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第10章计算机网络工程10.1网络工程概述10.2网络逻辑设计10.3网络物理设计10.1网络工程概述网络工程实质上是将工程化的技术和方法应用于计算机网络系统中。即系统地、规范地、可度量地进行计算机网络系统的设计、构造和维护的全过程。10.1.1网络系统集成10.1.2网络需求分析10.1.3投标过程10.1.4方案举例10.1网络工程概述网络系统集成，是以用户的应用需求和资金规模为出发点，综合应用计算机和网络技术，选择各种软硬件产品，经过相关人员的集成设计、安装调试、应用开发等大量技术性工作和管理及商务工作，使集成后的系统成为能够满足用户的实际工作要求、具有良好的性能和合理价格的计算机网络系统。来自情侣水晶老人头钱包网络系统集成网络系统集成中的对象用户是指出资进行网络系统集成的机构或企业，是服务的对象。系统集成商是指为用户的网络系统提供咨询、设计、供货、实施及售后维护等一系列服务的公司实体，是系统集成活动的主要执行者。产品厂商是指设计、生产系统集成项目中所选用产品的生产厂家。供货商是指为系统集成商直接提供集成项目相关产品的企业，如某种产品的代理商、经销商等。应用软件开发商是指从事用户应用软件开发的专业公司，有些系统集成商也有自己的软件开发部门，兼具应用软件开发商的角色。施工队是指专门从事计算机网络布线相关业务的施工队伍。工程监理是指在系统集成项目中专门对设计、施工、验收等活动进行质量检查和控制的机构或公司，常见于一些大中型项目。系统集成过程用户需求分析逻辑网络设计物理网络设计执行与实施系统测试与验收网络安全与管理、系统维护系统测试与验收用户需求分析逻辑网络设计物理网络设计执行与实施网络安全、管理与系统维护网络设计者通常从以下三个方面进行用户需求分析：分析网络应用目标分析网络应用约束分析网络通信特征。10.1.2网络需求分析网络应用目标工程应用范围网络设计目标各项网络应用用户的商业需求工作环境组织结构通信流量网络应用约束商业约束环境约束网络通信特征1.从网络功能角度分析用户需求通信功能通信功能有两个方面：内部通信（下属部门间的通信，与管理部门间的通信）；对外通信（与Internet的通信，业务往来的单位间的通信，企业内部异地通信）。信息服务类功能需求常规Internet网络服务电子邮件服务（E-mail）；文件传输服务（FTP）；远程登录服务（TELNET）；电子公告牌服务（BBS）；信息服务；网络浏览，网络游戏。对内、外的数据传输与信息服务数据库访问与更新；文件共享与访问；对外宣传信息服务；建立自己的服务器和主页（HomePages）；信息共享与查询服务；其他数据传输与信息服务；2.明确网络设计目标增加收入和利润；加强合作交流，共享宝贵的数据资源；加强对分支机构或部属的调控能力；缩短产品开发周期，提高雇员生产力；与其他公司建立伙伴关系；扩展进入世界市场；转变为国际网络产业模式；使落后的技术现代化；降低电信及网络成本，包括与语音、数据、视频等独立网络有关的开销；将数据提供给所有雇员及所属公司，以使其做出更好的商业决定；提高关键任务应用程序和数据的安全性与可靠性；提供更好的客户支持；提供新型的客户服务。3.明确网络工程应用范围和环境分析要明确是设计一个新网络还是修改现有的网络，是针对一个网段、一个（组）局域网或一个广域网，还是远程网络或一个完整的企业网。网络工程应用环境必须实地考察。各工作区的位置可能是属同一层面或同一建筑的不同层面，同一个园区的不同建筑，同一城市的不同园区，不同城市的子公司之间，子公司对总公司等。必须对不同地点之间如何综合布线，异地网络如何互连加以考虑。网络设计与环境密切相关。4.