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第4章 网络总体规划设计_图文

第4章

网络总体规划设计

第4章 网络总体规划设计
4.1 网络工程概述 4.2 局域网建设方案的确定 4.3 网络规划设计方案书 习题4

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4.1 网络工程概述
4.1.1 网络工程设计的原则 局域网的好处当然是不言而喻的,但是局域网的 类型和结构很多,功能也很多,什么样的网络才适合 我们的实际情况呢?这就要从局域网实现的功能开始 考虑。

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1.网络建设的核心原则——实用 局域网一定要满足自己使用的需要,如果配置得

过高,大量的设备利用率低,则会造成资金的浪费,
而配置过低,又满足不了自己使用的需要。

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1) 网络的基本功能 ● 文件共享。局域网可使许多用户共享存放在中 央文件服务器的文件,有助于更好地保证文件记录和 其他信息的一致性。 ● 文件传输。局域网能快速实现机器与机器之间 的文件拷贝。 ● 共享应用程序。局域网允许多个用户使用同一 程序。 ● 共享打印机。局域网可使多个工作站共享一台 打印机。 ● 使用电子邮件。

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2) 网络的特定功能 为了满足不同用户的需求,网络还需要完成一些 特殊功能,校园网就是一个比较典型的例子。

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2.组网的其他原则 组网除了满足“实用”这个基本原则外,也要兼 顾以下几个原则: (1) 平衡先进技术与简易实用的原则。 (2) 可扩展性原则。可扩展性是指网络规模和带宽

的扩展能力。
(3) 高可靠性和高安全性原则。 (4) 产品功能与实际需求匹配原则。 (5) 选择成熟的标准化产品的原则。

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4.1.2 网络工程的一般步骤 要完成一个网络工程需要做很多工作,通常应按

照以下的步骤进行。
1.网络需求分析 一个单位或一个部门要建设计算机网络,总是要 有自己的目的,也就是说要解决什么样的问题。用户 的问题往往是实际存在的问题或是某种要求,那么专 业技术人员应根据用户的要求用网络工程的语言描述 出来,使用户对你所做的工程能够理解。要使用户对 你所做的工程理解,建议做法如下:

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(1) 通过估算该部门有多少兆字节信息量,来确定 用户需要一个多大容量的服务器。

(2) 确定网络操作系统。
(3) 确定网络服务软件。 上述三点只是了解了该用户的业务范围和选择的 机型、服务器和网络应用软件,而网络工程真正关心 的工作是从下面开始的。

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1) 了解地理布局 对于地理位置布局,工程设计和施工人员必须要 到现场察看,其中要注意的要点有: ● 用户数量及其位置; ● 任何两个用户之间的最大距离;

● 在同一楼内,用户之间的从属关系;
● 楼与楼之间布线走向,楼层内布线走向; ● 有什么特殊要求或限制; ● HUB供电问题与解决方式; ● 对工程施工的材料有什么要求。

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2) 了解用户设备类型 此工作主要是要确定用户有多少,目前个人计算 机有多少台,将来最终配置会有多少台个人计算机, 还需要配些什么设备以及数量等问题。

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3) 了解网络服务范围 网络服务范围包括: ● 数据库,应用程序共享程度; ● 文件的传送存取; ● 用户设备之间的逻辑连接; ● 网络互联情况; ● 电子邮件;

● 多媒体服务要求程度及是否有电子商务的需求等。

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4) 了解网络的通信类型 网络的通信分为以下几种类型:

● 数字信号;
● 视频信号; ● 语音信号(电话信号)。

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2.网络工程的分析与设计 在了解用户对网络工程的要求以后,应对网络工

程进行分析和设计,即根据网络需求和组网策略来进
行网络规划,包括确定网络体系结构、网络拓扑结构、 网络操作系统、网络硬件设备(选择网卡和传输介质以 及相关联网设备)等。在这一步骤中,一般应注意以下 几点。

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1) 选用成熟的产品 选用成熟的产品的优点有: ● 减少开发时间; ● 用户能够得到长期的支持; ● 价格便宜; ● 有完备的技术资料。

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2) 制定网络总体设计方案及工作清单 工作清单主要包括: ● 微机、服务器、UPS清单; ● 网络设备材料清单; ● 施工工程材料费用清单; ● 网络工程施工费用清单; ● 网络工程施工进度表。

