網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)師(二)

1、第二章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)21設(shè)計(jì)基礎(chǔ)211網(wǎng)絡(luò)基本元素：1 計(jì)算機(jī)平臺(tái)計(jì)算機(jī)終端、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)（NC）、個(gè)人計(jì)算機(jī)、工作站、小型服務(wù)器、大型服務(wù)器2 應(yīng)用軟件3 物理設(shè)備及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 物理設(shè)備：連接網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)之間的基礎(chǔ)設(shè)施，如網(wǎng)卡、電纜、接插件、集線(xiàn)器等，而一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，是由各種各樣的物理設(shè)備連接而構(gòu)成的。 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：在給定終端位置的情況下，網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)方式。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類(lèi)：廣域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)廣域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有集中式、分散式、分布式、不規(guī)則式等結(jié)構(gòu)。局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有星型結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)、總線(xiàn)結(jié)構(gòu)、樹(shù)型結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等。4 網(wǎng)絡(luò)軟件和實(shí)用軟件網(wǎng)絡(luò)軟件：由客戶(hù)機(jī)端的軟件和客戶(hù)機(jī)之間的或客戶(hù)機(jī)

2、與服務(wù)器之間進(jìn)行通信所需要的協(xié)議堆棧支持軟件組成。實(shí)用軟件：用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析、管理、監(jiān)控、維護(hù)、故障發(fā)現(xiàn)排除等功能，而專(zhuān)門(mén)為網(wǎng)絡(luò)定制的特殊軟件，既包括網(wǎng)絡(luò)管理軟件又包括像ping、traceroute之類(lèi)的簡(jiǎn)單軟件。5 互聯(lián)設(shè)備包括網(wǎng)橋、交換機(jī)、路由器、網(wǎng)關(guān)等。6 廣域網(wǎng)連接212網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備網(wǎng)橋：在數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的設(shè)備，在網(wǎng)段之間進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的接收、存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)發(fā)。數(shù)據(jù)鏈路層分為邏輯鏈路控制子層（LLC）和媒體訪(fǎng)問(wèn)控制子層（MAC）兩部分，LLC用于子網(wǎng)間路徑選擇，MAC用于介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)以及數(shù)據(jù)幀的成幀等處理。網(wǎng)橋互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)可以是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，其異構(gòu)性表現(xiàn)為相同的邏輯鏈路控制子層而媒體訪(fǎng)問(wèn)控制子層不一

3、致。交換機(jī)信息轉(zhuǎn)發(fā)有兩種方式：直通方式與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。直通方式主要通過(guò)內(nèi)部交換矩陣實(shí)現(xiàn)；存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)借助交換機(jī)內(nèi)部的高速緩存。虛擬網(wǎng)絡(luò)功能只能通過(guò)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式交換機(jī)實(shí)現(xiàn)。路由器：網(wǎng)絡(luò)層上的互聯(lián)設(shè)備，可以屏蔽網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴的有效網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 路由器功能路由算法網(wǎng)關(guān)：互聯(lián)在網(wǎng)絡(luò)層以上，具體地說(shuō)，大多數(shù)的網(wǎng)關(guān)是在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。網(wǎng)關(guān)通常由軟件實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行于服務(wù)器或普通計(jì)算機(jī)上，以實(shí)現(xiàn)不同體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間或Lan與主機(jī)之間的連接。由于網(wǎng)關(guān)是在較高的層次上互聯(lián)，所以不可能有通用網(wǎng)關(guān)，只可能針對(duì)某一特定應(yīng)用而言，比如電子郵件網(wǎng)關(guān)、遠(yuǎn)程終端仿真網(wǎng)關(guān)等。213網(wǎng)絡(luò)性能1 響應(yīng)時(shí)間、延遲和等待時(shí)間響應(yīng)時(shí)間：指以計(jì)算機(jī)或終端向遠(yuǎn)

4、端資源發(fā)出請(qǐng)求時(shí)間為起點(diǎn)，以該設(shè)備接收到數(shù)據(jù)響應(yīng)的時(shí)間為終點(diǎn)，兩個(gè)時(shí)間之間的差值。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為：主從結(jié)構(gòu)、對(duì)等結(jié)構(gòu)、兩層結(jié)構(gòu)、三層結(jié)構(gòu)、多層結(jié)構(gòu)的響應(yīng)時(shí)間。2 利用率利用率描述設(shè)備在使用時(shí)所能發(fā)揮的最大能力。CPU利用率CPU利用率指的是在處理網(wǎng)絡(luò)發(fā)出的請(qǐng)求和做出響應(yīng)時(shí)處理器的繁忙程度。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互聯(lián)（如路由器）要處理的數(shù)據(jù)包越多，所耗費(fèi)的CPU時(shí)間就越長(zhǎng)。鏈路利用率鏈路利用率指的是鏈路總帶寬的有效使用百分比。3 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸率和吞吐量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸率帶寬：指某個(gè)信號(hào)具有的頻帶寬度，其單位是赫茲（Hz）。一般來(lái)說(shuō)，通信線(xiàn)路允許通過(guò)的信號(hào)頻帶范圍就稱(chēng)為線(xiàn)路的帶寬。數(shù)據(jù)傳輸率：信道上可以傳輸數(shù)據(jù)的

