计算机网络基础,第九章 网络设计,学习目标 了解防火墙的安装与调试方法掌握网络设计的基础知识 了解网络设计的步骤,第9章 网络设计,9.1 网络设计的基础知识与步骤 9.1.1 可行性分析 9.1.2 需求分析 9.1.3 逻辑网络设计 9.1.4 物理网络设计 9.1.5 安装和维护 9.2 网络设计的案例-校园网的设计,9.1网络设计的基础知识与步骤,设计一个商业网络是一项综合系统工程，可以按照类似软件开发生命周期的标准化方式来进行。,9.1.1 可行性分析,结合目前网络建设的状况考虑规划新网 络或者升级原有网络的两个可行性要求： 技术可行性 费用可行性,9.1.2 需求分析,客户的商业目标和商业约束 用户 客户的网络应用 计算平台 网络本身的需求,9.1.2 需求分析,意义：需求分析有助于设计者更好地理解网络应该具备的功能及其各方面技术要求。它使设计者能够做到全面了解现有网络的毛病与不足，更真切地理解用户需要解决的问题，客观地作出网络规模评估与设计选购的决策，并且对于网络资源合理地配置。 调研对象：在需求分析的过程中，需要对不同的调研对象（不同的操作员、管理人员、网络管理人员、整体组织等）进行询问。,客户的商业目标和商业约束,设计方可以通过下列手段了解到客户的商业目标： 了解客户的所属行业，研究用户的市场、业务范围、供应商、产品、服务和竞争对手。 了解客户的组织结构。 让用户本人尽量去描绘他们对整个网络项目的整体要求，说明规划该网络的商业目的。,通常企业的商业目标,优化生产管理流程，提高管理效率。 提高办公审批效率，节省办公成本支出。 加强合作交流。 缩短产品开发周期，提高雇员生产力。 转变为全球网络商业模式。 降低电信及网络成本，包括与语音、数据、视频等单独网络有关的开销。,商业约束(一),时间 网络建设项目的时间进度表如何？最终期限是何时？有哪些重要阶段？计划施工阶段中哪些时间段是需要业务暂停的？对于一些商业活动可能还要求必须在某个确定的时间开始，或者在施工过程中还要确保某项业务的持续运转。,商业约束(二),资金投入 网络设计必须符合客户的经费预算。预算应该包括设备采购、软件使用许可证费用、系统集成、测试和维护、工作人员培训费用、技术服务咨询费用等。,用户,设计者应该能够做到把用户的普通言语叙述转换成为网络系统的技术指标。,客户的网络应用,设计者需要分析用户使用网络的行为，以获取用户对应用程序方面的要求。具体的手段可以通过与客户交谈、调查问卷、分析旧网络的网络应用等途径。,计算平台,个人计算机(Personal Computer) 工作站(Workstation) 服务器 网络操作系统,个人计算机 (Personal Computer),处理机:决定处理机性能的技术指标包括频率、缓存、流水线、支持的指令集和工艺等。 内存: 目前PC中所用的内存主要有SDRAM、DDR SDRAM、DDR2等三种类型。 I/O接口: PCI 、AGP、USB,工作站(Workstation),定义：工作站又名WorkStation，是一种以个人计算机和分布式网络计算为基础，主要面向专业应用领域，具备强大的数据运算与图形、图像处理能力，为满足工程设计、动画制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能计算机。,工作站(Workstation)(续),应用领域： 计算机辅助设计及制造CAD/CAM 动画设计 平面图像处理 GIS地理信息系统,服务器,网络操作系统,网络操作系统(Network Operating System)，是网络的心脏和灵魂，是向网络计算机提供网络通信和网络资源共享功能的操作系统。它是负责管理整个网络资源和网络用户的软件的集合。 UNIX 、 Linux 、 Netware、 Windows NT、 Windows 2000系列,网络本身的需求,可伸缩性 网络性能 安全性 可管理性 适应性 可购买性,9.1.3 逻辑网络设计,设计网络拓扑结构 冗余设计 规划IP地址和命名模型 选择路由协议,9.1.3 逻辑网络设计 设计网络拓扑结构,设计网络拓扑的意义：为了满足网络用户的可扩缩性和适应性目标，在选择具体产品和技术之前构造一个逻辑拓扑是很重要的。在网络的逻辑拓扑结构设计阶段，首要的问题是确定网络和互连点，明确网络的大小和范围，以及所需要的网络互连类型。逻辑拓扑图是一种非常有用的工具，它将成为网络从逻辑设计到物理实施的工程蓝图以及网络运营阶段进行管理和排障的重要依据。,设计网络拓扑结构,平面拓扑结构 网状拓扑结构 层次型网络结构,平面拓扑结构,平面网络就是没有进行层次划分的网络。每个互联的设备都完成相同的工作。简单、适合小型网络。,网状拓扑结构,满足网络高可靠性的要求,部分网状结构(左)和全网状拓扑结构(右),层次型网络结构,使用层次型网络设计模型的好处： 减轻网络中设备的CPU运算负载。 简化设计，降低网络成本 。 网络变更的成本降低 。 可以充分考虑网络设备的特性来设计 。