网络工程设计与系统集成第1章

网络工程设计与系统集成杨威人民邮电出版社（第3版）NetworkEngineeringDesignandSystemIntegration（3ndEdition）“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材普通高等教育“十一五”国家级规划教材©人民邮电出版社2014.10第2页“十一五”“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材2019/12/17网络工程设计与系统集成强调网络设计原理突出系统集成实践案例学习贯穿全书网络工程设计与系统集成网络体系结构与协议园区网工程需求分析园区网设计方法论网络设计集成基本知识综合布线技术与实践高速局域网技术与系统集成园区网路由技术与系统集成服务器技术与系统集成IPv6技术与系统集成网络安全技术与应用政务云计算技术与应用网络工程实施基础网络设计与系统集成实践网络运行维护网络性能测试网络性能优化网络故障检测网络故障排除网络系统评估无线局域网技术与系统集成©人民邮电出版社2014.10第3页“十一五”“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材2019/12/17问题思考回顾计算机技术类课程，系统集成思想对计算机系统的作用联想你熟悉的“工程项目”，设想计算机网络工程包含的内容©人民邮电出版社2014.10第4页“十一五”“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材2019/12/17学习目标（1）了解系统集成的发展和层面，理解网络工程设计和系统集成的概念。掌握网络系统结构与协议的基本知识，会使用OSI与TCP/IP对比，分析实际网络体系结构。（2）理解域名系统表示与域名解析方法。熟练掌握IPv4子网地址设置与子网掩码设置。（3）了解网络需求分析方法，熟悉网络工程设计书编写要求。了解系统集成体系结构和系统集成步骤，理解网络结构特点与区别，基本掌握网络各种结构的使用范围。（4）了解网络工程设计方法，理解网络工程设计的重点，包括物理组成、层次结构、有线无线融合、云计算特点，以及网络安全措施等。第1章绪论©人民邮电出版社2014.10第5页“十一五”“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材2019/12/17本章重点：●网络系统集成内容和步骤●OSI与TCP/IP体系结构和协议●使用OSI与TCP/IP对比，分析实际网络体系结构●IPv4子网划分与子网掩码●网络工程需求分析与设计的方法●本章难点：●IPv4子网划分与子网掩码●网络工程需求分析与设计的方法第1章绪论©人民邮电出版社2014.10第6页“十一五”“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材2019/12/17网络设计与系统集成概述网络体系结构与协议网络工程需求分析网络工程设计基础第1章绪论©人民邮电出版社2014.10第7页“十一五”“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材2019/12/171.1.1网络工程概念网件工程（NetworkEngineering，NE）是从整体出发，合理规划、设计、实施和运用计算机网络的工程技术。根据网络组建需求，综合应用计算机科学和管理科学中有关的思想、理论和方法，对网络系统结构、要素、功能和应用等进行分析，以达到最优规划、最优设计、最优实施和最优管理的目的。1.1网络工程概述©人民邮电出版社2014.10第8页“十一五”“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材2019/12/17网络工程设计概念网络工程设计是按照用户组网需求，从网络综合布线、数据通信、系统集成等方面综合考虑，选用先进网络技术和成熟产品；为用户提供科学、合理，实用、好用、够用的网络系统解决方案；为网络系统集成提供技术文档和工程实施依据。1.1网络工程概述©人民邮电出版社2014.10第9页“十一五”“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材2019/12/171.1.2系统集成的概念系统（System）的意思是“体系，制度，体制，秩序，规律，方法”。集成（Integration）的意思是“成为整体，组合，综合，一体化”。集成可以表示将单个元件组装成一台设备或一种结构的过程。例如，将大量的晶体管组成一个“集成”电路。集成也可以表示由某种规则的相互作用形式而联结的部件组合体，即有组织的整体。例如，将软件的多个功能模块组合成“一体化”系统，使整体系统从一个程序到另一个程序能够共享命令和信息流。这种软件被称为是“集成”软件。1.1网络工程概述©人民邮电出版社2014.10第10页“十一五”“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材2019/12/17网络系统集成是在信息系统工程方法的指导下，根据网络应用的需求，将网络硬件设备、系统软件和应用软件等产品和技术，系统性地集合在一起，成为满足用户需求的、较高性价比的计算机网络系统。1.1.3网络系统集成的发展•网络集成朝着互联和大规模集群的方向发展LAN-LAN互连和LAN-WAN的互连云计算（CloudComputing）模式•网络集成朝着高速率、大容量的方向发展局域网速度已经从共享式10Mbps升级到交换式100Mbps~1000Mbps，甚至已达到10Gbps。©人民邮电出版社2014.10第11页“十一五”“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材2019/12/171.网络软硬件产品的集成网络信道采用传输介质（电缆、光缆）组成，网络通信平台采用信息交换和路由设备（交换机、路由器、收发器）组成，网络信息资源平台采用服务器和操作系统组成。1.1.4网络系统集成的层面2.网络技术的集成全双工交换式以太网、1000Mbps以太网、10Gbps以太网，第三层交换，虚拟个人网（VPN，VirtualPrivateNetwork），双址（源地址、目标地址）路由，双栈（IPv4、IPv6）路由，多路（CPU）对称处理，网络附加存储（NAS）、区域存储网络（SAN），Client/Server模式、Browser/Server模式和Browser/Application/Server模式，分布式互连网应用结构等。3.