Den ultimata guiden för nätverksdesign

När du har ett nätverk på plats är din huvuduppgift som nätverksansvarig att behålla dess kapacitet. Detta är främst en fråga om att lägga till mer hårdvara för att tillgodose mer bandbreddefterfrågan och fler slutpunkter för personal. Du kan dock bara uppnå denna utvidgning på ett ordnat sätt om du har en designram på plats.

När du skapar ett nytt nätverk har du fördelen med ett rent ark som ger dig möjlighet att designa en tjänst som enkelt kan utökas. Så om du tar över ett dåligt planerat nätverk kan det vara en bra idé att designa systemet från grunden och sedan flytta de befintliga resurserna så att de passar in i din planerade layout.

I den här guiden kommer du att läsa om ett system för att skapa en design som ger dig layouten för ett nytt nätverk. Det kan också tillämpas på befintliga nätverk för att få dem bättre prestanda. Schemat i den här guiden följer systemet som rekommenderas i kursen för Cisco Certified Network Associate examen (CCNA). Så även om du inte troligtvis kommer att få ansvaret för att skapa en nätverksdesign just nu, bör tipsen i den här guiden åtminstone hjälpa dig att klara dina CCNA-tentor.

Läs vidare för den ultimata guiden för nätverksdesign!

Designmetodik

I slutändan existerar nätverk enbart för att tillgodose en organisations behov. Naturligtvis har varje företag, välgörenhet eller förening unika krav i sitt nätverk att beakta. Till exempel hårdvaru- och driftsapplikationer som du behöver för att skapa ett nätverk för en online företag skiljer sig från utrustningen som du behöver för affärsstöd för en tegel och murbruk företag.

När du funderar på nätverksdesign behöver du inte oroa dig från början med uppgiften att sammanställa en hårdvarukravlista. Det kommer senare. Just nu fokuserar vi på designen av nätverket och inte implementeringen av den designen. Zooma ut till en ytterligare nivå av abstraktion, i början av en designövning, är vi inte ens bekymrade över utformningen av nätverket eller ens dess syfte. Först bör du fokusera på den metod som du kommer att följa för att utforma nätverket.

Arbeta för att skapa en ram som definierar ett nätverk och som kommer att tillgodose organisationen när som helst i framtiden, inte bara dess omedelbara behov. CCNA-riktlinjerna rekommenderar att man tar en top-down-strategi.

Uppifrån och ner-strategi

Att få uppgiften att skapa ett nätverk från grunden kan vara en skrämmande upplevelse. Frågan är var börjar du? Det ovanifrån och ner-svaret på den frågan är att skapa en hierarki av mål och sedan lista de uppgifter som måste uppnås för att uppnå varje mål. När planen är klar kommer du att gå in i en kritisk sökanalys för att beställa uppgifter så att du kan nå målet på kortast möjliga tid.

När du vet vilka uppgifter som måste startas först och vilka uppgifter som kan utföras parallellt kommer du att kunna planera resursbehov. Dessa ger dig möjligheten att få rätt experter på plats vid rätt tidpunkt och få dem att arbeta så snabbt som möjligt för att minska kostnaderna. Du kommer också att kunna skriva upp ett lagerbehov så att du vet när du behöver ha utrustning tillgänglig.

I ovanifrån-ner-metoden inträffar överväganden om hårdvaruköp som den sista uppgiften i listan.

Alternativa tillvägagångssätt

Nedifrån och upp är den arbetsmetod som du förmodligen är van vid. Detta är särskilt fallet om du utökar ett befintligt nätverk. I detta scenario är designens utgångspunkt en lista över utrustning. Förutsättningen här är "vad har vi nu och vilken utrustning kommer vi att behöva för att leverera ett utökat nätverk?"

Problemet med en bottom-up-strategi för nätverksdesign är att den bara fokuserar på det omedelbara behovet av att uppfylla ett specifikt affärskrav. Det sätter inte målet i sammanhanget för det bredare nätverket och möjlig framtida expansion. du undersöker bara ett område i nätverket som måste förbättras. Denna förändring kan påverka andra tjänster och påföra kapaciteten i andra områden i nätverkets infrastruktur.

Agile-utvecklingsmodellen verkar vara en bottom-up-metod. Med Agile-utveckling får du en grov uppfattning om hur man uppfyller ett krav, sätter lösningen in placera och justera sedan resultaten när användningsdata kommer in och ger dig verklig kapacitet krav. Smidig utveckling förlitar sig inte på gissningar. I själva verket kan Agile-metodiken endast uppnås inom en ram, och det är top-down-planen som ger ditt nätverksdesign den struktur som möjliggör snabb installation och rekursiva justeringar.

