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网络工程师入门/课时/综合练习
RawBlame
课时目录12 节

网络工程师入门

  1. 01网络工程师是什么
  2. 02OSI 与 TCP/IP
  3. 03IP 寻址与子网
  4. 04网络设备
  5. 05路由协议
  6. 06交换与二层
  7. 07无线网络
  8. 08网络安全
  9. 09云网络与自动化
  10. 10排障与可观测
  11. 11认证与学习路径
  12. 12综合练习

综合练习

三层网络设计 + 子网划分演练。

40 分钟

综合实战:设计一套三层网络

这一课你将能做到

  1. 独立完成一套「接入—核心—出口」三层网络设计:编址、VLAN、路由、安全
  2. 用验证清单逐项自测设计正确性,产出可交付的设计文档
  3. 把设计映射到云上等价物,一条链路讲清传统与云的对应

为什么要学

学了十一课的概念,最后一课做缝合。真实工作里没有人给你拆好的题目,只有「公司要上线新业务,网络方案你来出」。这道综合题会用到前面所有概念;做完它,你就有了面试作品集的第一页。

先建立图像(要设计的拓扑)

                      Internet
                          │
                   ┌──────┴──────┐
                   │  出口防火墙   │  NAT + 边界策略
                   └──────┬──────┘
                          │
                   ┌──────┴──────┐  双机热备(VRRP/HSRP)
                   │ 核心交换机x2  │  VLAN 间路由(SVI)
                   └──┬───────┬──┘
             ┌────────┘       └────────┐
        ┌────┴─────┐             ┌────┴─────┐
        │ 接入SW-A  │             │ 接入SW-B  │  楼层接入
        └─┬──┬──┬──┘             └─┬──┬──┬──┘
         PC  PC  AP               PC  AP  打印机
                          │
                   ┌──────┴──────┐
                   │ 服务器区 SW   │  Nginx / K8s / MySQL
                   └─────────────┘

 需求单:
  - 办公 120 人、访客 WiFi、服务器区 20 台(K8s 集群 6 节点)
  - 访客只能上外网;办公可访问服务器区 443/22;数据库只接受 K8s 节点访问

跟着做

步骤 1:编址规划(先总后分,留扩展位)

内网总段:10.0.0.0/16
  10.0.1.0/24   办公区(VLAN 10,够 254 台)
  10.0.2.0/24   访客(VLAN 20,只出不进)
  10.0.3.0/24   服务器-入口(VLAN 30,Nginx/LB)
  10.0.4.0/24   K8s 节点(VLAN 40)
  10.0.5.0/24   数据层(VLAN 50,MySQL/Redis)
  10.0.255.0/24 拆 /30 给设备互联与管理
原则:/24 对齐好记,按功能不按人分,每类预留翻倍空间。

步骤 2:VLAN 与网关(三层交换 SVI)

VLAN 10 name OFFICE  SVI 10.0.1.254/24(核心双机 VRRP 提供 VIP)
VLAN 20 name GUEST   SVI 10.0.2.254/24
VLAN 30 name WEB     SVI 10.0.3.254/24
VLAN 40 name K8S     SVI 10.0.4.254/24
VLAN 50 name DATA    SVI 10.0.5.254/24
接入口:PC/AP 全部 access 口;交换机互联与多 VLAN 服务器走 trunk

步骤 3:路由与出口

核心 → 防火墙:默认路由 0.0.0.0/0 → 防火墙内口
防火墙 → 核心:回程静态路由 10.0.0.0/16 → 核心 VRRP 地址
(规模再大就上 OSPF:核心做 area 0,防火墙引默认路由)
防火墙 NAT:内网 10.0.0.0/16 → 公网 IP(PAT)

步骤 4:安全策略(防火墙白名单矩阵)

源区域          目标           端口          动作
GUEST(20)  →  10.0.0.0/8     任意          拒绝(放最前)
GUEST(20)  →  Internet       80/443        允许
OFFICE(10) →  WEB(30)        443/22        允许
K8S(40)    →  DATA(50)       3306/6379     允许
DATA(50)   →  任意            任意          拒绝(禁主动外联)
Internet   →  Nginx VIP      443           允许
Internet   →  任意            22            仅办公网段允许
最后一行:默认拒绝

步骤 5:验证清单(逐项执行)

# VLAN10 办公 PC 上:
ping 10.0.1.254          # 网关
ping 10.0.3.10           # 跨 VLAN 到 Nginx(应通)
curl -k https://10.0.3.10     # 应用层通
# 访客 SSID 的终端上:
ping 10.0.3.10           # 应不通(策略拦截)
curl -sI https://www.baidu.com | head -1   # 应 200(只准出网)
# MySQL 服务器上:
ss -tlnp | grep 3306     # 监听
sudo iptables -L INPUT -n   # 白名单只有 K8s 节点网段
# 出口防火墙上:
show nat translations    # NAT 转换表在增长