,典型的三层网络层次设计模型,典型的三层网络层次设计模型,层次化网络设计在互联网组件的通信中引入了三个关键层的概念，这三个层次分别是：核心层（Core Layer）、汇聚层（Distribution Layer）和接入层（Access Layer）。,9.1.3 逻辑网络设计 冗余设计,冗余设计的思想是通过重复设置网络链路和物理设备来满足网络的可靠性要求，简单说来就是在原有的基础上多一套备用装置来保证可靠性。 冗余可以从三方面进行： 网络设备的冗余 网络链路的冗余 网络链路的冗余,9.1.3 逻辑网络设计 规划IP地址和命名模型,规划IP地址 规划命名模型,规划IP地址,子网划分,子网划分,如果假设给定那个一个B类网络地址，借用的子网号数位 为n(n为正整数并且2n14), 那么我们可以得出一些结论： 标识子网号的位数变成(16+n)位，标识子网主机号的二进制位数变成（16n）位，它们的总和依然是32bit，总的IP地址位数没有发生变化！ 可以划分出来的子网个数是2n2个； 每个子网可以容纳的有效主机IP数为216-n-2 (需要除去全0和全1主机号这两个用来分别表示子网的网络地址和子网广播地址). 由以上1、2两点可知，借了n个作为子网号划分，子网的数目约为原来的网络数目的2n倍，而相应每个子网容纳主机数约为原来可容纳主机数目的1/2n.,子网规划的步骤和注意事项,确定借位，确保IP地址的结构中子网号部分能产生足够的子网数，并且主机号部分能容纳足够的主机数。子网的位数决定了子网的个数、子网所能容纳的主机数，同时也确定子网掩码。 针对每个确定的子网号，结合主机号的有效变动范围，可以得出该子网所对应的子网网络地址、子网广播地址、该子网内有效的主机IP地址。,子网规划的步骤和注意事项 （续）,与子网互联的路由器端口也占用该子网内一个有效的主机IP地址。 划分子网并且为相应的设备配置好TCP/IP参数后，在各个子网之间需要由路由器连接才能正常通信，否则各子网之间的主机即使处于同一物理网络中，也不可能相互通信。,子网规划案例,给定192.168.10.0一个C类的网络地址，标准掩码为：255.255.255.0。在实际应用场合中需要将该地址划分成为5个子网，每个子网上最少主机数目为2，最大为28。试给出子网规划方案。 解答过程见课本,路由器工作过程 路由协议类型,9.1.3 逻辑网络设计 选择路由协议,路由器工作过程,路由协议类型,从算法实现上分，路由协议可分为两类： 距离向量：RIP、 IGRP 链路状态选路协议：OSPF,部署路由协议的参考,9.1.4 物理网络设计,综合布线设计 技术和设备选择考虑,综合布线设计,综合布线是一种模块化的、灵活性极高的建筑物内或建筑群之间的信息传输通道。它既能使语音、数据、图像设备和交换设备与其它信息管理系统彼此相连，也能使这些设备与外部相连接。它还包括建筑物外部网络或电信线路的连接点与应用系统设备之间的所有线缆及相关的连接部件。,综合布线特点,兼容性 开放性 先进性 经济性 灵活性,综合布线系统构成,工作区子系统 配线(水平支干线)子系统 管理子系统 主干线(垂直)子系统 设备室子系统 建筑群子系统,综合布线系统构成,技术和设备选择考虑,主干网络 工作组网络,主干网络相关技术,FDDI(Fiber Distributed Data Interface,光纤分布式数据接口) ATM异步传输模式 千兆以太网 万兆以太网,工作组网络相关技术,交换式以太网,共享式以太网,虚拟局域网(VLAN）,虚拟局域网(VLAN）作为是一种交换机技术，它允许数据的传送不受地理位置连接的限制，让一组位于不同物理位置的局域网用户通过软件配置形成一个逻辑网络，就像连在同一个网段上。因为VLAN基于逻辑连接而不是物理连接，因此配置非常灵活。VLAN可以根据交换机端口、MAC地址、协议类型等进行划分。,VLAN工作图示,选购设备关注参数（一）,端口数量(需要留下扩充的余地)。 处理速度和背板容量。 时延。 所支持的 LAN技术（如 10100100 Mbs以太网、 FDDI、 ATM等）。 自动检测速度（如 10 Mbs或 100Mbs）。 支持的传输介质（电缆类型）。 配置难易程度。 可管理性（如对SNMP、RMON、TMN的支持）。 价格。,选购设备关注参数（二）,平均无故障时间（MTBF）和平均修复时间(MTTR)。 对热插拔部件支持。 对冗余电源的支持。 技术支持的可用性和质量。 培训的可用性和质量。 供应商的信誉和实力。 可堆叠能力(如交换机)。 路由协议支持类型（路由器）。 数据报过滤能力与防火墙支持(路由器)。 ,9.1.5 安装和维护,保留最终确定后的网络逻辑设计拓扑图和网络物理设计图； 对设备本身的标识、线缆做好清晰标记以方便后续维护工作； 坚持记录对后续网络运行阶段和纠错带来方便的文档，包括设备运行参数、网络流量等。 验收阶段应对各种设备按照业务需求、网络技术指标、不同环境压力下进行测试，确保网络能够适应性能上要求。,9.2 网络设计的案例-校园网,校园网的业务需求与目标 用户的应用程序需求 网络本身的要求 设计网络拓扑结构 技术和设备选择,