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计算机网络规划与设计第二章之需求分析_图文

第二章 需求分析

引入
教学内容:学习需求分析的要素和过程。 教学目标: 1.掌握基于用户目标分析需求的步骤和内容 2.掌握收集和分析现有网络信息的内容和方法 3.能编写简单的需求文档

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网络设计生命周期
? PDIOO
P计划:输出需求报告 D设计:输出设计规范书
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I实现:输出验收测试报告
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O运营:输出运营测试报告

O优化:输出优化方案
R退役:输出退役原因报告

第2章 需求分析
2.1 需求分析的内容及相关文档 2.2 描述现有网络及构建相关文档 2.3 需求分析案例
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2.1 需求分析的内容
收集需求的步骤和产生的相关文档
客户 确定企业网络 应用

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山 东 科 技 大 学 企业组织 结构分析

商业约束 分析

技术目标 分析

商业目标 分析
文档

技术约束 分析

1.企业组织结构的分析
? ?

确定并描述:组织类型、组织结构、组织业务过程及信息流、 组织的策略、策略的制定者。 了解公司的组织结构将有助于对主要用户群和通信量进行描述 和定位,也有助于了解其管理层次。 例:一个中等销售企业 X公司的组织结构。 CEO

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销售经理 部门 部门

客户支持经理 部门 部门

财务经理 部门

示例图表
序号 1 2 3 4 用户服务需求 地点 用户数量 预计未来3年新增用户数 …… 目前需求/需求描述 财务办公室 30 20 ……

表1 网络用户需求调查表示例

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业务部门 用户数

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财务部 档案室 市场部

30 5 20

业务产生数据 需要网络提供的服务 总帐、明细帐、各种 固定资产管理系统、财 报表,每年业务在 财务办公室 务软件、杀毒软件 10000笔左右 需保存30年的数据库, 纸制档案和相关图片、 共约5000份,大小约 30 电子档案等 200GB …… …… ……

业务内容及相关软件

表2 用户应用需求调查表示例

2.商业目标分析
请客户对建设网络的商业目标作简明扼要、商业性的陈述。 这有助于对网络中使用的产品和技术的定位。 例: X公司的组织业务目标 目标 增强竞争力 信 息 科 学 与 工 程 学 院
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现状

措施

其他公司有响应速度更快 加强网络建设,使用具有 的基于网络的销售/客户管 销售跟踪和合作伙伴关系 理系统 跟踪的应用系统 数据不统一,多次输入, 维护工作量大 数据统一平台建设,提高 数据的可用性。 引入基于网页客户支持技 术的订单跟踪 安全的基于网页的定购、 安全的基于网页的确认

降低成本

增加客户支持 无订单跟踪技术支持 增加新的服务 电话/传真定购 电话/传真确认

3.商业约束分析
确定并描述可能影响网络设计的商业约束条件。 例:典型的约束事项及X公司的组织约束
约束事项
策略约束

约束因素(不在文档内)
偏见、利益、历史因素造成的 在集成商、协议、产品、甚至 整个项目的倾向性。

约束事由

对策

还想用已用设备 尊重 厂家的产品。

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预算约束
时间约束

资金不足以构成最佳方案。
用户要求的工期与设备到货、 软件开发力量有偏差等。 有无技术资质的员工,对项目 进度及维护管理服务有关。

要购买n台笔记 本电脑等
要求3个月完成 工程。 无专业网管 人员

减少质保时 间等
与用户商议

员工能力 约束

提前培训或 建议招聘

4. 确定企业的网络应用
确定并描述所需应用/服务种类。 例:X公司的所需应用/服务种类及其组织网络结构。
公司信息网站 财务系统 客户服务系统 销售管理系统 决策系统

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智能网络服务:Web 服务,电子邮件服务,文件传输服务,安全服务、 数据库服务,网络管理服务等
山 东 科 技 大 学 网络基础设施

?

网络组织结构应该是一个横向、开放的、合作的环境,克服 了组织关系和地理位置的障碍,将所有参与实体综合到一个组织生 态系统中。

? 网络是此生存系统的基础设施,网络组织将网络看成能够提 高利润、降低成本、增进客户/供应商关系的一个应用,是非常重 要的。

应用名称

应 用 类 型 新的应用(是或否)

关 键 性

备注

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应用名称:使用客户指定名称 应用类型:可以任意描述,也可归类为以下标准网络应用之一:电子 邮件、文件传输、web浏览、网络游戏、视频会议、电子商务等。 关键性:可分级填写,如非常关键(1)、有点关键(2)、不关键 (3)。