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3.网络工程的招标、施工和验收 在网络工程招标时,应慎重选择经验丰富、售后服务

良好的厂家。选择厂家时主要注意:
● 它的技术力量如何。它有什么背景(技术支持状况)。 ● 做过什么工程。一般应进行实地考察。 ● 服务质量如何(包括维护服务)。 ● 价格问题。价格问题主要取决于该公司所做工程

的性价比,高素质的厂家当然要比名声小的厂家要价高。
● 厂家在理论研究和应用方面具有什么样的特色。

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4.网络的使用和教育培训
网络系统建立后,首要任务是使用。一个网络系 统建设成功与否,主要看用户的使用情况。使用前首 先要进行教育培训,培训一般分为4种情况: ● 管理阶层的培训(领导层);

● 管理人员的培训;
● 网络软件开发人员的培训; ● 一般用户的培训。

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4.2 局域网建设方案的确定
设计局域网时,我们一般会从以下几个方面考虑 网络的建设: (1) 实用性,也就是应从功能的角度考虑。 (2) 根据用户的数量和网络的数据传输量确定网络 的规模。

(3) 根据网络各个节点的位置和网络的复杂程度选
择网络的连接模式。

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4.2.1 选择网络的规模 当我们确定了网络要实现的功能后,网络中需要

哪些设备就比较明确了,但不同规模的网络所需要的
设备类型、安全系数都不一样。 1.小型局域网

小型局域网主要用来实现网内用户全部信息资源
共享。

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2.中型局域网 中型局域网的规模较小型局域网略大一些,需要

连接的计算机节点一般在60台以上,并且各个节点的
距离也较远,一般超过100 m甚至更远,利用双绞线作 为传输介质已经远远不够。 3.大型局域网 由于大型的企业局域网的覆盖范围极广,因此,

必须采用性能优良、功能强大的设备才能保证整个系
统稳定、安全、可靠地运行。

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4.2.2 选择局域网的连接方式 在确定了局域网的规模后,就要按照局域网中各

个节点的位置、系统的复杂程度以及网络实现的功能
来确定网络的拓扑结构和连接方式。 1.网络拓扑结构 在讨论网络协议之前,区分网络物理拓扑结构和 逻辑拓扑结构是很有意义的。

图4.1、图4.2和图4.3分别是星型拓扑结构、环型拓
扑结构和总线型拓扑结构。

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图4.1 星型拓扑结构

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图4.2 环型拓扑结构

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图4.3 总线型拓扑结构

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2.网络结构 目前常见的网络结构主要是以太网、令牌环网、

FDDI、ATM和光纤通道。
1) 以太网(Ethernet) 以太网采用物理总线和物理星型拓扑结构,是目 前应用最广泛,技术最为成熟的网络类型。 (1) 传统以太网。传统以太网是最早的以太网结构, 具有10 Mb/s的带宽,但网上站点增加时其带宽会很快 被耗尽。

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(2) 交换式以太网。交换式以太网在传统以太网的 基础上采用了交换技术,交换技术的核心是用以太网

交换机取代了原来的共享集线器。
(3) 快速以太网。快速以太网采用了与传统以太网 相同的帧格式,遵循CSMA/CD协议,且传输速率可以

达到100 Mb/s,目前技术已非常成熟。
(4) 千兆以太网。千兆以太网是目前速度最快的网 络,它以简单以太网为基础,能够为网络主干提供1 Gb/s的带宽,并向下兼容所有的10 Mb/s、100 Mb/s的 以太网。

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2) 令牌环网(Token Ring) 正如其名,令牌环网的逻辑拓扑为环型。在令牌 环网上,传送信息之前要取得空闲的令牌。一旦取得 了空闲的令牌,信息包就可以沿着环传送了。 令牌网一般以4 Mb/s和16 Mb/s 速率运行。标准机

构正在规划提高传送速率的标准。令牌环系统在
ISO/IEC8802-5和IEEE 802.5标准中都有所说明。

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3) 光纤分布式数据接口(FDDI) FDDI是第一个使用光纤的高速局域网,它以光纤

