中小型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總體規(guī)劃與設(shè)計(jì)方法

第2章中小型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總體規(guī)劃與設(shè)計(jì)方法2.1、網(wǎng)絡(luò)用戶調(diào)查與網(wǎng)絡(luò)工程需求分析（1） 在用戶單位制定項(xiàng)目建設(shè)任務(wù)書(shū)，并且確定網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)建設(shè)任務(wù)之后，項(xiàng)目承擔(dān)單位的首要任務(wù)就是網(wǎng)絡(luò)用戶調(diào)查和網(wǎng)絡(luò)工程需求分析。（2） 對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)地理位置分布情況調(diào)查的主要內(nèi)容包括用戶數(shù)量及分布的位置調(diào)查、建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)情況調(diào)查和建筑物群分布情況調(diào)查。（3） 網(wǎng)絡(luò)需求詳細(xì)分析主要包括：網(wǎng)絡(luò)總體需求分析、綜合布線需求分析、網(wǎng)絡(luò)可用性和可靠性分析、網(wǎng)絡(luò)安全性需求分析以及網(wǎng)絡(luò)工程造價(jià)估算等。2?2、網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本方法2.2.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與拓?fù)錁?gòu)型設(shè)計(jì)（1） 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)階段要完成以下任務(wù)：網(wǎng)絡(luò)建設(shè)總體目標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)原則、網(wǎng)絡(luò)總體設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)。（2） 網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)總體目標(biāo)是，明確用戶的實(shí)際需求，統(tǒng)一規(guī)劃，分期建設(shè)，選擇適合的技術(shù)，確保網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)的先進(jìn)性、可用性、可靠性、可擴(kuò)展性與安全性。（3） 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則是實(shí)用性、開(kāi)放性、高可靠性、安全性、先進(jìn)性與可擴(kuò)展性。（4） 通常，核心層設(shè)備之間、核心層設(shè)備與匯聚層設(shè)備直接使用具有冗余鏈路的光纖連接；匯聚層設(shè)備與接入層設(shè)備之間、接入層設(shè)備與用戶計(jì)算機(jī)之間可以根據(jù)具體情況選擇價(jià)格低廉的非屏蔽雙絞線（UTP）、多模光纖連接。2.2.2各邏輯層次網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1） 通常，核心層網(wǎng)絡(luò)要承擔(dān)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)流量的40%?60%。（2） 提高服務(wù)器集群可用性的連接方案之一是，采取鏈路冗余的方法直接連接兩臺(tái)核心路由器（或核心三層交換機(jī)）。其優(yōu)點(diǎn)是直接利用了核心路由器的帶寬，但是占用比較多的核心路由器端口，提高了核心路由器設(shè)備的成本。（3） 提高服務(wù)器集群可用性的連接方案之一是，采取專用服務(wù)器交換機(jī)，同時(shí)采用鏈路冗余的辦法，間接地連接到兩臺(tái)核心路由器（或核心三層交換機(jī)）。其優(yōu)點(diǎn)是可以分擔(dān)核心路由器的帶寬，缺點(diǎn)是容易形成帶寬瓶頸，且存在單點(diǎn)故障的潛在危險(xiǎn)。（4） 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分層設(shè)計(jì)中，層次之間的上連帶寬與下一級(jí)帶寬之比一般控制在1：20。2?3、網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵設(shè)備選型2.3.1網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵設(shè)備選型的基本原則（1）關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一定要選擇成熟的主流產(chǎn)品，且最好是同一個(gè)廠家的產(chǎn)品；主干設(shè)備要注意系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，留有一定的資源余量，低端產(chǎn)品以目前夠用為原則；根據(jù)“摩爾定律”，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更新速度快，價(jià)值下降快，因此要認(rèn)真調(diào)查，慎重決策。