5.技术目标分析
? 评价一个网络的技术目标包括可扩展性、可用性、网

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络性能、安全性、可管理性、适应性、可购买性。 ? 可扩展性:如广播流量、路由交换协议、局域网技术 等对可扩展性的影响。 ? 可用性:用户可以利用网络的时间。一般以每年、每 月内正常工作的时间占该时期总时间的百分率来表示。 –可用性与可靠性紧密相连,但包含更广。 –可用性与冗余有关。冗余是高可用性的解决方案。 –可用性与可恢复性有关。“弹性”好的网络,可用 性也比较好。

? 网络性能:影响网络性能的因素很多,评价一

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个网络的性能,可以通过一系列性能参数来测 量和描述。 ? 技术目标中的各个方面在实际中可能发生冲突, 而且项目费用的削减也会影响技术目标的实现。 ? 技术目标的实现都需要进行折中和妥协。可以 请用户为技术目标排列优先次序。

例: X公司的技术指标 技术指标 重要性 25% 25% 说明

响应能力、 吞吐量
可靠性

中心结点(网络核心与汇聚设备和企业级服务器 设备)最为重要。
链路质量、设备稳定性、环境干扰控制最为重要。 公司商务机密(客户、订单信息等)关键交易数 据必须安全。 当响应能力、吞吐量降低或公司规模扩大时可以 方便的再分解网络、提高带宽、增加端口。 保证方便的维护:可靠性、安全性、可扩展性 对以后技术的支持。

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安全性
可扩展性 可管理性 先进性

15%
20% 10% 5%

2.2 现有网络描述
一.层次化描述现有网络拓扑结构
二.模块化描述现有网络结构 三.调查、测量现有网络性能
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四.汇总并审计现有网络信息
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一、层次化描述现有网络拓扑结构
?调查应用、服务、网段、链路、媒体、设备等的相关信息包括:
?

位置信息
? ? ?

主要服务器/群组的位置 异地地区及其之间的广域网连接点 本地园区、楼宇、楼层及其之间的连接点 大型主机的位置 主要网络管理站的位置

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?

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? ? ? ?

路由器和交换机的位置
VLAN的位置和范围 工作站所处的位置

?命名标准、方法及其信息 ?技术参数(可参考各对象的参数指标)

?

绘制一张或一组(按自顶向下/层次化方式)网络结构图

1.网络应用图
调查应用的类型、名称、使用的协议和部署位置、范围

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网络应用调查表
序 号
1

名称/ 版本
XX财务 系统

类 服务器 型 位置
财 务

协议

安全性
高级访问 控制

QoS


用户 分布
W网段

用户 数

客户 端

x楼/y室 TCP, /z网段 端口 号n

(n,m) C/B

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2.网络服务图
调查服务的类型、名称、使用的协议和部署位置、范围

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TACACS,TACACS+ ,RADIUS
? TACACS ,TACACS+ :(Terminal Access Controller

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Access Control System)终端访问控制器访问控制系统。 通过一个或多个中心服务器为路由器、网络访问控制器 以及其它网络处理设备提供了访问控制服务。支持独立 的认证(Authentication)、授权(Authorization)和计费 (Accounting)功能。
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?

RADIUS (Remote Authentication Dial In User Service), 远程用户拨号认证系统

网络服务调查表
序 号 1 名称/版 本 类 型 认 证 服务器位 置/类型 协议 安全性 高级访问 控制 QoS 低 用户分 布 全网段 用户 数 客户 端 (n,m) C

TACA CS+

x楼/y室/z TCP, 网段 端口 号n

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3.网络层拓扑结构
调查路由设备位置、接口、路由协议的名称,IP网段/网 络号、VLANID及范围
202.194.128.0 192.168.1.0 山 东 科 技 大 学

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192.168.100.0

192.168.2.0 50用户

192.168.3.0 70用户

192.168.4.0

192.168.5.0 80用户

网络层信息调查表
路由设备及连接信息表
序 号 1 名 称 类 型 位置/ 类型 路由 协议 静态 RIPv 2 安 全 性 鉴 别 连接 连接 接口 S1 FE0/1 接口IP 地址 a.a.a.a b.b.b.b IP网段 VLAN ID 用户 数/ 范围

R3

路 x楼/y 由 室, 器 汇聚

R1 yy网

x.x.x.x/n y.y.y.y/n 20 50

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zz网

FE0/2

c.c.c.c

z.z.z.z/n

30

40

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路由设备配置信息

4.链路层拓扑结构
调查WAN链路技术、设备及位置、ISP名称、 WAN链路ID、带宽 ; LAN链路技术、交换机位置、端口、带宽、配置信息、VLAN位置与 范围