从用户的商业需求分析了解用户商业需求的主要步骤包括：首先，从企业高层管理者开始收集商业需求；其次，收集用户所面向的客户群体的需求；最后，收集支持用户与其客户之间商业应用的网络需求。了解用户的商业状况了解公司的组织结构了解公司的商业目标了解公司的投资规模和项目资金5.网络应用的各种约束因素商业约束选择技术和产品的约束预算约束时间约束技术和应用约束距离时段拥塞服务类型可靠性信息冗余6.影响网络性能的参数指标时延吞吐量丢包率时延抖动带宽响应时间利用率效率可用性可扩缩性安全性可管理性适应性可购买性7流量分析与控制测量现有网络的通信流量测算或估算现有网络的通信流量，确定网络流量的瓶颈。辩别网络通信的源点和目的地，分析源点和目的地之间数据传输的方向性和对称性（双向或单向，对称或非对称）。通信流量的分析也可从通信方式来考虑客户/服务器方式（服务器端的拥塞）；对等通信方式（交换节点的拥塞）；服务器/服务器方式（线路的拥塞）；分布式计算方式（线路的拥塞）；终端/主机方式（主机的拥塞）；投标是一个商务过程。系统集成商能够中标，主要取决于以下几种因素：公司实力技术人员配备情况是否有同类项目及项目完成情况提供设备的先进性与设备供应商的关系投标总金额提供的服务和培训情况维护维修的响应速度项目进度10.1.3投标过程1.投标前的准备工作用户交流需求分析现场勘察综合布线必须到现场去了解情况，对环境进行认真细致的分析，才能设计出符合实际、切实可行的布线方案。初步的投标方案设计初步的投标方案设计，是根据用户需求分析和现场勘察结果，给出计算机网络系统技术方案和应用系统方案。写投标书2.标书应包括哪些内容投标方概况网络系统设计方案应用系统设计方案项目实施组织及进度计划关于培训、技术支持及售后服务验收标准及技术文档设备清单及报价3.述标与答疑4.商务洽谈与合同签订1.小型校园网需求说明（5-10万元规模）：一个小型的校园网络，在单一建筑内，功能要求：（1）支持多媒体应用，包括多媒体教室、电子阅览室、多媒体教学；（2）高性能，全交换，满足用户需求；（3）管理简单，浏览器方式无需专门培训；（4）系统安全，保密性高；信息点分布及现场环境如下：二楼：1个多媒体教室，50个多媒体用户；三楼：1个电子阅览室：24个多媒体用户；四楼、五楼：60个校园网普通/多媒体用户（各办公室使用）；所有用户都能访问互联网。10.1.4方案实例2.方案拓扑结构如下：思科公司的Catalyst2924交换机是这一网络的核心设备，它提供了24个10/100M自适应的快速以太网端口，为分支交换机Catalyst1924和数据量很大的主服务器或网管工作站提供高速主干连接；1924交换机具有两个100M快速以太网端口和24个10M端口，100M用于2924或教师用机的连接，10M则可提供给数据流量较少的学生机和办公机器；多媒体教室用到其中两台1924或2924，可为近五十台学生机提供网络连接，另三台给普通用户办公用，一台分配给电子图书用。3.方案说明考虑到Internet接入是校园网的发展趋势，在每套解决方案中都用到了路由器来引入广域网的远程连接，这套方案中用到了思科公司的低端路由器Cisco1700，它提供了对内的10/100M局域网接口和对外的128K的ISDN或专线连接，通过Internet实现远程教学或教学演播等应用。4.报价设备数量单价Catalyst2924一台17655元Catalyst1924六台7326元Cisco1700/800一台8000元服务器和网管三台8000元设备合计：93611元，系统集成费用：7000元，总费用大约十万元10.2网络逻辑设计10.2.1网络互联设备及选择方法10.2.2网络拓扑结构设计10.2.3局域网技术及方案设计交换机的选择背板带宽包转发率冗余模块堆叠能力VLAN数量MAC地址数量端口类型端口速率端口密度能否使用光纤10.2.1网络互联设备及选择方法三层交换能力三层交换能力指：交换机有无三层交换能力，或是否可以通过软件升级达到此能力。