四級網(wǎng)絡工程師2.ppt

第2章網(wǎng)絡的總體規(guī)劃與設計 本章要點 2 1中小型網(wǎng)絡系統(tǒng)的基本結構2 2用戶需求與網(wǎng)絡應用需求調研2 3需求分析2 4方案設計 2 1中小型網(wǎng)絡系統(tǒng)的基本結構 圖2 1基于網(wǎng)絡的中小型信息系統(tǒng)的結構示意圖 2 1 1網(wǎng)絡的運行環(huán)境要求 網(wǎng)絡的運行環(huán)境即整個網(wǎng)絡系統(tǒng)運行時放置網(wǎng)絡硬件設備的環(huán)境要求以及網(wǎng)絡電源供應所需要的良好安全穩(wěn)定的供電系統(tǒng) 它是保障系統(tǒng)安全 可靠與穩(wěn)定運行所必需的基本設備 網(wǎng)絡硬件如路由器 交換機 服務器等所放置的場所 一般將這些硬件系統(tǒng)都放置在建筑樓房中的機房或是設備間 配線間 關鍵的網(wǎng)絡設備對供電系統(tǒng)的要求是很嚴格的 一般是用專門的供電系統(tǒng) 因為它具有較好的穩(wěn)壓同時帶有備用電源與供電智能管理 2 1 2網(wǎng)絡的設施及操作系統(tǒng) 1 網(wǎng)絡的設施網(wǎng)絡的設施包括合適結構化布線系統(tǒng) 城域網(wǎng)主干光纜系統(tǒng) 廣域傳輸線路 微波通信與衛(wèi)星通信系統(tǒng)等基礎設施 同時還有路由器 交換機 網(wǎng)關 網(wǎng)橋 集線器 網(wǎng)卡 Modem以及遠程通信服務器等設備 2 操作系統(tǒng)網(wǎng)絡操作系統(tǒng)作為網(wǎng)絡用戶和計算機之間的接口 通常具有復雜性 并行性 高效性和安全性等特點 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的功能如下 1 操作系統(tǒng)在同一時間能夠在不同的內存內間運行不同的應用程序 2 操作系統(tǒng)擁有較大的物理內存使應用程序能夠更好的運行 3 操作系統(tǒng)可同時支持多個CPU 這樣可以減少程序處理時間以提高操作系統(tǒng)性能 4 操作系統(tǒng)能夠與多臺計算機構成一個虛擬系統(tǒng)以滿足大量用戶同時訪問時的需要 5 操作系統(tǒng)能夠支持用戶通過遠程對網(wǎng)絡系統(tǒng)進行管理和維護 3 網(wǎng)絡應用軟件及其開發(fā)系統(tǒng)開發(fā)網(wǎng)絡應用軟件的工具各不相同 但都是由兩部分的開發(fā)工具組成 網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫開發(fā)工具和網(wǎng)絡軟件工發(fā)工具 前者包括有Oracle MSSQLServer等 后者主要包括等Java VisualC VisualBasic Delphi等 4 網(wǎng)絡管理系統(tǒng)網(wǎng)絡管理系統(tǒng)是一個軟硬件結合的系統(tǒng) 但它以軟件為主 屬于分布式網(wǎng)絡應用系統(tǒng) 通過某種方式對網(wǎng)絡進行管理 使網(wǎng)絡能正常高效地運行 更加有效的利用網(wǎng)絡中的資源得 5 網(wǎng)絡安全系統(tǒng)網(wǎng)絡安全就是網(wǎng)絡上的信息的安全 是指網(wǎng)絡系統(tǒng)的硬軟件系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)受到保護 不因突然的或者惡意的原因而遭到破壞 更改和泄露 系統(tǒng)連續(xù)可靠正常地運行 并給予持久不中斷的網(wǎng)絡服務 廣義來說 凡是涉及到網(wǎng)絡上信息的保密性 真實性 完整性 可用性和可控性的相關技術和理論都涉及到網(wǎng)絡安全技術 2 1 3網(wǎng)絡系統(tǒng)設計流程 圖2 2為網(wǎng)絡系統(tǒng)設計流程圖 2 2用戶需求與網(wǎng)絡應用需求調研 2 2 1用戶需求以下是進行用戶需求調研的主要內容 1 了解用戶對整個應用系統(tǒng)所期望達成的目標 要對用戶的商業(yè)目標和解決方案的約束進行全面分析 2 了解與研究用戶的行業(yè) 市場 供產商 產品 服務 3 了解客戶的組織結構 4 加強與用戶的溝通 了解用戶對系統(tǒng)的期望以及這個系統(tǒng)所預計實現(xiàn)的目標 表2 1為用戶需求調研表 重點提示 做好用戶需求的調研 