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100Mbps 山 东 科 技 大 学

100Mbps 1000Mbps 56Kbps DLCI=20

100Mbps

100Mbps

56Kbps DLCI=5

56Kbps DLCI=20 100Mbps 100Mbps 100Mbps

链路层信息调查表
交换设备及连接信息表
序 名 号 称 1 S6 类型 位置/ 类型 协 议 STP 802. 1Q 安 全 性 连接 连接 端口 FE0/ 1 带宽 总/已 用端 口数 24/19 VLANID/网 用户 段 数/范 围 10/x.x.x.x/n 18

以太 x楼/y 交换 室, 机 接入

802 S3/ .1x 汇聚

1000 M

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交换设备配置信息

5.物理结构
调查与电信服务商间、园区楼宇间、各楼宇内垂直/水 平布线物理连接线缆类型、长度、连接点位置
楼宇布线图
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建筑物间布线
楼宇源
J1

建筑物布线信息调查表
可/已用 线缆类型
单模光纤

楼宇目

楼间连接点位置/编号
J1/x室/n柜/m架/k口 to J13/ y室/w柜/u架/v口

长度
2000m

铺设时间

J13

8/2芯

2005.5

J13垂直布线

竖井# 竖井1

线缆总数 x

线缆类型 多模 UTP5E

连接点位置/编号
101柜/x架/y口 to 901柜/w架/v口

长度 90m

铺设时间 2005.5

竖井2
J13水平布线 楼层# 信息点数 线缆类型 连接点位置/编号 长度 铺设时间

楼层1
楼层2 楼层n

x

多模
UTP5E

101柜/n架/m口 to 135/01 150m

2005.5

光纤铺设路线图

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物理拓扑图

学生活动中心

622M ATM 155M ATM 100M FE 10M Ether 5500 SW

2820 SW 1924 SW HUB

复旦附中 复旦二附中

二、模块化描述现有网络结构
将各种网络组件按功能/作用进行模块化/区域化划分, 并给出它们之间的连接边界

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三.调查、测量现有网络性能
? 调查、测量的目的、范围和时机 ? 调查、测量的项目

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? ? ? ? ?

可用性 利用率 准确度 效 率 延时/响应时间

调查、测量目的
?

?

?

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为实现新网络的技术目标提供性能提升设计需求依据 为新旧网络融合提供客观的(被证实的)网络组件属性 设备、接口等的组件硬配置属性(例:CPU、内存等) 设备、接口等的组件软配置属性(例:协议、定时等) 为新网络性能的测量提供基线数据 据此提高了性能? 据此满足了网络覆盖范围的扩展需求但性能未降低?

调查、测量范围
?

可能范围:
网段、局域网、建筑物内网、园区网、远程访 问、企业网的

?

重点范围:
反映有问题的网段 。例:网速慢/时断时连的区域。 与新网络互操作多的区域。例:骨干网区。

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AC-2

C-3

C-1

校区骨干
C-2

校园骨干
AC-2

调查、测量时机
?

测量时机: 选择具有可统计/可表现问题的时机 正常负载期间性能测量 异常/峰值负载期间性能测量 选择恰当检测持续时间和间隔

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调查、测量现有网络性能---可用性
调查技术和工程人员获得可用性数据,判断对网络应 用的适应性
最后一次严重停机 的日期和持续时间 最后一次严重 停机的原因

MTBF

MTTR

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企业网

网段1
网段2 网段n

调查、测量现有网络性能---利用率
设定不同平均时间窗口检测带宽利用率(n%)
?

时间窗口:1—5分钟,适合于发现因短时端因广播风暴或快速重传 等问题引发的流量峰值和性能分析,确定性能基线数据
例:3分钟间隔的利用率测量
16:40:00 16:43:00

Network Utilization

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16:46:00

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16:49:00 16:52:00
Time

16:55:00 16:58:00 17:01:00 17:04:00 17:07:00 17:10:00 0 1 2 3 4 5 6 7

例:60分钟间隔的利用率测量
?时间窗口:>10分钟,适合较长时段(天、周、月)的 负载检测和性能分析 Network Utilization

13:00:00

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14:00:00

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Time

15:00:00

S

16:00:00

17:00:00

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

分析协议的带宽使用率
?