5、最大速率。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)論數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)都用于傳遞數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，因此其單位為比特每秒（bps）。一般來(lái)說(shuō)，線(xiàn)路的帶寬越大，其允許的數(shù)據(jù)傳輸率就越高；同時(shí)，人們已經(jīng)習(xí)慣用帶寬來(lái)等同于線(xiàn)路上的數(shù)據(jù)傳輸率；實(shí)際上，兩者之間有一定的聯(lián)系，但并不是相等的關(guān)系。 吞吐量吞吐量是指在網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)之間有效地傳輸數(shù)據(jù)的能力。如果說(shuō)數(shù)據(jù)傳輸率給出了網(wǎng)絡(luò)所能傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)，那么吞吐量就是它真正有效的數(shù)據(jù)傳輸率。吞吐量常用來(lái)評(píng)估整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能。對(duì)吞吐量進(jìn)行度量的一種有效方法是信息比特吞吐率（TRIB），有效吞吐量與響應(yīng)時(shí)間直接相關(guān)，有效吞吐量越高，響應(yīng)時(shí)間就越短。有效吞吐量和吞吐量通常是等同的，只有在特別需要時(shí)才加以區(qū)

6、分。一般以數(shù)據(jù)包每秒（PPS）、字符每秒（CPS）、事務(wù)處理數(shù)每秒（TPS）或事務(wù)處理每小時(shí)（TPH）作為吞吐量的單位。4 可用性、可靠性和可恢復(fù)性可用性可用性是指網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如主機(jī)或服務(wù)器）可用于執(zhí)行預(yù)期任務(wù)時(shí)間所占總量的百分比?？捎眯园俜种翟礁撸鸵馕吨O(shè)備或系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能性越小，提供的正常服務(wù)時(shí)間越多。例如，一個(gè)可提供每天24小時(shí)、每周7天服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，一周運(yùn)行了160個(gè)小時(shí)，則該網(wǎng)絡(luò)的可用性為160/（7×24）×10095.23%.保證一個(gè)系統(tǒng)能夠不間斷地提供服務(wù)，必須采用特殊的設(shè)計(jì)，例如設(shè)備冗余、負(fù)載均衡等，避免單個(gè)設(shè)備的故障對(duì)系統(tǒng)服務(wù)產(chǎn)生影響，這種設(shè)計(jì)也

7、被稱(chēng)為無(wú)單點(diǎn)故障設(shè)計(jì)?？煽啃?可靠性是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或計(jì)算機(jī)持續(xù)執(zhí)行預(yù)定功能的可能性?？煽啃越?jīng)常用平均故障間隔時(shí)間（MTBF）來(lái)度量?？苫謴?fù)性 可恢復(fù)性是指網(wǎng)絡(luò)從故障中恢復(fù)的難易程度和時(shí)間?？苫謴?fù)性即指平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）。平均修復(fù)時(shí)間用來(lái)估算當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，需要花多長(zhǎng)時(shí)間來(lái)修復(fù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或系統(tǒng)。5 冗余度、適應(yīng)性、可伸縮性冗余度 冗余設(shè)備是指為避免由于單臺(tái)設(shè)備故障而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)停止服務(wù)而增加的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。冗余線(xiàn)路是指為了防止線(xiàn)路或鏈路失效，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)不連通而增加的多余線(xiàn)路。適應(yīng)性適應(yīng)性是指在用戶(hù)改變應(yīng)用要求時(shí)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)變能力。可伸縮性 可伸縮性是指網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或設(shè)備隨著用戶(hù)需求的增長(zhǎng)而擴(kuò)充的能力。6 效率與費(fèi)用