對下一步的需求分析起前重要作用 有了足夠的信息 對這個網(wǎng)絡設計的項目才有了充分的準備 才能更好地開展項目的需求分析工作 2 2 2網(wǎng)絡應用需求 要弄清一個網(wǎng)絡的應用需求 應該從如各部門的信息化工作基礎 財力以及對網(wǎng)絡的應用要求和認識程序等方面進行分類調查與研究 重點提示 用戶需求與網(wǎng)絡應用需求調研 應該充分理解用戶業(yè)務活動和用戶信息需求 在調查分析的基礎上 充分考慮需求與約束并對網(wǎng)絡系統(tǒng)組建與信息系統(tǒng)開發(fā)的可能性進行充分地論證 運用系統(tǒng)的概念來進行技術方案的規(guī)劃與設計 根據(jù)工程的時間要求要安排各項工作 同時要求各階段的資料的完整性與規(guī)范性 表2 2網(wǎng)絡應用需求調查表的示例 2 3需求分析 2 3 1網(wǎng)絡系統(tǒng)的結點1 地理位置及建筑環(huán)境調查了解結點的位置 數(shù)量等信息 同時 建筑物的總樓層數(shù)量 樓層結構布局 應在每個樓層中的何處放置設備 樓層主干線以及傳輸?shù)穆酚煞绞蕉家紤]在內 表2 3結點調查示例 2 數(shù)據(jù)的流向確定數(shù)據(jù)流向的主要是指確定數(shù)據(jù)從哪個結點發(fā)出到哪個結點結束以及數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡中所經歷的路徑 3 傳輸?shù)慕橘|考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕橘|也是必不可少的 了解了網(wǎng)絡系統(tǒng)結點的地理分布后 我們應該結合當?shù)鼐€路的實際情況 確定網(wǎng)絡的整體構架并考慮所采用的傳輸介質 網(wǎng)絡設備等 2 3 2網(wǎng)絡應用特點 1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 1 RDBMS 關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 如Oracle MSSQLServer等 它是支持關系模型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 一般由關系數(shù)據(jù)結構 關系操作集合和關系完整性約束三部分組成 它一般是為財務管理 人事管理 OA系統(tǒng)應用等提供后臺的數(shù)據(jù)支持 2 DFS 非結構化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 它指的是字段長度可變的 其各個字段的記錄又可以由重復或不重復的子段所構成的數(shù)據(jù)字 3 公司專用信息管理系統(tǒng)一般是為公司專業(yè)開發(fā)的信息管理系統(tǒng) 如CAD在線設計軟件 產品數(shù)據(jù)管理PDM軟件等 2 常用Internet Intranet業(yè)務電子郵件服務FTP文件傳輸服務IP電話服務網(wǎng)絡視頻會議與在線點播服務電子商務服務公共資源在線查詢服務 2 3 3網(wǎng)絡總體需求分析 通過用戶需求與網(wǎng)絡應用需求的調研 以及網(wǎng)絡系統(tǒng)結點 應用概要等方面的信息 總結出網(wǎng)絡寬帶的要求并提出所要采用的網(wǎng)絡技術 同時提出網(wǎng)絡的分層結構以及核心層 匯聚層與接入層的組合以及使用技術 網(wǎng)絡的撲拓結構來確定網(wǎng)絡的總體需求 2 3 4網(wǎng)絡綜合布線需求分析結構化布線系統(tǒng)它是一個能夠支持用戶選擇語音 數(shù)據(jù) 圖象等應用的電信布線系統(tǒng) 它能夠支持語音 圖像 多媒體信息等數(shù)據(jù)的傳輸 2 3 5網(wǎng)絡可用性與可靠性需求分析 網(wǎng)絡系統(tǒng)的的可用性與可靠性 一般是指準確度 差錯率 響應速度以及無故障運行時間這些方面來評估的 2 3 6網(wǎng)絡安全性需求分析網(wǎng)絡的安全性 主要表現(xiàn)在網(wǎng)絡的穩(wěn)定性 完整性和保密性 2 3 7網(wǎng)絡工程費用估計 網(wǎng)絡工程費用的估計一般包括網(wǎng)絡的基礎設施和研硬件設備 同時也包括進行遠程通信和接入城域網(wǎng)時所租用的線路費以及服務器與客房端設備 