适合分析网络应用流量分布和协议异常流量。
相对带宽 绝对带宽 使用率 使用率 协议1流量 组播流 量比率 广播流 量比率

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协议2流量
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协议3流量 协议n流量

相对带宽使用率=协议i流量/网段上总流量 绝对带宽使用率=协议i流量/网段带宽 组播流量比率=协议i组播流量/协议i总流量

调查、测量现有网络性能---准确度
? 误码率
适用于分析信道质量(线缆、接口、干扰)和工程质量。

? 丢包率
适用于分析设备负载状况 信 息 科 学 与 工 程 学 院
被接口忽略的输入数据报量 路由器接口输出队列(满)丢包量 路由器接口输入队列(满)丢包量 缓存(满)丢包量

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? 冲突率
适用于分析网段状况 负载(用户数、带宽) 链路配置(速度兼容、双工兼容性)问题 接口故障

调查、测量现有网络性能---效率
测量不同长度分组分布,可用于选择合适的MTU值,提高网络效率;发 现故障(以太网碎片等);发现配置问题(禁止IP报文分段)。

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调查、测量现有网络性能---延时
测量重要设备上或设备间的延时:
可以逐层(物理层--应用层)测试分析延时的发生量和位置 传输+传播延时 物理层 存储+处理延时 链路层 *网络层 传输层 *应用层

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结点A 结点B 结点C 结点A X X 结点B X 结点C

主要网络性能参数阀值
可用性: MTBF(4000h)、MTTR(1h) 利用率(阀值): 共享以太网段的饱和度(链路利用率/10分钟<70%) WAN链路饱和度(链路利用率/10分钟<70%) 组播&广播流量(<20%) 路由器负载(cpu 的利用率/5分钟<75%) 响应时间(阀值) : 端到端延时(<100毫秒) 可靠性(阀值) : 以太网冲突率(<0.1%) 误码率(10-7) 路由器平均丢包率(<1%) 被接口忽略的输入数据报量 路由器接口输出队列(满)丢包量 路由器接口输入队列(满)丢包量 缓存(满)丢包量

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常用性能测量ISO命令

? show buffers
? show environment ? show interfaces
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? show memory
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? show processes

? show running-config
? show version

四、汇总并审计现有网络信息 1.汇总审计网络结构信息 2.汇总并分析网络性能
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1.汇总审计网络结构信息
网络应用列表:命名规则,名称,位置等信息; 网络服务列表:命名规则,名称,位置等信息; 网络编址表: IP地址块及其分布,网关,手工或DHCP服务等信息; WAN、LAN、VLAN列表:命名规则,名称,位置,规格等信息 网络设备列表:命名规则,名称,位置,型号,规格/配置,软件版 本等信息; ? 网络设备闲置资源列表:闲置端口,模块,插槽等信息; ? 网络设备的配置文档:IOS配置文档信息; ? 布线和跳线列表:位置,类型,数量,距离,铺设路线,编码标记 等信息。 ? 工作站分布列表:数量,位置,用途等信息。
? ? ? ? ?

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分析适应性
? 应用系统适用?升级?替换?增加? ? 网络服务够用?完善?添加? ? 网络范围已及?扩展? ? 网络结构合理?调整?修改?重架? ? 设备/模块够用?添加?升级?替换?
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? IP地址、VLAN设计合理?调整?重新规划? ? 路由策略、协议合适?修改?

? 线缆/配线设施能用?够用?添加?替换?
? 系统配置、标识合理?完整?修改?重建?

2.汇总并分析网络性能
确定并描述:设备、链路、协议等网络组件及其结构的 性能和功能的不足/不适应性。
位置 问题 原因 接口双工属性不对 陈导致协商错误 解决方法 正确设置或替换 NIC W链路 冲突率超阀值 信 息 科 学 与 工 程 学 院

X网段
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广播流量超阀值 用户数过多
丢包率超阀值 延时超阀值

划分新网段/VLAN

Y设备 Z路径

缓存&上联带宽不足 扩容或升级设备 核心设备CPU超载 扩容或升级设备

R网段

误码率超阀值

有强干扰源/线缆陈 旧

屏蔽/替换

小结
?网络规划和设计需要方法指导,也需要

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经验积累而成的技巧,更需要汇总众人 的智慧。 ?需求分析是否完备、是否足以提供设计 决策,需要多阶段工作的多次循环。
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作业
1. 你认为哪几个需求调查分析步骤最重要?为什么? 2. 每个需求调查分析步骤各应得到哪些结果数据?

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3.为什么需要描述现有网络?为什么要分层描述网络结构? 4.分析整理某校园网工程设计资料,给出信息调查表,并 绘制对应的网络层、数据链路层和物理层结构图。 5.下载和试用软件:Visio与Sniffer。
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