为传输媒质,传输速率可以达到100 Mb/s,适用于高
速网络主干,可以满足高频宽带信息(语音、影像)的传 输需求。

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4) 异步传输模式(ATM) 作为构造远程电信骨干网的协议,ATM正被更多

的高性能企业网所采用。
ATM网络的传输原理简单地说就是将传输数据切 割为固定长度的细胞,在高频通道中建立虚拟通道与虚

拟路径,并且利用高速交换机执行非同步的细胞交换。

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ATM的优点主要有:第一,ATM网络用户可独享 全部频宽,即使网络中增加用户计算机也不会降低传 输速率,与以太网中交换式网络非常类似;第二,由 于ATM数据被切割成固定长度的“细胞”后,执行更 先进的细胞交换,因此能够比传统的数据包交换更容

易达到较高的数据传输率;第三,ATM具有“线路交
换”与“数据包交换”两项技术,能够同时满足数据 及语音、影像等多媒体数据的传输要求,达到数据集

成的目的;第四,由于ATM具有特殊的细胞结构,可
同时应用于局域网和广域网,并且无需路由,因此可 以大大提高网络特别是广域网的传输速率。

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5) 光纤信道(Fiber Channel) 光纤信道协议在ANSI X3T11中有所规定。如ANSI 所定义的光纤信道是一个开放标准,它可在铜缆和光 缆网上运行,距离可达到10 km。

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4.2.3 几种典型方案的成功案例 1.完全10 Mb/s共享型——小型简单办公网络结构

10 Mb/s共享以太网是早期应用最为广泛的网络类
型。其优点是简捷、可靠、方便有效,目前仍在较早 期建网的单位中发挥重要的作用。这种类型网络的缺 点是,所有网络站点(包括服务器)完全共享10 Mb/s网 络带宽,在网络数据流量较大的情况下,将由于碰撞 增加而大大降低网络使用效率。

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这种类型网络适合于单服务器应用,站点数目低 于50个时可基本保证工作效率。网络应用是以文件、

打印共享和电子邮件为主的单纯办公型应用。
图4.4就是一个完全10 Mb/s共享型——小型简单办公 网络结构。

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图4.4 完全10 Mb/s共享型——小型简单办公网络结构

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2.10/100 Mb/s交换/共享结合型——中型单纯办公 网络 这是目前中等规模办公型网络应用较多的类型, 以10 Mb/s共享(部分站点可运行在100 Mb/s共享)连接 网络站点,通过100 Mb/s交换方式连接数台服务器,

提供对服务器的高速访问,能通过路由器连接外部其
他网络,通过访问服务器连接远程站点。 适合这种类型的网络站点数目应在100~200个左

右,网络应用是以文件共享、电子邮件、客户/服务器
类型数据库管理等单纯办公型应用为主。 在这种类型中,一般HUB多采用堆叠方式设置。

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图4.5 10/100 Mb/s交换/共享结合型——中型单纯办公网络

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3.10/100 Mb/s纯交换型——中型科研、设计及金 融网络

这种类型网络采用100 Mb/s为主干客户端,连接
采用10 Mb/s交换方式,每个站点独占10 Mb/s带宽。网 络连接服务器数量相对较多,对远程连接要求较高。 图4.6就是一种10/100 Mb/s纯交换型——中型科研、 设计及金融网络的结构示意图。

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图4.6 10/100 Mb/s纯交换型——中型科研、设计及金融网络

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4.3 网络规划设计方案书
4.3.1 封面 封面应包括用户名称、网络方案名称、网络工程 施工公司名称、日期和公司标志等内容,封面后应有 方案书目录列表。 4.3.2 实施摘要

在实施摘要中,要写明所遇问题及这些问题的解
决方案,这个部分作为整个方案的一个概括和提要。

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4.3.3 综述 综述可能是几页纸,讲述公司简介和这个方案的

主要内容及用户所遇到的问题等。写方案时一定要认
真仔细,因为这个方案可能会被许多人阅读。

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4.3.4 解决方案 网络设计建议中解决方案这一部分讲述设计的细

节。先讨论一些问题的一般性解决方案,然后再全面
叙述具体详细的方案。 1.列举一般性解决方案

这是建议中十分微妙的部分,并且在一些情况下
最好略去。 2.描述自己的解决方案 在这一部分中,要详细讲述自己的解决方案。

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1) 这是最好的解决方案的原因 在这个问题上不要做一般性的陈述,要针对客户

