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第2章_中小型网络系统总体规划与设计方案_图文

第一单元 网络规划和设计
第二章 中小型网络系统总体规划与设计方案

主讲:陈杰

第2章 中小型网络系统总体规划与设计方法
年份 2010.9 2010.3 2009.9 2009.3 2008.9 2008.4 试题 分布 5~7 5~7 5~7 5~7 5~7 5~7 题型 选择题 选择题 选择题 选择题 选择题 选择题 分值 3 3 3 3 3 3 考核要点 服务器技术、交换机技术指标、路由器技术指标 路由器技术指标、交换机技术指标、网络服务器性能 路由器技术指标、交换机技术指标、网络服务器性能 路由器技术指标、交换机技术指标、网络服务器性能 路由器技术指标、交换机技术指标、网络服务器性能 网络需求详细分析、网络系统分层设计、交换机技术 指标

2.1 基础知识
?2.1.1 基于网络的信息系统基本结构
?2.1.2 网络系统组建工程的阶段划分 ?2.1.3 网络需求调研与系统设计的基本原 则

考点一:基于网络的信息系统基本结构
? 基于网络的信息系统的基本结构如教材第28页图2-1所示,包括网络运行环境 、网络系统、网络操作系统以及基于网络操作系统的网络数据库管理系统、网 络软件开发工具与网络应用系统。同时还要有网络管理系统和网络安全系统保 障网络系统的正常运行。

考点一:基于网络的信息系统基本结构

考点一:基于网络的信息系统基本结构

一、网络运行环境 ? 网络运行环境是指保障网络系统安全、可靠与 正常运行所必需的基本设施与设备条件。主要 包括以下几项: ? 1、机房和设备间、配线间:机房和设备间、配 线间是核心路由器、交换机、服务器等核心设 备的场所,同时也包括各个建筑物中放置路由 器、交换机与布线设施的设备间、配线间等场 所。 ? 2、电源供电:关键的网络设备对供电条件的要 求是很高的,必须保证由专用的UPS系统供电 。

考点一:基于网络的信息系统基本结构
二、网络系统

? 支持信息系统的网络包括网络传输基础设施、网络设备两部 分。 ? 1、网络传输基础设施:包括根据距离、宽带、电磁环境与地 理环境的要求完成的室内结构化布线系统、建筑物结构化布 线、城域网主干光缆系统、广域网传输线路、微波通信系统 和卫星通信系统等。 ? 2、网络设备:包括路由器、交换机、网关、网桥、集线器、 中继器、收发器、网卡、Modem和远程通信服务器。

考点一:基于网络的信息系统基本结构
三、网络操作系统 ? 网络操作系统为高层用户提供共享资源管理服务等。 ? 常见的网络操作系统有:Windows NT Server、Windows 2000 Server 、 Windows 2003 Server 、 Windows 2008 Server 、 Netware 、Unix 、Linux 等。

考点一:基于网络的信息系统基本结构
四、网络软件开发工具与网络应用系统

? 1、网络数据库管理系统:Oracle、Sybase 、MS SQL Server 、DB2。 ? 2、网络软件开发工具:数据库开发工具、Web应用 开发工具与标准开发工具( Java、Microsoft Visual Studio .NET 、Visual C++ 、 Visual Basic 、Delphi ) ? 3、网络应用系统:如电子商务、电子政务系统等。

考点一:基于网络的信息系统基本结构

五、网络管理与网络安全系统 ? 网络管理系统
网络管理系统是一个软硬件结合的系统,但它以软件 为主,属于分布式网络应用系统,通过某种方式对网络进 行管理,使网络能正常高效地运行,更加有效的利用网络 中的资源得。

? 网络安全系统
网络安全就是网络上的信息的安全,是指网络系统的 硬软件系统及其数据受到保护,不因突然的或者恶意的原 因而遭到破坏、更改和泄露,系统连续可靠正常地运行, 并给予持久不中断的网络服务。广义来说,凡是涉及到网 络上信息的保密性、真实性、完整性、可用性和可控性的 相关技术和理论都涉及到网络安全技术。

2.1.2 网络系统组建工程的阶段划分
? 了解课本P30 图2-2 网络系统组建阶段 的划分

网络系统设计流程图

2.1.3 网络需求调研与系统设计的基本原 则
五项原则: ? 1、从调查入手 ? 2、论证可行性 ? 3、运用系统观念,完成规划和设计 ? 4、时间安排,合理安排工程进度 ? 5、强调各阶段文档资料的完整性与规范性