Målkategorier

Det finns tre grundläggande steg i utformningen av ett nätverk:

1. Identifiera nätverkskrav
2. Dokumentera det befintliga nätverket
3. Designa nätverkstopologi och lösningar

I grund och botten måste du veta hur ditt nätverk ska hamna, vad du har nu och hur du kommer att få från det ena till det andra.

Det kan tyckas konstigt att arbeta med att identifiera krav först snarare än att dokumentera det befintliga nätverket. Du kanske tror att det är mer logiskt att börja med vad du har och sedan titta på vad kravet ställer. Denna sekvens av steg skrivs emellertid endast inom ramen för expansionsprojektet. Du bör redan ha en bra plan för ditt nätverk och en inventering av din utrustning som du använder för den dagliga felsökningen. Förekomsten av denna information kommer att göra steg 2 mycket enklare.

Tabula Rasa

När du arbetar med en nätverksdesign är det en distraktion att tänka på vad du redan har. Om du tänker på dessa villkor kommer du i slutändan att tillhandahålla en lösning som liknar ditt befintliga system. Och det är kanske inte den bästa lösningen. Det är bättre att starta designen utan antaganden, annars får du aldrig ett nätverk som är betydligt bättre än det du redan har.

Identifiera nätverkskrav

Utgångspunkten för alla projekt är ett affärsbehov som kommer att anges av en icke-teknisk chef i organisationen. Du kommer antagligen att samarbeta med en affärsprojektledare i utvecklingen av nätverket.

Användarkrav

Du måste få specifikationen för det projicerade som ska skrivas i form av ett mål. Detta mål måste listas:

• Kapacitetskrav: till exempel ge åtkomst till X-antal anställda eller betjäna Y-kunder per dag
• Ändamål: t.ex. programvara som körs över nätverket, poster som ska lagras
• Prestationskrav: t.ex. "acceptabla responstider"
• Platskrav: t.ex. allt på ett kontor eller tillåter åtkomst till fjärrarbetare
• Tidsbegränsningar: t.ex. i slutet av nästa månad
• Budgetbegränsningar: t.ex. det maximala som kan användas för att tillhandahålla den nödvändiga tjänsten

Tekniska krav

De i stort sett angivna användarkraven kan översättas till termer som är meningsfulla för teknisk personal, som vidarebefordrar målsättningarna till specifika kapacitetsfrågor. Detta steg kräver också ytterligare undersökningar om användarens krav. Från detta bör du kunna lista:

• Ny programvara som ska användas
• Lagringslösningar
• Slutenhetstyper: t.ex. stationära datorer, BYOD, WiFi, mobila enheter, skrivare osv
• Antal användare
• Krav på bandbredd

Du bör också kunna ta reda på om de nya kraven kommer att påverka hela nätverket eller bara ett geografiskt område. Till exempel skulle en ny affärspraxis, till exempel att införa en ERP, förmodligen lägga till trafik till varje länk på ett kontornätverk. Tillägget av ny personal i HR-avdelningen skulle bara lägga till trafik till nätverket (som ligger mellan enheterna till ny personal använder för att komma åt nätverket), samt servrar och utrustning som den personalen kommer att behöva tillgång till.

Målavtal

Så du har användarkraven dokumenterade och en grov beskrivning av IT-tjänsterna som borde uppnå dessa mål. Skriv sedan projektets mål in i ett dokument och få användarhanteraren att skriva av det innan du fortsätter.

Spara nya krav för framtida projekt

När du har ett målavtal har du fastställt parametrarna för projektet och du kan undvika att extra krav läggs till. Nya krav kommer naturligtvis att uppstå när projektet fortskrider. Dessa bör emellertid noteras och sättas upp som mål som ska beaktas för ett uppföljningsprojekt, och inte tillåtas att försena eller avleda arbetsinsatsen för det aktuella projektet.

Skapandet eller utbyggnaden av ett nätverk är oundvikligen kopplat till programvarans och databehandlingskraven i organisationen. Men överväganden av programköp och serverkapacitet bör delas upp som separata mål.

Ta bort vaga språk från dina mål

I denna guide fokuserar vi bara på planeringen för nätverksdesign. Målavtalet bör därför skrivas efter användarhanteraren har redan utvärderat programvarealternativ och bildat ett tydligt bemanningskrav för verksamheten.

Skriv exakta siffror i målet där det är möjligt, eftersom vaghet över prestandamål är oundviklig när man kommunicerar med icke-teknisk personal. Emellertid bör antalet användare som förväntas läggas till nätverket, antalet och typen av slutpunkter och antalet besökare som förväntas till en webbplats tydligt anges.

Om du inte skärper upp ditt målavtal kommer användarhanteraren att använda vaga mål som en bakdörr för att utöka projektet. Och sedan måste du svara på frågor om varför du inte kunde hålla dig till din överenskomna budget och leveransplan.