三层包转发率，能否实现线速的三层交换（具有二层交换相同的交换速率）。交换机所支持的路由协议类型，能否支持广泛的协议。2．路由器路由器由硬件和软件组成。硬件由处理器、内存、接口、控制端口等物理硬件和电路组成；软件由路由器的IOS操作系统和运行配置文件组成局域网端口：•AUI端口：即粗缆口，连接10Base-T以太网络。•RJ45端口：双绞线以太网端口，在路由器中，10Base-T网的RJ-45端口标识为“ETH”，100Base-TX网的RJ-45端口标识为“10/100bTX”。•SC端口：光纤端口，连接快速以太网或千兆以太网交换机，以“100bFX”或“1000bFX”标注。广域网端口：高速同步串口：可连接DDN、帧中继、X.25、E1等。同步/异步串口：用于Modem或Modem池的连接，实现远程计算机通过公用电话网拨入网络。ISDNBRI端口：用于ISDN线路通过路由器实现与Internet或其他远程网络的连接，可实现128Kbps的通信速率。配置端口：AUX端口：该端口为异步端口，主要用于远程配置、拨号备份、Modem连接。支持硬件流控制。Console端口：该端口为异步端口，主要连接终端或支持终端仿真程序计算机，在本地配置路由器。不支持硬件流控制。路由器的选择如何选择路由器，主要从实际需求（包括：路由器的类型、路由器的配置），路由器的性能指标，用户成本，可扩展性，服务支持，品牌因素等几个方面考虑。路由器的类型路由器是否模块化。模块化结构的路由器一般可扩展性好，支持多种端口类型，各种类型端口的数量可选。路由器的配置路由器接口的种类用户可用槽数CPU内存端口密度路由协议支持路由器的性能指标全双工线速转发能力吞吐量背板能力路由表能力丢包率时延及时延抖动突发量能力服务质量网管能力可靠性和可用性层次型网络结构设计一种典型的层次型拓扑结构是三层层次模型（核心层、分布层和访问层）。三层层次模型向上可以扩大到大型国际互连网络，向下也可以用于交换式网络或桥接网络。三层层次拓扑结构中的核心层是互连网络的高速主干。它提供场点之间的优化传输路径。核心层对互连至关重要，因此必须用冗余组件设计核心层，并保持有限和一致的范围。10.2.2网络拓扑结构设计使用分层设计，各种网络互连设备可以充分发挥它们各自的特性。可将路由器添加到网络中以隔离广播通信，可使用交换机为高带宽要求的应用程序提供适合的带宽，可将集线器用于简单、开销小的访问。网络结构冗余设计冗余网络设计的基本思想就是通过重复设置网络链路和互连设备来满足网络的可用性需求。冗余是提高网络可靠性最重要的方法，可以减少网络上由于单点故障而导致整个网络故障的可能性。冗余的目的是重复设置任何一个必需的组件，使得它的故障不会导致网上用户的关键应用程序的停止运行。备用设备由于路由器或交换机在企业网中的某些部分起着关键作用，因此有时需要对这些设备设置冗余。备用路径当网络的某条路径出现故障，为了保持互连性，冗余网络设计必须提供一条备用路径。备用路径由路由器、交换机以及路由器与交换机之间的独立备用链路构成，它是主路径上的设备和链路的重复设置。设计备用路径所采用的容量通常比主路径的小，而且备用路径所使用的链路与主路径使用的是不同的技术.备份链路除了用于冗余外，还可用于负载平衡。这样做的好处是，能够提高网络的总体性能水平，同时也因为备份链路被定期使用和监控，一旦主路径出现故障，不会出现无法从后备转入正式工作的情况。拓扑结构设计实例该校园网设计成3层拓扑结构。访问层设计（1）教学楼中，每一个教室或计算机机房组成一个局域网，每个这样的局域网连接到路由器上。（2）学生宿舍按房间组建局域网连接到路由器上。（3）行政楼按不同的科室组建局域网连接到核心交换机上（4