8、網(wǎng)絡(luò)效率網(wǎng)絡(luò)效率指的是用戶(hù)傳輸數(shù)據(jù)流量與網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)路帶寬之間的比例。計(jì)算公式為效率（幀長(zhǎng)幀頭和幀尾）/（幀長(zhǎng)）×100，額外開(kāi)銷(xiāo)指不能用于傳輸用戶(hù)數(shù)據(jù)的帶寬比例，額外開(kāi)銷(xiāo)（1效率）。費(fèi)用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)費(fèi)用分為兩種：一種是一次性投入費(fèi)用，另外一種是周期性發(fā)生費(fèi)用。214 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)文檔1 文檔的作用文檔是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)工作中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，覆蓋了需求規(guī)范、通信規(guī)范、邏輯設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)實(shí)施、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等各個(gè)階段，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)等階段的細(xì)節(jié)進(jìn)行描述，說(shuō)明開(kāi)發(fā)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的步驟。2 文檔的質(zhì)量文檔的編制必須保證質(zhì)量，以發(fā)揮文檔的指導(dǎo)作用，有助于管理人員監(jiān)督和管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，有助于用戶(hù)了解系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工作，有助

9、于維護(hù)人員進(jìn)行有效的修改和補(bǔ)充。3 文檔的管理和維護(hù)22 網(wǎng)絡(luò)分析和設(shè)計(jì)過(guò)程221 網(wǎng)絡(luò)規(guī)范設(shè)計(jì)工作不遵循規(guī)范而產(chǎn)生的常見(jiàn)問(wèn)題：實(shí)施結(jié)果偏離網(wǎng)絡(luò)需求需求變更延誤工期或超支網(wǎng)絡(luò)實(shí)施和設(shè)計(jì)不一致222 網(wǎng)絡(luò)生命周期一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)從構(gòu)思開(kāi)始，到最后被淘汰的過(guò)程被稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)的生命周期；一般來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)的生命周期至少包括網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的構(gòu)思計(jì)劃、分析設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)運(yùn)行和維護(hù)的過(guò)程；對(duì)于大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于應(yīng)用的不斷發(fā)展，這些網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要不斷重復(fù)設(shè)計(jì)、實(shí)施、維護(hù)的過(guò)程。1 網(wǎng)絡(luò)生命周期的迭代模型網(wǎng)絡(luò)生命周期的迭代模型的核心思想是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)理論和成本評(píng)價(jià)機(jī)制。2 迭代周期的構(gòu)成四階段周期四階段周期的長(zhǎng)處在于工作成本較

10、低、靈活性高，適用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小、需求較為明確、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)工程。五階段周期 五階段周期的主要優(yōu)勢(shì)在于所有計(jì)劃在較早的階段完成，負(fù)責(zé)人對(duì)系統(tǒng)的具體情況以及工作進(jìn)度都非常清楚，容易協(xié)調(diào)工作。缺點(diǎn)是比較死板、不靈活，適用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大，需求較為明確，在一次迭代過(guò)程中需求變更較小的網(wǎng)絡(luò)工程。六階段周期六階段周期是對(duì)五階段周期的補(bǔ)充，是對(duì)其缺乏靈活性的改進(jìn)，偏重于網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試和優(yōu)化，側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)需求的不斷變更，由于其嚴(yán)格的邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)規(guī)范，使得該種模式適合于大型網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)工作。223 網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)過(guò)程網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)過(guò)程主要是指一次迭代過(guò)程。224 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的約束因素網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的約束因素主要來(lái)自于政策、預(yù)算

11、、時(shí)間和應(yīng)用目標(biāo)檢查方面。1 政策約束了解政策約束的目的是發(fā)現(xiàn)隱藏在項(xiàng)目背后的可能導(dǎo)致項(xiàng)目失敗的事務(wù)安排、持續(xù)的爭(zhēng)論、偏見(jiàn)、利益關(guān)系或歷史等因素。2 預(yù)算約束網(wǎng)絡(luò)預(yù)算一般分為一次性投資預(yù)算和周期性投資預(yù)算，一般來(lái)說(shuō)年度發(fā)生的周期性投資預(yù)算和一次性投資預(yù)算之間的比例為1015%是比較合理的。一次性投資預(yù)算主要用于網(wǎng)絡(luò)的初始建設(shè)；周期性投資預(yù)算主要用于后期的運(yùn)營(yíng)維護(hù)3 時(shí)間約束4 應(yīng)用目標(biāo)檢查在進(jìn)行下一階段的任務(wù)之前，需要確定是否了解客戶(hù)的應(yīng)用目標(biāo)和所關(guān)心的事項(xiàng)。通過(guò)應(yīng)用目標(biāo)檢查，可以避免用戶(hù)需求的缺失。檢查形式包括設(shè)計(jì)小組內(nèi)部的自我檢查和用戶(hù)信息主管部門(mén)的確認(rèn)檢查兩種。23 網(wǎng)絡(luò)需求分析網(wǎng)絡(luò)需求分析是網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)