Dokumentera det befintliga nätverket

Förhoppningsvis har du effektiv nätverkshanteringsprogramvara redan på plats. Det verktyget kan ge dig en statusrapport om nätverkets nuvarande prestanda. Om du skapar ett nytt nätverk är nätverkets nuvarande prestanda inte tillämplig - du måste bara hoppa över det här steget.

Ta lager av utrustning på plats

Eftersom du borde kunna samla in kapaciteten för alla enheter och kablar i nätverket från nätverksmonitorn, är det inte slöseri med att ta med en undersökning av all utrustning i nätverket. De geografiska kraven i ditt målavtal bör dock göra det möjligt för dig att begränsa omfattningen av planeringsövningen. Om du till exempel kör ett WAN lägger du till tio nya slutpunkter till en webbplats. Din konsekvensanalys kan rimligen begränsas till nätverksutrustning och kabel på webbplatsen där utvidgningen ska ske. Om dessa slutpunkter kommer att användas för att kommunicera med en fjärrserver, är internetlänken till den servern också relevant för projektet.

Map Out Network Topology

Ta en kopia av din befintliga nätverkstopologi, antingen digitalt eller fysiskt, och markera en kontur runt den del av nätverket som kommer att påverkas av förändringen. Skapa en lista över enheter och länkar i det begränsade området. Notera för varje element i nätverket:

• Enhetens bandbreddskapacitet
• Genomsnittlig nuvarande bandbreddefterfrågan
• Höga efterfrågan på bandbredd

Notera dessa ytterligare faktorer för varje switch på ditt nätverk:

• Aktuellt antal upptagna hamnar
• Aktuella anslutningar till angränsande enheter
• Aktuella anslutningar till slutpunkter
• Antal tillgängliga portar

Markera på nätverkskartan platsen för all ny utrustning, t.ex. de stationära datorerna, och testa sedan rutter mellan den närmaste växeln till den sannolika destinationen för den nya trafiken som projektet kommer att göra generera. För varje identifierad rutt, rita ut sökvägen med kabel- och nätverksenheter i följd. Notera det lägsta kapacitetselementet i varje rutt och registrera sedan genomsnittet och toppbehovet på den rutten, både länk-för-länk och ände till slut.

Designlager

När du är i designfasen för ditt projekt måste du undersöka de nya kraven och om din befintliga utrustning och layout kommer att bidra till att leverera målet. CCNA-kursen delar upp nätverksdesign i tre lager:

• Kärna
• Distribution
• Tillgång

Var och en av dessa lager kräver olika designöverväganden:

Överväganden om kärnlagerdesign

Kärnlagret är nätverksskelettet. När du planerar denna aspekt av ditt nätverk undersöker du den fysiska utrustning du behöver. Kom ihåg att ställa in omfattningen av Core lagers beräkningen till den del av nätverket som kommer att påverkas av projektet. Du kommer att fokusera på kraven för:

• Routrar och switchar
• Lastbalansering
• Ruttredundans
• Krav på höghastighetslänkar
• Optimala routingsprotokoll

På internet måste varje router implementera Border Gateway-protokollet. Men inom gränserna för ditt privata nätverk har du många fler alternativ och kan välja vilket routingsprotokoll som bäst passar ditt nätverksändamål.

Kravet på lastbalansering och överväganden av routing är beroende av varandra. Till exempel begränsar Spanning Tree Protocol routingsalternativ till bara en sökväg och tillåter dig inte att dela trafik. Försök att bygga i vägredundans för att täcka för misslyckande av huvudvägen.

Överväg att genomföra:

• Förbättrad inre gateway routing protokoll
• Öppna Shortest Path First Protocol

Krav på hårdvara

Undersök hårdvarukraven för ditt valda protokoll. Du kan till exempel behöva använda routrar i nätverket där du vanligtvis kan installera switchar. Prioritera utrustning som har felaktiga funktioner, till exempel extrahanteringsmoduler, dubbla supportkomponenter (strömförsörjning och fläktar) och en chassibaserad design som gör det enklare att samarbeta duplicerad utrustning.

Nätverks topologi

Nästa problem att överväga är nätverkstopologin. Bör du överväga alternativ för helmask och delvis nät? Topologin som du väljer beror på storleken på ditt nätverk, antalet redundanta länkar som du bygger in och ditt val av routningsprotokoll.

Överväganden för distributionslager

Distributionslagret undersöker gränserna mellan system. Detta inkluderar interaktionen mellan ditt nätverk och omvärlden, eller mellan det område i nätverket som övervägs och resten av nätverket. Gränsförhållandena som omfattas av distributionsskiktet inkluderar också interaktioner mellan Access-lagret och Core-lagret.