的需求,详细地告诉他们为什么这个方案适合他们独
特的网络。 2) 现有网络的结构图

尽可能详细地提供关于现有网络状态的细节。
3) 推荐网络的结构图 这一部分讲述推荐网络的结构图,要确定它是精 确的。

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4) 培训 添加一些关于培训方面的内容是必不可少的,没

有人希望工程在没有支持环境的情况下运作。

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5) 技术规范 技术规范这一部分应当包含许多内容。在这里应当

向客户保证,已经考虑了项目所需要的所有技术细节。
下面列出了一些在设计建议方案中应当包含的内容。 ● 拓扑结构:解释网络的拓扑结构。

● 技术:在网络中将采用什么技术,包括WAN和
LAN技术,以及如何将这些技术应用在设计中。 ● 路由选择协议:使用哪种路由选择协议,如果正 在调整整个网络,则讲清楚为什么决定使用这种路由选 择协议。

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● 路由网络协议:讨论在设计中使用的路由网络 协议。 ● 硬件:这一部分要详细介绍所推荐的网络硬件 设备,包括这些设备的选型、生产厂商、型号、规格、 性能、优点及技术服务等内容,并详细说明在客户的

网络设计选择这些产品的必要性。
● 软件:完成的网络设计需要什么样的应用软件, 如果需要额外的软件包,就要详细阐述它们,并讨论 它们的优点。

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● 地址编码:这一部分将说明新的网络设计方案 将如何进行地址编码和命名,它能否符合当前网络的 地址编码结构。 ● 安全:这一部分讨论在新的网络设计方案中, 需要融入什么样的安全功能,如果网络设计与国际互

联网的接入有关,任何与数据安全有关的内容都要在
此阐述。 ● 维护和管理:这一部分讨论维护新网络需要什 么,是否需要额外的员工或当前的员工能否胜任。

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4.3.5 成本 建议书中的这一部分会被决策制定者再三阅读。

要确保方案中的成本数据相当正确,不占用财务人员
太多时间来计算和检查方案的数据,应当清晰无误地 说明花费。当详细描述客户在工程之外的花费时,应

当算上软件费用。

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1.现有的花费 在此处写明当前网络运行的一些费用。

(1) 软费用。目前网络中的软费用应包括用来隔离
故障问题的全部耗时、网络停工期的费用、公司形象 的费用和其他软费用。 (2) 硬费用。这些费用包括收入亏损、设备运行和 支持网络或应用的额外员工费用。

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2.项目的费用 管理人员和决策人员将着重注意设计方案的这一 部分。根据网络的设计,可以依照所提供的选项划分 费用的范围,在这一部分中至少要包括人工、硬件和 软件三个方面的费用。

(1) 人工。这部分包括在网络施工布线过程中的人
工费用、线路测试费用、网络设备安装调试费用和网 络系统软件安装调试费用等。

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(2) 硬件。硬件费用包括集线器、交换机、路由器、 服务器、接入设备和其他互联网设备的投资,它们是

完成网络工程所必需的。
(3) 软件。软件费用包括网络操作系统、网络管理 软件、数据库服务器系统、WWW服务器系统和电子

邮件系统软件的投资费用,也包括软件升级费用、应
用程序开发费用、许可证费用和其他相关的软件费用。

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4.3.6 收益 1.项目的直接效益

项目的直接效益应当与方案建议书中向客户详细
阐述费用的那一部分相互联系。它包括减少隔离故障 和解决问题的时间,增加网络的可用性和由于提高了 服务级别而改善客户形象等方面。 2.项目的长期效益 长期效益包含一些关于网络设计将如何能为客户 的公司带来财政利益的信息。

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4.3.7 总结 没有必要在建议书的最后一页写上全部的总结。

但是,如果认为总结可以为方案带来较好的结束语,
那就用一页的篇幅概括建议书中的每一部分。

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习 题 4
一、填空题 1.选择局域网的类型和结构要从局域网实现的功 能开始考虑。有人认为,建立局域网首先要满足三用: _______、_______和_______,然后考虑其他因素。 2.要完成一个网络工程需要做很多工作,通常应