當然還包括系統(tǒng)開發(fā) 集成 維護 完善等所支付給技術人員的費用以及用戶培訓的費用 重點提示 網(wǎng)絡需求詳細分析主要包括 網(wǎng)絡總體需求分析 綜合布線需求分析 網(wǎng)絡可用性與可靠性分析 網(wǎng)絡安全性需求以及分析網(wǎng)絡工程造價計算 2 4方案設計 2 4 1網(wǎng)絡系統(tǒng)總體目標與設計原則網(wǎng)絡總體目標的確定是網(wǎng)絡設計方案的第一步 由于情況不同 則網(wǎng)絡系統(tǒng)設計的目標也不同 一般包括功能性 可擴展性 可用性 可靠性 可管理性 安全性與高效率性 網(wǎng)絡設計必須能滿足設計目標中的要求 主要包括先進性與實用性原則 可維護性原則 可擴展性原則 先進性原則 安全保密原則以及經濟性原則 2 4 2網(wǎng)絡拓撲結構設計 一般簡單的星型拓撲只有一個布線間 而主配線設備中有至少一個的交叉連接的接插面板 它是用來連接水平電纜和局域網(wǎng)的交換接口 一個較大型的網(wǎng)絡 網(wǎng)絡進行互聯(lián)且連接的距離大于100m 則需要多于一個的布線間 這多個布線間就建立形成了一個多匯集區(qū) 次級的布線間用垂直的電纜與主配線設備相連 若垂直電纜的長度超過100m則要將其換成多模光纖 這樣就形成了由主配線設備為中心向外以星型結構擴散的可擴展的星型網(wǎng)絡 2 4 3網(wǎng)絡結構設計 圖2 3網(wǎng)絡系統(tǒng)三層結構圖 不同規(guī)模 功能要求的網(wǎng)絡 其網(wǎng)絡系統(tǒng)結構也不同 大規(guī)模的網(wǎng)絡一般是用三層結構 但如果網(wǎng)絡的規(guī)模稍小 也常使用兩層結構 有時將接入層與匯聚層合為一層 或時將核心層和匯聚層的功能合并 甚至當結點數(shù)量很少時 只采用一層的網(wǎng)絡結構 從經驗來看 一個網(wǎng)絡需要的結點數(shù)為250至5000個時 用三層結構來設計網(wǎng)絡系統(tǒng) 若結點數(shù)為200至500個左右時 則不必設計接入層 直接將結點接入?yún)R聚層的路由器或交換機 當結點個數(shù)少于200個時 則只設計核心層部分 1 核心層核心層的網(wǎng)絡要承擔整個網(wǎng)絡50 以上的流量 它是網(wǎng)絡的大動脈 核心層技術的選擇 需要根據(jù)網(wǎng)絡系統(tǒng)的地理位置 信息流向與流量等方面而定 圖2 4服務器群接入核心路由器的兩種方案 2 匯聚層設計匯聚層為核心層和接入層提供連接 并提供了基于統(tǒng)一策略的互連性并對數(shù)據(jù)包進行復雜的路由運算 3 接入層設計接入層直接連接用戶計算機并使各種網(wǎng)絡資源設備接入網(wǎng)絡 重點提示 網(wǎng)絡系統(tǒng)三層結構包括核心層 匯聚層與接入層 由于網(wǎng)絡的規(guī)模對結點數(shù)的要求不同 所設計網(wǎng)絡的體系結構也不同 圖2 5接入層與匯聚層兩種結構設計方案 2 4 4路由器與交換機選擇 網(wǎng)絡設備選擇的基本原則包括 1 設備廠商的選擇原則 2 網(wǎng)絡的可擴展性原則 3 網(wǎng)絡技術的先進性原則 4 設備的性價比和質量原則1 路由器的選擇 1 按性能來劃分分為高 中 低檔的路由器 2 按結構來分可分為 骨干級路由器 企業(yè)級路由器 和 接入級路由器 3 按功能劃分可分為 邊界路由器 和 中間節(jié)點路由器 圖2 6中型規(guī)模的網(wǎng)絡系統(tǒng)結構 路由器的指標一般有 全雙工線速轉發(fā)能力 設備及端口的吞吐量 背靠背幀數(shù) 路由表能力 背板能力 丟包率 時延及時延抖動 內部時鐘精度 冗余 網(wǎng)管類型與能力 突發(fā)處理能力及可靠性與可用性等 2 交換機的選擇 1 從網(wǎng)絡覆蓋范圍劃分 廣域網(wǎng)交換機用于電信城域互聯(lián)和互聯(lián)網(wǎng)接入等的領域的廣域網(wǎng)中 局域網(wǎng)交換機我們常見的交換機 提供高速獨立的通信信道 2 從傳輸介質和傳輸速度劃分以太網(wǎng)交換機一般指100Mb s以下的以太網(wǎng)交換機 快速以太網(wǎng)交換機用于100Mb s快速以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)交換機它的帶寬可達1000Mb s 