考点二:网络需求分析
一、网络需求调查 ? 1、网络用户调查:P31 表2-1 ? 2、网络应用需求调查: P32 表2-2

考点二:网络需求分析
二、网络节点的分布情况调查 ? 1、用户数量及分布的位置: P32 表2-3 ? 2、建筑物内部结构情况调查 ? 3、建筑物群情况调查

考点二:网络需求分析
三、应用概要分析 ? 1、Internet/Intranet 服务:Web、E-mail、FTP、IP电话、网络电视会议、电 子商务、公共信息资源的在线查询 ? 2、数据库服务 ? 3、网络基础服务系统

考点二:网络需求分析
四、网络需求详细分析 ? 1、网络总体需求分析 ? 2、结构化布线需求分析 ? 3、网络可用性与可靠性分析 ? 4、网络安全性需求分析 ? 5、网络工程造价分析

考点二:网络需求分析
? ? ? ? 1、网络总体需求分析,根据应用软件的类型不同,可以分为3类: (1)MIS/OA/Web类应用,数据交换频繁,数据流量不大 (2)FTP/CAD类应用,数据交换不频繁,数据流量大 (3)多媒体数据流文件,数据交换频繁,数据流量大

考点二:网络需求分析
? 2、结构化布线需求分析 通过对结点分布的实地考察,结合建筑物内部结构与 建筑物之间的关系,连接的难易程度,确定中心机房、楼内各层的设备间、楼 间连接技术、以及施工的造价,确定中心机房及各网段设备间的位置和用户结 点的分布,确定结构化布线的需求、造价与方案。

考点三:网络总体规划设计
? ? ? ? 一、网络工程建设目标和设计原则 二、网络结构与拓扑构型设计方法 三、核心层网络结构设计 四、汇聚层网络与接入层网络结构设计

考点三:网络总体规划设计
一、网络工程建设目标和设计原则 ? 网络工程建设必须首先明确用户的实际需求,统一规划,分期建设,选择适合 的技术,确保网络工程建设的先进性、可用性、可靠性、可扩展性与安全性。 ? 因此网络系统设计的原则是实用性、开放性、高可靠性、安全性、先进性与可 扩展性。

考点三:网络总体规划设计

二、网络结构与拓扑构型设计方法 ? 大型和中型网络系统必须采用分层的设计思想,这 是解决网络系统规模、结构和技术的复杂性的最有 效方法。 ? 核心层网络:用于连接服务器集群、各建筑物子网 交换、路由器,以及与城域网连接的出口; ? 汇聚层网络:用于将分布在不同位置的子网连接到 核心层网络,实现路由汇聚的功能; ? 接入层网络:将终端用户计算机接入到网络之中。

考点三:网络总体规划设计

? 核心路由器之间、路由器与汇聚路由器直接使用 具有冗余链路的光纤连接。汇聚路由器与接入路 由器,接入路由器与用户计算机之间可以使用非 屏蔽双绞线(UTP)连接。 ? 结点数250~5000个,一般按3层结构设计 ? 结点数150~500个,可以不设计接入层网络,结点 可直接通过汇聚层的路由器或交换机接入 ? 结点数5~250个,可以不设计接入层网络与汇聚层 网络

考点三:网络总体规划设计
三、核心层网络结构设计 ? 核心层网络是整个网络系统的主干部分,应该是设计与建设的重点。核心层网 络要承担整个网络40%~60%的流量。主要技术标准是GE/10GE,核心设备是 高性能交换路由器,连接路由器是具有冗余链路的光纤。

服务器群接入核心路由器的两种方案

考点三:网络总体规划设计
四、汇聚层网络与接入层网络结构设计 ? 汇聚层网络用于将分布在不同位置的子网连接到核心层网络,实现路由汇聚的 功能。 接入层网络用于将终端用户计算机接入到网络之中。 ? 层次之间上联带宽与下一级带宽之比一般控制在1:20。