按照以下的步骤进行:_______;________;________;
________。

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3.局域网按照其规模可以分为_______、_______ 和_______三种。 4.中型局域网一般可以采用两层结构,即 __________和供各个节点连入的__________。 5.目前常见的网络结构主要是_______、_______、 _______、_______和_______。 6._______采用物理总线型和物理星型拓扑结构, 是目前应用最广泛,技术最为成熟的网络类型。

7.以太网属于“基频”,即在一条传输线路上, 同一个时间内只能传送一个数据,其媒介取得方法主 要是_______。

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8.交换式以太网是在传统以太网的基础上采用 了交换技术,交换技术的核心是用_______取代了原来 的_______。 9.FDDI以_______为传输媒质,传输速率可以达 到_______,适用于高速网络主干,能够满足高频宽带

信息(语音、影像)的传输需求。
10.网络方案是规划设计过程中最重要的一个环 节,一个好的网络方案应包括__________、_______、

__________ 、 __________ 、 __________ 和 __________
等内容。

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二、选择题(答案可能不止一个) 1.组网除了满足“实用”这个基本原则外,在组

网的同时也要兼顾以下原则__________。
A.平衡先进技术与简易实用的原则 B.可扩展性原则 C.高可靠性和高安全性原则 D.尽量选择多功能产品的原则

E.选择成熟的标准化产品的原则

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2.在制定网络总体设计方案的同时,需要制定工 作清单,工作清单主要包括__________。 A.微机、服务器、UPS清单 B.网络设备材料清单 C.施工工程材料费清单 D.网络工程施工费用清单 E.网络工程施工进度表

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3.在网络工程招标时,应慎重选择经验丰富、售后 服务良好的厂家。现在各种各样的公司很多,选择厂家 时主要注意__________。 A.该厂家的技术力量如何 B.实地考察该厂家做过的工程

C.该厂家的服务质量如何
D.该厂家的报价越低越好 E.该厂家在理论研究和应用方面具有什么样的特色

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4 . 可 以 在 100 Mb/s 快 速 以 太 网 中 使 用 的 传 输 介 质 有 _________。

A.双绞线
C.光缆 _________。 A.双绞线

B.同轴电缆
D.以上都可以

5.可以在ATM(异步传输模式)网络中使用的传输介质有 B.同轴电缆

C.光缆

D.以上都可以

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6.目前的布线方案较以前有所变化,综合布线标准一般 要求采用_________拓扑结构。 A.物理星型 C.物理总线型 B.逻辑星型 D.逻辑总线型

7.在进行网络需求分析的过程中,工程设计和施工人员 必须做的工作有_________。 A.了解用户的数量及其位置 B.了解网络服务范围 C.了解网络的通信类型 E.对用户进行培训 D.实地考察地理布局

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8.在网络设计方案中,解决方案这一部分讲述设计的细 节,下列选项中属于解决方案这一部分讲述的内容有 _________。

A.列举一般性解决方案
C.叙述所提供的培训服务 E.提供网络的结构图

B.描述自己的解决方案
D.阐述项目的效益

9.网络系统建立后,首要任务是使用。一个网络系统建 设成功与否,主要看用户的使用情况。使用首先又是教 育培训,培训一般分为_________。 A.管理阶层的培训(领导层) C.网络软件开发人员的培训 B.管理人员的培训 D.一般用户的培训

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三、问答题 1.在建设和配置局域网时应遵循哪些原则? 2.网络工程的一般步骤是什么? 3.在网络工程设计过程中如何进行用户需求分析? 4.按照网络的规模局域网可以分为哪几种?分别具有什 么特点?应采用什么样的网络结构? 5.交换式的以太网和传统的以太网有什么区别? 6.ATM网络具有哪些优点?

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四、实训题 1.访问两到三个校园网以及企业网,了解该学校

或者企业对网络功能的要求,并且结合你所学过的知
识分析网络的基本结构,把握网络总体规划的方法和 基本思路。

2.访问两到三家网络工程公司,了解综合布线系
统设计施工到交付使用的整体流程。

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3.某公司要建设局域网,该公司大约有80台计算 机,分散在四个楼层的若干个办公室内,估计在组网后

计算机数量应达到150台左右,网络主要提供文件共享、
Web浏览、电子邮件等服务。请你对该公司的网络做出 总体结构设计,画出该网络的基本结构示意图。