Eftersom detta lager handlar om gränserna för ditt nätverk, fokuserar det på routrar snarare än switchar. Du kommer att överväga inflöden och utflöden av trafik som din Core lager-design måste hantera. Fokusera på dessa faktorer:

• Trafikfiltrering
• Åtkomstkontroll
• Rutt sammanfattning
• Kärnskydd
• Inter-VLAN-trafik

Forma trafik

I det här lagret kommer du att titta på möjliga trafikformande åtgärder, till exempel prioritering och kö i nätverkets gräns.

• Tänk på hur anläggningarna i nätverkstopologin kan förbättras genom att dirigera överväganden för att ge vissa noder snabbare åtkomst till viktiga tjänster, till exempel applikationsserver eller lagring. Överväg trunking och lastbalansering med QoS-taggning för att få specifika användare bättre prestanda från sina viktiga applikationer.
• Om du har en webbserver och använder en gren av nätverket isolerat från ditt kontorsystem, skulle interaktionen mellan dessa zoner tilldelas distributionslagret. Överväg att installera utrustningskluster och lastbalansering vid gateway i resurser som är vända mot utsidan. Använd resursredundans för kritiskt viktiga åtkomstvägar.
• Överväg åtkomstkontrollistor (ACL) för att filtrera trafik från internet eller en DMZ till ditt kärnnätverk.

Rekommenderade routingprotokoll

Cisco rekommenderar ett par fler routingsmetoder för distributionslagret än för Core-lagret. Överväga:

• Förbättrad inre gateway routing protokoll
• Öppna Shortest Path First Protocol
• Routing Information Protocol version 2
• Intermediär System-till-Intermediate System Protocol

Dessa protokoll inkluderar alla procedurer för ruttöversikt, vilket är ett viktigt nätverksoptimeringselement som krävs i distributionsskiktet. Du bör särskilt undvika klassiska rutningsmetoder för distributionslagret. Dessa kommer att ange enskilda rutter för all trafik, vilket är ineffektivt när du matar in trafik i nätverket och inte får ut det mesta av dina undernätningsinsatser.

Överväganden om åtkomstlager

Medan distributionsskiktet ser på hur trafiken matas in från andra nätverk, är Access-lagret avsett hur användarens slutpunkter ansluts till kärnnätverket. I det här sista lagret har du redan planerat Core-nätverket och distributionslagren. När du hanterar slutpunkter behöver du inte vara bekymrad över hur trafik från en slutpunkt kommer att korsa kärnnätverket, ut genom en router och över internet till fjärrresurser. Du behöver bara undersöka hur användarnas typ och plats kommer att påverka kärnverksamhetens nätverkstrafik.

Eftersom användarapparater överträffar alla andra typer av utrustning i ett kontorsnätverk, kan detta avsnitt vara den viktigaste delen av designen. Men för små, internetbaserade företag kanske du inte har mycket arbete att göra i Access-lagret. När molntjänster och telekommunikation blir vanligare blir begreppen slutpunkter mindre viktiga.

Resursintensiva applikationer

I det här lagret kommer du att undersöka utrustningen i dina kabelskåp och deras platser. De mest kritiska applikationerna som kommer att behöva mycket uppmärksamhet i Access-lagret är interaktiva verktyg som kör över VLAN-röst- och videotjänster. Här måste du implementera QoS-taggning för att hålla din VLAN-trafik åtskild från ditt datanätverk. Du måste också överväga att prioritera dessa typer av trafik, eftersom leveranshastigheten är avgörande för deras funktionalitet.

Virtualizations

Virtualisering är också ansvaret för Access-lagret. CCNA-riktlinjerna nämner dock denna teknik endast i korthet. Om du studerar överväganden för nätverksdesign för en verklig implementering kommer du att spendera mycket mer tid på att undersöka dina virtualiseringskrav än dig kommer att spendera på dina VLAN. Men om du studerar för CCNA-tentor, fokusera mer på att lära känna VLAN-frågor eftersom de kommer upp i tentamen mer än virtualizations.

Mobil enheter

Trådlös utrustning bör beaktas i Access-lagret och hanteringen av mobila enheter är också en viktig faktor i detta lager. Du måste undersöka hanteringsprogramvara för mobilenheter och bestämma om du ska uppmuntra användaren till anställdas ägda enheter eller leverera alla mobila enheter.

Nätverksdesignfaktorer

I slutändan måste du lägga till nätverkshanteringsprogramvara när du utformar ditt nätverk. Överväga rekommendationerna i Beroendeframkallande tips granskning av programvara för nätverkshantering som riktlinje.

Följer du en annan metod för nätverksdesign? Har du gått igenom CCNA-examina och sedan implementerat trelagsmodellen i en verklig nätverksdesign? Lämna ett meddelande i kommentarerna nedan och dela dina erfarenheter.