一般用于大型網(wǎng)絡的主干網(wǎng) ATM交換機用于ATM網(wǎng)絡 廣泛應用于電信網(wǎng)的主干網(wǎng) FDDI交換機采用光纖作為介質 現(xiàn)在多用于老式中 小型的快速數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡中 3 從應用層次劃分企業(yè)級交換機一般用作企業(yè)主干網(wǎng)來構建高速局域網(wǎng) 校園交換機一般作為網(wǎng)絡的主干交換機 用于較大型的網(wǎng)絡 部門級交換機它可以是固定配置的也可以是模塊配置的 工作組交換機它被看作是傳統(tǒng)集線器的理想替代品 桌面型交換機它的特點是每個端口MAC地址很少 且端口數(shù)也不多 只具備最基本的交換機特性 4 從交換機的結構劃分固定端口交換機端口數(shù)目固定不變 只能提供數(shù)量有限類型固定的端口 模塊化交換機可由用戶選擇不同數(shù)量 速率和類型的模塊 以來適應不同的網(wǎng)絡需求 5 從交換機工作的協(xié)議層劃分第二層交換機應用于OSI RM的第二層協(xié)議來定義 只能工作在數(shù)據(jù)鏈路層 一般作為桌面型交換機 第三層交換機應用于OSI RM的第三層 工作在網(wǎng)絡層 具有路由功能 可作為大中型網(wǎng)絡的基本配置設備 第四層交換機應用于OSI RM的第四層 現(xiàn)在在實際應用中使用較少 常用的交換機的技術指標的般有 背板帶寬 二 三層交換吞吐率 全雙工端口帶寬 幀轉發(fā)速率與VLAN技術 背板吞吐量二 三層交換吞吐率幀轉發(fā)速率是否支持VLAN技術交換機類型端口的密度 最大可堆疊數(shù)轉發(fā)速率背板吞吐量支持的網(wǎng)絡類型緩存大小MAC地址數(shù)量設備冗余可管理性 2 4 5服務器的選擇 1 服務器的分類 1 按應用層次劃分可將服務器分 入門級服務器工作組級服務器部門級服務器企業(yè)級服務器四類 2 按服務器的處理器架構劃分可把服務器分 CISC架構服務器架構服務器RISC架構服務器VLIW架構服務器 3 按服務器應用的角度來劃分 文件服務器數(shù)據(jù)庫服務器Internet Intranet通用服務器應用服務器 應用服務器按照其所提供的功能分類 可分為 CAD服務器VOD視頻點播服務器IP電話服務器網(wǎng)絡電視會議服務器音頻點播服務器打印服務器游戲服務器 應用服務器的主要技術包括有 客戶與服務器之間的瀏覽器 服務器模式 將網(wǎng)絡的應用建立在Web服務的基礎上 中間件與通用數(shù)據(jù)庫接口技術 使客戶可利用Web瀏覽器訪問應用服務器 該應用服務器的后端連接數(shù)據(jù)庫服務器 這一點與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫服務器的結構是不同的 前者采用的是用戶 數(shù)據(jù)服務器與應用服務器三層結構 而后者采用的是客戶與服務器構架的二層結構 提供最適合的硬件平臺與應用軟件 配置 使用方便 性價比高給用戶提供了很多便捷 圖2 7數(shù)據(jù)庫服務器與應用服務器的體系結構 4 按服務器按用途劃分 可將服務器分為通用型服務器和專用型服務器兩類 5 按服務器的機箱結構來劃分 可以把服務器劃分為 臺式服務器 機架式服務器 機柜式服務器 和 刀片式服務器 四類 重點提示 服務器的種類繁多 其分類方式也多種樣 常用的分類方式有 按按應用層次劃分 按服務器的處理器架構劃分 按服務器應用的角度來劃分 按服務器按用途劃分 按服務器的機箱結構來劃分 2 服務器的性能指標網(wǎng)絡服務器的技術指標是選擇適合的網(wǎng)絡服務器的關鍵 它主要包括 運算速度 磁盤性能與存儲能力 可用性 數(shù)據(jù)吞吐量以及可管理與可擴展性 服務器的種類多種多樣 其采用的技術也各不相同 其中包括 1 多對稱處理 2 集群 3 分布式內存訪問 4 應急管理端口 5 熱拔插 重點提示 服務器的性能主要表現(xiàn)在 運算速度 磁盤容量與存儲能力 高可用性 數(shù)據(jù)吞吐能力 可管理性與可擴展性 其采用的相關技術包括 對稱多處理技術 集群技術 分布內存訪問技術 高性能存儲與智能I O技術 服務處理器與Intel服務器控制技術 應急管理端口技術與熱拔插技術 3 服務器的選型原則服務器選擇型的主要原則包括以下三點 1 根據(jù)應用特點選擇原則 2 根據(jù)行業(yè)特點選擇原則 3 根據(jù)技