轮流工作。在一点到多点方式中，对线路的访问依靠控制端的探询来确定。然而，在LAN环境下，由于所有数据站都是平等的，不能采取上述机制。对此，研究了一种在总线共享型网络使用的媒体访问方法：带有碰撞检测的载波侦听多路访问，英文缩写成CSMA/CD。

这种结构具有费用低、数据端用户入网灵活、站点或某个端用户失效不影响其它站点或端用户通信的优点。缺点是一次仅能一个端用户发送数据，其它端用户必须等待到获得发送权；媒体访问获取机制较复杂；维护难，分支节点故障查找难。尽管有上述一些缺点，但由于布线要求简单，扩充容易，端用户失效、增删不影响全网工作，所以是LAN技术中使用最普遍的一种。

分布式拓扑结构

分布式结构的网络是将分布在不同地点的计算机通过线路互连起来的一种网络形式。

分布式结构的网络具有如下特点：由于采用分散控制，即使整个网络中的某个局部出现故障，也不会影响全网的操作，因而具有很高的可靠性；网中的路径选择最短路径算法，故网上延迟时间少，传输速率高，但控制复杂；各个节点间均可以直接建立数据链路，信息流程最短；便于全网范围内的资源共享。缺点为连接线路用电缆长，造价高；网络管理软件复杂；报文分组交换、路径选择、流向控制复杂；在一般局域网中不采用这种结构。

树型拓扑结构

树型结构是分级的集中控制式网络，与星型相比，它的通信线路总长度短，成本较低，节点易于扩充，寻找路径比较方便，但除了叶节点及其相连的线路外，任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响。

网状拓扑结构

在网状拓扑结构中，网络的每台设备之间均有点到点的链路连接，这种连接不经济，只有每个站点都要频繁发送信息时才使用这种方法。它的安装也复杂，但系统可靠性高，容错能力强。有时也称为分布式结构。

蜂窝拓扑结构

蜂窝拓扑结构是无线局域网中常用的结构。它以无线传输介质（微波、卫星、红外等）点到点和多点传输为特征，是一种无线网，适用于城市网、校园网、企业网。

混合拓扑结构

混合拓扑结构是由星型结构或环型结构和总线型结构结合在一起的网络结构，这样的拓扑结构更能满足较大网络的拓展，解决星型网络在传输距离上的局限，而同时又解决了总线型网络在连接用户数量上的限制。

混合拓扑的优点：应用相当广泛，它解决了星型和总线型拓扑结构的不足，满足了大公司组网的实际需求。扩展相当灵活。速度较快：因为其骨干网采用高速的同轴电缆或光缆，所以整个网络在速度上应不受太多的限制。缺点是：由于仍采用广播式的消息传送方式，所以在总线长度和节点数量上也会受到限制。同样具有总线型网络结构的网络速率会随着用户的增多而下降的弱点。较难维护，这主要受到总线型网络拓扑结构的制约，如果总线断，则整个网络也就瘫痪了。

创建网络拓扑图的方式有很多，若选择在线绘制网络拓扑图，推荐使用在线制图网站： freedgo Design。 freedgo Design ，其访问地址为: https://www.freedgo.com 。freedgo design 在线制图网站是一款多类型的图形图表设计软件，软件内容自带丰富的几何图形模板，可以用于绘制专业的网络拓扑图，泳道图、影响图、SDL图、审批图、会计网络拓扑图等，提供丰富的网络图例子，上手更轻松

在具体的网络拓扑图中需要把业务逻辑分解成更小、更具体的步骤。 然后，考虑流程中任何可能的异常，如果是，为备选路径添加决策节点。

继续重复这个过程，直到你达到了每个人都能完全理解的简单步骤。

现在，一起开看如何使用Freedgo Design制好看的网络拓扑图。

步骤一：

访问 https://www.freedgo.com ,先注册一个用户，注册成功后，登录到 首页

步骤二：

访问 https://www.freedgo.com/draw_index.html ,进入制图页面，或者从 首页 页面 顶部菜单点击开始制作。

进入制图页面后 点击 文件 ->从类型中新建 ->网络架构 ->网络图

或者点击图例，在图例中找到 网络架构 ->网络图，选择一个类似的图例进行改动

步骤三：

从左侧符号栏拖拽合适的几何图形至画布，松手后，椭圆图形就被固定画布上，双击几何图形，还可输入文字。当鼠标放置在图形上时，

图形四周会显示“小三角形”，是为了方便用户点击后能够快速生成新的图形。

步骤四：

软件提供多种连接样式，在该网络拓扑图中，可以选择普通的直角连接线。在连接线上，还可以输入文字做进一步的说明。

步骤五：

网络拓扑图制作工具拥有一套功能丰富的样式，用户可以对封闭图形进行单色填充、渐变填充、文本大小位置颜色调整。经过图案填充的网络拓扑图，颜值提升了不少。

步骤六：

按照绘图要求，一步一步的地完成网络拓扑图的绘制。最终完成了整幅的绘制任务。

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