全部符合预期 → 交付四件套:拓扑图、编址表、策略矩阵、验证记录。

步骤 6:映射到云上等价物

本设计云上对应
核心交换 / 三层VPC + 子网路由表(local 路由)
VLAN子网(云上以子网为隔离单元)
防火墙策略安全组(实例级)+ 网络 ACL(子网级)
NAT 出网NAT 网关
Nginx 入口SLB/ALB + 健康检查
K8s 网络容器网络插件 + NetworkPolicy

同一套需求在云上:建 VPC(10.0.0.0/16) → 5 个子网 → 公私两张路由表 → 安全组矩阵 → NAT 网关 → ALB。概念零迁移,只是配置入口变了。

讲清楚要点

  1. 设计顺序:需求 → 编址 → VLAN → 网关 → 路由 → 安全 → 验证;倒着做必返工,编址是所有后续的地基。
  2. 编址三原则:按功能分段、/24 对齐、留倍扩展;访客与数据层务必独立网段,策略才有的放矢。
  3. 策略矩阵四列表述:源区域 → 目标区域 → 端口 → 动作;默认拒绝永远写在最后一行,评审一眼见底。
  4. 可靠性下限:双核心 + VRRP/HSRP、接入双上联 + 聚合;出口双线是预算允许时的第一优先级。
  5. 可交付物不是「口头讲明白」:拓扑图、编址表、策略矩阵、验证记录四件套——面试与投产都看这四样。

你可能会懵的地方

  • 为什么不用一个大网段全搞定? 广播域过大(ARP 泛洪、故障域大)、策略无法按段收口、地址不可审计;分网段是策略与稳定性的前提。

  • VLAN 间互访的网关放核心还是防火墙? 流量大的内部互访放核心(SVI 硬件转发);需要强管控的区间(访客、数据层)把路径引到防火墙——按「信任差」决定谁当网关。

  • K8s 节点要单独规划网段吗? 要。节点网段、Pod CIDR、Service CIDR 三套编址都要写进设计;云上用云 CNI 落 VPC,自建要规划路由或 overlay 方案。

  • 服务器双网卡怎么接更稳? 跨两台核心各上一条做聚合或主备;同 VLAN 双上联必须防环(聚合或 STP),不是「插两条就翻倍」。

  • 访客网络怎么保证真隔离? 独立 SSID + 独立 VLAN + 防火墙只放出站 80/443 + AP 侧终端隔离,四层缺一不可。

错法对照

错法问题正解
先配设备再想编址改一处动全身先出编址表评审,再动配置
访客和办公同网段不同 SSID隔离形同虚设SSID-VLAN-策略三层绑定
数据库允许全内网访问内网横向移动畅通白名单到「网段 + 端口」粒度
核心到防火墙只留一条链路单点,出口全断双链路 + 动态路由或双机热备
设计完不做验证清单上线即翻车每条策略配一条验证命令

卡点急救

  1. 跨 VLAN 不通:查 PC 网关是否指向 SVI/VRRP VIP,再查 SVI 是否 up、VLAN 是否在 trunk 放行列表。
  2. 访客能访问内网:策略顺序错了——「拒绝到 10/8」必须放在放行 80/443 之前。
  3. K8s 节点连不上数据库:安全组双向、数据子网 ACL、数据库 bind-address 与白名单三处逐查。

面试常问

  • 给你 200 人公司设计网络,从哪开始? 需求清单(人数 / 应用 / 合规)→ 编址(分段留余)→ VLAN 与网关 → 路由与出口 → 安全矩阵 → 验证方案。条理比答案本身重要。

  • 你的设计怎么保证单点故障不致瘫? 逐层答冗余:出口双线、防火墙双机、核心双机 + VRRP、接入双上联、服务器双网卡;再答各层故障切换的收敛时间预期。

  • 上云后这套设计怎么变? VLAN → 子网、SVI → local 路由、防火墙 → 安全组 / ACL / NAT 网关、Nginx → ALB;设计思维不变,配置载体变。

自测三问

  1. 编址为什么「先总后分」?直接从 /30 开始抠会怎样?
  2. 哪些区域之间必须经过防火墙,哪些可以纯三层互通?
  3. 你的验证清单覆盖了「正向通、反向禁、应用层」三个维度吗?

小结一句话

网络设计 = 把需求翻译成「编址 + VLAN + 路由 + 策略」四张表,再用验证清单证明它成立。

延伸

  • Cisco Design Zone:企业园区网设计指南
  • 课程完结:回到 /roadmaps/network-engineer 勾掉全部节点,把本课四件套放进你的作品集仓库。
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