2.3.2路由選型的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)（1） 路由器的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)包括：吞吐量、背板能力、丟包率、路由表容量、突發(fā)處理能力、延時(shí)與延時(shí)抖動(dòng)、服務(wù)質(zhì)量、可靠性與可能性和網(wǎng)管能力等。（2） 吞吐量是指路由器的包轉(zhuǎn)發(fā)能力，與其端口數(shù)據(jù)量、端口速率、包長(zhǎng)度、包類型有關(guān)。（3） 背板是指路由器、交換機(jī)輸入端與輸出端之間的物理通道。傳統(tǒng)的路由器采用共享背板的結(jié)構(gòu)，高性能路由器通常采用的是交換機(jī)結(jié)構(gòu)（4） 丟包率是指在穩(wěn)定的持續(xù)負(fù)荷情況下，由于包轉(zhuǎn)發(fā)能力的限制而造成包丟失的概率。丟包率通常是衡量路由器超負(fù)荷工作時(shí)的性能指標(biāo)之一。（5） 高速路由器一般要求長(zhǎng)度1518B的IP包，延時(shí)要小于1ms。（6） 路由器的突發(fā)處理能力是以最小幀間隔發(fā)送數(shù)據(jù)包而不引起丟失的最大發(fā)送速率來(lái)衡量的。（7） 路由器的服務(wù)質(zhì)量主要表現(xiàn)在列隊(duì)管理機(jī)制、端口硬件隊(duì)列管理與支持的QOS協(xié)議（如區(qū)分服務(wù)（DiffServ）協(xié)議、資源預(yù)留協(xié)議（RSVP）與多協(xié)議標(biāo)記交換（MPLS）協(xié)議等）類型上。（8） 路由器的網(wǎng)絡(luò)管理粒度標(biāo)志著路由器的精細(xì)程度。其網(wǎng)管能力可以管理到端口、網(wǎng)段、IP地址或MAC地址。（9） 路由器的冗余表現(xiàn)在：接口冗余、電源冗余、系統(tǒng)板冗余、時(shí)鐘板冗余、整機(jī)設(shè)備冗余等方面。（10） 高端路由器系統(tǒng)具有自動(dòng)保護(hù)切換功能，主備用切換時(shí)間小于50ms；SDH與ATM接口自動(dòng)保護(hù)切換功能，切換時(shí)間小于50ms。（11） 路由器的可靠性與可用性表現(xiàn)在設(shè)備的冗余、熱插拔組件、無(wú)故障工作時(shí)間（MTBF）、內(nèi)部時(shí)鐘精度等方面。2.3.3交換機(jī)選型的主要技術(shù)指標(biāo)（1） 從應(yīng)用規(guī)模上看，支持500個(gè)以上節(jié)點(diǎn)的大型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用可以選取企業(yè)級(jí)交換機(jī)；支持300個(gè)以下節(jié)點(diǎn)的中型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用可以選取部門級(jí)交換機(jī)；支持100個(gè)節(jié)點(diǎn)以下小型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用可選取工作組級(jí)交換機(jī)。（企業(yè)級(jí)交換機(jī)是模塊式交換機(jī)；部門級(jí)交換機(jī)可以是固定端口交換機(jī)，也可以是模塊交換機(jī)；工作組級(jí)交換機(jī)是固定端口交換機(jī)）（2） 交換機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)包括：背板寬帶、全雙工端口的總帶寬、幀轉(zhuǎn)發(fā)速率、延時(shí)、交換方式、模塊式或固定端口配置、支持VLAN能力等。（3） 交換機(jī)全雙工端口帶寬的計(jì)算方法是：端口數(shù)*端口速度率*2（4） 幀轉(zhuǎn)發(fā)速率是指交換機(jī)每秒鐘能夠轉(zhuǎn)發(fā)的幀的最大數(shù)量。（5） 延時(shí)是指幀的第一個(gè)比特進(jìn)入交換機(jī)，到該幀最后一個(gè)比特離開(kāi)交換機(jī)輸出端口所經(jīng)歷的時(shí)間。（6） 端口密度是指一臺(tái)交換機(jī)所能夠支持的最小^最大的端口數(shù)量，以及端口類型（全雙工/半雙工/單工）。通常，將GE/10GE端口設(shè)置為全雙工模式，以避免沖突，提高吞吐率，避免幀長(zhǎng)度限制。（7） 交換機(jī)使用緩沖區(qū)來(lái)協(xié)調(diào)不同端口之間的速率匹配。2?4、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器選型2.4.1網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的分類（1） 從應(yīng)用的角度看，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的類型可分為文件服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、Internet通用服務(wù)器與應(yīng)用服務(wù)器等。