网络应用的集成DNS，，E-mail，FTP，VOD（视频点播），杀毒软件（网络版），网络管理与故障诊断系统等©人民邮电出版社2014.10第12页“十一五”“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材2019/12/171.1.5网络系统集成框架Web应用系统（专用Business,OA,MIS,DSS,E-mail,FTP等）网络协议http,FTP,DNS,SMTP,NNTP等外部资源(DB)连接CGI,ASP,XAPI,ODBC,插件等开发工具Html,XML,Java,JavaScript等网络操作系统(WindowsServer2008,RedhatLinuxAS5.1等）网络资源硬件平台（服务器，存储区域网络等）网络系统安全网络系统管理网络通信平台（交换机，路由器等）网络通信支持平台（综合布线，机房建设等）©人民邮电出版社2014.10第13页“十一五”“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材2019/12/17问题时间©人民邮电出版社2014.10第14页“十一五”“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材2019/12/17•网络协议•语法、语义和时序•体系结构•完成计算机间的协同工作，把计算机间互连的功能划分成具有明确定义的层次，规定了同层次进程通信的协议及相邻层之间的接口服务1.2.1网络协议与结构1.2网络体系结构与协议©人民邮电出版社2014.10第15页“十一五”“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材2019/12/171.2网络体系结构与协议体系结构服务定义协议规格应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层信源信宿对等层通信网络高层通信子网二进制传输（）介质访问接入寻址和最短路径端到端的连接主机间通信数据表示处理网络应用1.2.2OSI模型©人民邮电出版社2014.10第16页“十一五”“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材2019/12/17PDU与数据封装OSI参考模型中，对等层协议之间交换的信息单元统称为协议数据单元（ProtocolDataUnit，PDU）。传输层及以下各层的PDU有各自特定的名称：传输层——数据段（Segment），网络层——分组数据报文（Packet），数据链路层——数据帧（Frame），物理层——二进制比特流（Bit）©人民邮电出版社2014.10第17页“十一五”“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材2019/12/17数据多层封装与拆封应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层信源信宿数据数据数据段头数据网络头段头数据网络头段头数据幀头幀尾011101000011000010100101111010110封装拆封©人民邮电出版社2014.10第18页“十一五”“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材2019/12/171.TCP/IP协议(1)协议集1.2.3TCP/IP体系结构FTPHTTPSMTPDNSSNMPTFTPTCPUDPIPInternetEthernetTokenRingManyLANsandWANsFTP–文件传输协议；HTTP-超文本传输协议；SMTP–简单邮件传输协议；DNS–域名解析服务系统；TFTP-一般文件传输协议；SNMP-简单网络管理协议；TCP–文件传输控制协议；UDP-用户报文协议；IP–网际互连协议。©人民邮电出版社2014.10第19页“十一五”“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材2019/12/17TCP/IP模型TCP/IP起源于美国国防部高级研究规划署(DARPA)的一项研究计划——实现若干台主机的相互通信。现在TCP/IP已成为Internet上通信的标准。TCP/IP模型包括4个概念层次：应用层（application）传输层（transport）网际层（internet）网络接口（networkinterface）©人民邮电出版社2014.10第20页“十一五”“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材2019/12/17TCP/IP体系结构及功能应用层Application表示层Presentation会话层Session传输层Transport网络层Network数据链路层DataLink物理层PhysicalTCPUDPICMPIPARP网络接口层（Ethernet,802.3,802.5,FDDI等）ApplicationSessionHTTPSMTPDNSFTPTFTPOSI参考模型TCP/IP协议数据数据数据TCP头数据IP头TCP头数据IP头TCP头数据幀头幀尾011101000011000010100101111010110TCP/IP数据封装与拆封封装拆封©人民邮电出版社2014.10第21页“十一五”“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材2019/12/17TCP/IP的应用层应用层协议支持了文件传输、电子邮件、远程登录、网络管理、Web浏览等应用。应用层传输层网络接口网际层文件传输●FTP、TFTP、NFS电子邮件●SMTP、POP3应用●HTTP远程登录●Telnet、rlogin网络管理●SNMP名字管理●DNS©人民邮电出版社2014.10第22页“十一五”“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材2019/12/17TCP/IP的传输层传输层的两项主要功能：流量控制：通过滑动窗口实现；可靠传输：由序号和确认来实现。传输层提供了TCP和UDP两种传输协议：TCP是面向连接的、可靠的传输协议。它把报文分解为多个段进行传输，在目的站再重新装配这些段，必要时重新发送没有收到的段。UDP是无连接的。由于对发送的段不进行校验和确认，因此它是“不可靠”的。©人民邮电出版社2014.10第23页“十一五”“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材2019/12/17应用层传输层网络接口网际层面向连接的●TCP无连接的●UDP传输层提供了两种传输协议©人民邮电出版社2014.10第24页“十一五”“十二五”普通高等教育本科国家