网络系统集成及工程设计

第1页2020/1/29SXTU-INC-YW校园网建设状况自评报告杨威山西师范大学网络信息中心[e-mail]网络系统集成与工程设计编著：杨威王云刘景宜第1章人民邮电出版社第2页2020/1/29SXTU-INC-YW课程内容简介网络系统集成基本知识网络项目管理综合布线技术与工程设计局域网技术与系统集成宽带网技术与系统集成服务器技术与系统集成网络存储与备份解决方案网络系统安全部署网络系统测试、验收与评估工程案例：综合布线工程设计、大学校园网系统集成、电子政务专网集成、企业网互连集成、网络存储和数据备份方案，电子政务工程设计等。第3页2020/1/29SXTU-INC-YW本章知识要点：系统集成概念，网络产品、技术和应用集成，系统集成内容和步骤。网络协议与体系结构的概念，OSI模型，TCP/IP协议、结构及功能，网络拓扑结构与选择IPv4地址、子网划分、掩码和域名系统IPv6地址格式与结构，IPv6地址配置，Pv4向IPv6的过渡网络系统集成体系框架。第1章网络系统集成绪论第4页2020/1/29SXTU-INC-YW本章重点：●网络系统集成内容和步骤●TCP/IP体系结构和协议●IPv4子网划分与子网掩码●IPv6地址格式与结构●Pv4向IPv6的过渡本章难点：●IPv4子网划分与子网掩码●IPv4向IPV6过渡技术第1章网络系统集成绪论第5页2020/1/29SXTU-INC-YW1.1网络系统集成概述1.1.1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。第1章网络系统集成绪论第6页2020/1/29SXTU-INC-YW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。1.1.2网络系统集成的发展•网络系统集成主要朝着互联和高速的方向发展LAN-LAN互连和LAN-WAN的互连网络已经具有了“网格（grid）”的雏形•网络集成正朝着高速率、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。第7页2020/1/29SXTU-INC-YW1.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。1.1.3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第8页2020/1/29SXTU-INC-YW需求分析技术方案设计产品选型网络工程经费预算综合布线系统与网络工程施工软件平台配置网络系统测试应用软件开发（可选项）网络技术支持网络应用和技术培训网络工程验收1.1.4网络系统集成的内容第9页2020/1/29SXTU-INC-YW•随意•规范•分散建设•集中考虑•网络连通•业务应用一体化的综合业务类似运营商的整网结构网络建设思考方式的转变第10页2020/1/29SXTU-INC-YW园区网络建设的整体需求考虑要素园络骨干网（核心层、汇聚层）业务性考虑业务提供运营管理网络管理安全管理网络出口特性考虑（安全、性能、NAT）用户管理综合认证网络构成园区网、应用网区域、功能性考虑组播、安全、路由、VPN…宿舍网、办公网、科研网…Cernet、本地电信、IPv6试验网…计费平台热点与难点：网络隐患—安全管理宿舍宽带—用户管理网络维护—网络管理应用扩展—业务管理第11页2020/1/29SXTU-INC-YW1.1.5网络系统集成的步骤用户建网需求分析专家的建议系统集成方案设计方案论证方案修改用户的意见可行的解决方案系统集成施工工程排错处理网络测试系统集成总结系统验收、专家建议用户意见系统集成改进系统维护与服务项目终结系统集成项目管理•网络系统集成方案设计阶段•网络工程实施阶段•网络工程验收和维护阶段第12页2020/1/29SXTU-INC-YW•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基本知识1.2网络体系结构与协议第13页2020/1/29SXTU-INC-YW1.2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模型第14页2020/1/29SXTU-INC-YW1.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。第15页2020/1/29SXTU-INC-YWTCP/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）第16页2020/1/29SXTU-INC-YWTCP/IP与OSI参考模型的对应关系应用层Application表示层Presentation会话层Session传输层Transport网络层Network链路层DataLink物理层PhysicalTCPUDPICMPIPARPNetworkInterfaceApplicationSessionhttpsmtpdnsftptftpOSI参考模型TCP/IP协议（Ethernet,802.3,802.5,FDDI）等TCP/IP支持所有、的标准的物理和数据链路协议第17页2020/1/29SXTU-INC-YWTCP/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第18页2020/1/29SXTU-INC-YWTCP/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。第19页2020/1/29SXTU-INC-YW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第20页2020/1/29SXTU-INC-YWTCP/UDP端口号TCP和UDP都用端口(socket)号把信息传到上层。端口号指示了正在使用的上层协议。FTPSMTPTFTPDNSTelnetSNMP2123255369161TCPUDP应用层传输层保留的端口号：＜255，公共应用255-1023，公司＞1023，未规定第21页2020/1/29SXTU-INC-YW应用层传输层网络接口网际层●IP●ICMP●ARP●RARPTCP/IP网际层的四个主要协议TCPUDP617IP传输层网际层IP数据报的协议域确定目的端的上层协议第22页2020/1/29SXTU-INC-YW（1）网络接口层。该层是整个体系结构的基础部分，负责接收IP层的IP数据报，通过网络向外发送；或接收处理从网络上来的物理帧，抽出IP数据报，向IP层发送。（2）网络互联层。该层是整个体系结构的核心部分，负责处理互联网中计算机之间的通信，向传输层提供统一的数据报。（3）传输层。该层是整个体系结构的控制部分，负责应用进程之间的端到端通信。传输层定义了两种协议：传输控制协议TCP与用户数据报协议UDP（4）应用层。该层是整个体系结构的协议部分，它包括了所有的高层协议，并且总是不断有新的协议加入。TCP/IP体系结构各层的功能第23页2020/1/29SXTU-INC-YW1.2.4网络拓扑结构总线型扩展星型树型网型环型星型选择拓扑结构考虑因素:费用、灵活性、可靠性首选第24页2020/1/29SXTU-INC-YW目前正在使用的IP协议是第四版的，称之为“IPv4”，IPv4地址采用32位。按照IP协议规定Internet上的地址共有A、B、C、D、E五类1.2.5IPv4协议01234567891516232431A类B类C类D类E类主机号主机号主机号110100111011110网络前缀网络前缀网络前缀（）组播Multicast地址保留使用类别第一字节范围网络地址长度最大的主机数目适用的网络规模A1～1261个字节16,387,064大型网络B128～1912个字节64,516中型网络C192～2233个字节254小型网络第25页2020/1/29SXTU-INC-YWIP数据报（IP分组、IP包）版本号报头长度服务类型数据报长度DFMF段偏移037151931标识生存时间TTL协议报头校验和源IP地址目的IP地址选项和填充（最大为40字节）数据区第26页2020/1/29SXTU-INC-YW保留的IP地址00...000000...000011...111111...1111本机本网中的主机局域网中的广播对指定网络的广播回路00...00主机号1111...1111网络号127任意值以下这些IP地址具有特殊的含义:一般来说，主机号部分为全“1”的IP地址保留用作广播地址；主机号部分为全“0”的IP地址保留用作网络地址。0000...0000网络号网络地址第27页2020/1/29SXTU-INC-YW子网（Subnet）划分因特网规模的急剧增长，对IP地址的需求激增。带来的问题是：IP地址资源的严重匮乏路由表规模的急速增长解决办法：从主机号部分拿出几位作为子网号这种在原来IP地址结构的基础上增加一级结构的方法称为子网划分。前提：网络规模较小——IP地址空间没有全部利用。例如：三个LAN，主机数为20，25，48，均少于C类地址允许的主机数。为这三个LAN申请3个C类IP地址显然