考点四:网络关键设备选型
? 一、网络关键设备选型的基本原则 ? 二、路由器选型的依据 ? 三、交换机分类与主要技术指标

考点四:网络关键设备选型
一、设备选型的基本原则 ? 1、产品系列与厂商的选择 ? 2、网络的可扩展性考虑 ? 3、网络技术先进性考虑

考点四:网络关键设备选型
二、路由器选型的依据

1.路由器的分类
(1)按性能来划分 分为高、中、低档的路由器 (2)按结构来分 可分为“骨干级路由器”、 “企业级路由器”和“接入级路 由器”。 (3)按功能划分 可分为“边界路由器”和“ 中间节点路由器”。 中型规模的网络系统结构

考点四:网络关键设备选型

二、路由器选型的依据 ? 1、路由器的分类 ? 高端:背板交换能力>40Gbps ? 中低端:背板交换能力<40Gbps ? 高端:多个高速光端口,支持多协议标记交换 (MPLS)协议 ? 中端:支持IP协议的同时,支持IPX、Vines等多 种协议,支持防火墙、QoS、安全与VPN策略 ? 低端:支持局域网、ADSL、接入与PPP接入方式 与协议

考点四:网络关键设备选型

? 2、路由器的关键技术指标 ? (1)吞吐量,是指路由器的包转发能力。 ? (2)背板能力,是路由器输入端与输出端之间的 物理通道。传统的路由器采用的是共享背板的结构 ,高性能路由器一般采用交换式结构,背板能力决 定吞吐量。 ? (3)丢包率,是指在稳定的持续负荷情况下,由 于包转发能力的限制而造成包丢失的概率。 ? (4)延时与延时抖动,是指数据包的第一个比特 进入路由器,到该帧的最后一个比特离开路由器所 经历的时间,该时间间隔标志着路由器转发包的处 理时间。

考点四:网络关键设备选型 ? (5)突发处理能力,是以最小帧间隔发送数据包而不引起 丢失的最大发送速率来衡量的。 ? (6)路由表容量,路由器的一个重要任务就是建立和维护 一个与当前网络链路状态与结点状态相适应的路由表。路 由表容量指标标志着该路由器可以存储的最多的路由表项 的数量。 ? (7)服务质量,主要表现在列队管理机制、端口硬件队列 管理和支持QoS协议上。 ? (8)网管能力,表现在网络管理员可以通过网络管理程序 和通用的网络管理协议SNMPv2等,对网络资源进行集中 的管理与操作。 ? (9)可靠性与可用性,表现在:设备的冗余、热拔插组件 、无故障工作时间、内部时钟精度等方面。

考点四:网络关键设备选型
三、交换机分类与主要技术指标 1、交换机的分类 ? (1)从所支持的技术类型分类,可以分为10Mbps Ethernet交换机、Fast Ethernet( 100Mbps )交换机与1Gbps的GE交换机。 ? (2)从内部结构分类,可以分为固定端口交换机与模块交换机。 ? (3)从应用规模分类,可以分为:企业级交换机、部门级交换机与工作组级交 换机。

考点四:网络关键设备选型
2、交换机主要的技术指标 ? (1)背板带宽,是交换机输入端与输出端之间的物理通道。 ? (2)全双工端口带宽,其计算方法:端口数*端口速率*2。背板带宽应该大于 此值。 ? (3)帧转发速率,是指交换机每秒钟能够转发的帧的最大数量。

考点四:网络关键设备选型

? (4)机箱式交换机的扩张能力,可以选取不同类 型的控制模块来达到支持不同类型的协议与不同 端口带宽的目的。(GE模块,FE模块,FDDI模 块,ATM模块,Token Ring模块等) ? (5)支持VLAN能力,是用户需要关注的重要指 标之一,大部分交换机支持802.1Q协议,有的则 支持Cisco专用的组管理协议CGMP。VLAN的划 分可以是基于端口的,也可以是基于MAC地址或 IP地址的。

考点四:网络关键设备选型

3、交换机配置选择 ? (1)机架插槽数,是指模块式交换机所能够安插 的最大的模块数 ? (2)扩展槽数,是指固定端口式交换机所带的扩 展槽最多可以安插的模块数。 ? (3)最大可堆叠数,是指一个堆叠单元中可以堆 叠的最大的交换机数量。 ? (4)端口密度与端口类型,密度是指一台交换机 所能够支持的最小/最大的端口数,类型是指全双 工端口/单工端口。