（2） 按照網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器主機(jī)的硬件體系結(jié)構(gòu)分類，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器可以分為基于CISC處理器的Intel結(jié)構(gòu)（IA）的PC服務(wù)器、基于RISC結(jié)構(gòu)處理器的服務(wù)器和小型機(jī)服務(wù)器三類。（3） 小型機(jī)服務(wù)器一般用于大型企業(yè)級(jí)服務(wù)器或數(shù)據(jù)密集型的應(yīng)用。（4） 居于復(fù)雜指令集（CISC）處理器的Intel結(jié)構(gòu)的PC服務(wù)器的優(yōu)點(diǎn)是：通用性好，配置簡(jiǎn)單，性能價(jià)格比高，第三方支持軟件豐富，系統(tǒng)維護(hù)方便。其缺點(diǎn)是：CPU處理能力與系統(tǒng)I/O能力較差，不適宜作為高并發(fā)應(yīng)用和大型數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。（5） 基于精簡(jiǎn)指令集（RISC）結(jié)構(gòu)處理器的服務(wù)器與相應(yīng)的PC服務(wù)器比，CPU處理器能力能夠提高50%?70%。各種大中型計(jì)算機(jī)和超級(jí)服務(wù)器通常都采用RISC結(jié)構(gòu)處理器。（6） 服務(wù)器采用的相關(guān)技術(shù)有：對(duì)稱處理（SMP）技術(shù)、集群（Cluster）技術(shù)、分布式內(nèi)存訪問(wèn)（NUMA）技術(shù)、高性能存儲(chǔ)與智能I/O技術(shù)、服務(wù)器處理器與Intel服務(wù)器控制（ISC）技術(shù)、應(yīng)急管理端口（EMP）技術(shù)、熱插拔技術(shù)等。（7） 對(duì)稱處理（SMP）技術(shù)可以在多CPU結(jié)構(gòu)的服務(wù)器中均衡負(fù)荷，提高系統(tǒng)工作效率。（8） 集群（Cluster）技術(shù)是向一組獨(dú)立的計(jì)算機(jī)提供高速通信線路，組成一個(gè)共享數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)空間的服務(wù)器系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力和服務(wù)器的可靠性、可用性與容災(zāi)能力。（9） 獨(dú)立磁盤冗余陳列（RAID）技術(shù)，是將若干個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器組成一個(gè)整體，由陳列管理器管理。在提高磁盤容量的基礎(chǔ)上，通過(guò)改善并行讀寫(xiě)能力，提高硬盤的存取速度和吞吐量。（10）對(duì)于使用Intel結(jié)構(gòu)的服務(wù)器，可以使用Intel服務(wù)器控制（ISC）技術(shù)，對(duì)服務(wù)器主板進(jìn)行監(jiān)控，一旦處理器、內(nèi)存、電源、跡象溫度中任何一項(xiàng)出現(xiàn)問(wèn)題，服務(wù)器控制單元立即向系統(tǒng)管理員報(bào)警。2.4.2、網(wǎng)路服務(wù)器的性能（1） 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器選型的重要依據(jù)是服務(wù)器的性能。服務(wù)器的性能主要表現(xiàn)在：①運(yùn)算處理能力；②磁盤存儲(chǔ)能力；③高可能性；④數(shù)據(jù)吞吐能力；⑤可管理性；⑥可擴(kuò)展性。（2） 若采用相同技術(shù)的CPU1的主頻為M1，CPU2的主頻為M2，M2>M1，且M2-M1<200MHZ，則根據(jù)CPU的50%定律，配置CPU2比配置CPU1的服務(wù)器性能提高 M2-M1 *50%M1（3） 磁盤存儲(chǔ)能力表現(xiàn)在磁盤存儲(chǔ)容量與I/O服務(wù)速度上，而決定這兩個(gè)參數(shù)的因素又在于磁盤接口總線與硬盤兩個(gè)方面。目前。磁盤接口總線主要是SCSI標(biāo)準(zhǔn)。硬盤性能的參數(shù)包括：主軸轉(zhuǎn)速、內(nèi)部傳輸率、單碟容量、平均尋道時(shí)間與緩存。（4） 若MTBF為平均無(wú)故障時(shí)間，MTBR為平均修復(fù)時(shí)間，則系統(tǒng)的可用行為MTBF *100%MTBF+MTBR2.4.3、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的選型原則（1） 服務(wù)器選型的基本原則：應(yīng)根據(jù)不同的應(yīng)用特點(diǎn)、行業(yè)特點(diǎn)和產(chǎn)品的成熟程度進(jìn)行選擇。（2） 文件服務(wù)器、通信服務(wù)器選型的重點(diǎn)在磁盤I/O讀寫(xiě)速度、吞吐率以及緩沖區(qū)的配置上。（3）