考点四:网络关键设备选型

? (5)最小/最大GE端口数,是指一台交换机所能够支持 的最小/最大的1000Mbps 速率的端口数量。 ? (6)支持的网络协议类型,固定配置的交换机只有一 种协议(Ethernet协议),机架式交换机与带有扩展槽 的交换机一般支持多种协议(如:GE/FE/FDDI/ATM等 ) ? (7)缓冲区大小,是来协调不同端口之间的速率匹配 。 ? (8)MAC地址表大小,用来存储连接在不同端口上的 主机或设备的MAC地址。 ? (9)可管理性,主要的网络管理协议与软件包括: IBM NetView/HP OPENVIEW/SNMP ? (10)设备冗余,对于管理卡、交换结构、接口单元、 电源需要考虑冗余。

考点五:网络服务器选型
? 一、网络服务器的分类 ? 二、网络服务器的性能 ? 三、服务器选型的基本原则

考点五:网络服务器选型

一、网络服务器分类 ? 1、从应用的角度分类,可分为文件服务器、数据 库服务器、Internet/Intranet通用服务器、应用服 务器; ? 2、从主机硬件角度分类,可分为基于CISC处理器 的Intel结构的PC服务器、基于RISC机构处理器的 服务器、小型机服务器; ? 3、从网络应用的规模分类,可分为基础级服务器 、工作组级服务器、部门级服务器、企业级服务 器。

考点五:网络服务器选型 4、服务器采用的相关技术 ? 为了提高服务器的性能,各种服务器都在设计中采用了不 同的技术。这些技术主要有: ? (1)对称多处理(Symmetric Multi-Processing,SMP) 技术; ? (2)集群(Cluster)技术; ? (3)分布式内存访问(Non-Uniform Memory Access, UNMA)技术; ? (4)高性能存储与智能I/O技术; ? (5)服务处理器与Intel服务器控制(Intel Server Control ,ISC)技术; ? (6)应急管理端口(Emergence Management Port, EMP)技术; ? (7)热插拔技术。

考点五:网络服务器选型

二、网络服务器性能 ? 网络服务器性能主要表现在: ? (1)运算处理能力;P45 CPU的50%定律 ? (2)磁盘存储能力; ? (3)高可用性=MTBF/(MTBF+MTBR) MTBF:平均无故障时间 MTBR:平均修复时间 ? (4)数据吞吐能力; ? (5)可管理性与可扩展性

考点五:网络服务器选型
三、服务器选择基本原则 ? (1)根据不同的应用特点选择服务器; ? (2)根据不同的行业特点选择服务器; ? (3)根据产品的成熟程度选择服务器。

考点六:网络系统安全设计的基本方法
? 一、网络安全技术涉及的基本内容 ? 二、网络系统安全设计的原则

考点六:网络系统安全设计的基本方法
一、网络安全技术涉及的基本内容 ? 1、网络攻防技术 ? 2、网络防攻击研究的主要问题 ? 3、网络中的信息安全问题 ? 4、防抵赖问题 ? 5、网络内部安全防范 ? 6、网络防病毒 ? 7、垃圾邮件、灰色软件与流氓软件

考点六:网络系统安全设计的基本方法
? ? ? ? ? ? ? 二、网络系统安全设计的原则 1、全局考虑 2、整体设计 3、有效性与实用性 4、等级性 5、自主性与可控性 6、安全有价

本章总结

大纲要求

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一、网络信息系统的基本结构。网络运行环境 、网络系统、网络操作系统、网络数据库管理 系统、网络软件开发工具与网络应用系统、 网 络管理系统、网络安全系统。 二、网络需求分析。网络总体需求分析、结构 化布线系统需求分析、网络可用性与可靠性分 析、网络安全性需求分析、网络工程造价分析 。 三、网络系统规划设计。网络结构与拓扑构型 、核心层网络结构设计 四、网络设备选型。路由器、交换机、服务器 。

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本章总结

命题方向

一、总的情况 ? 1.本章勾勒了网络系统的总体框架。 ? 2.本章是大纲的基本要求内容,需要掌握基本内容,从 而为后面知识作铺垫。 二、关键考点 ? 网络信息系统的基本结构 ? 网络需求分析 ? 网络总体规划 ? 路由器的相关知识 ? 交换机的相关知识 ? 网络服务器选型 ? 网络安全技术