通信規(guī)范分析

NetworkDesign

通信規(guī)范分析1網(wǎng)絡(luò)性能概念2調(diào)查現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的特征3調(diào)查現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)流量特征4估測通信容量和模式5局域網(wǎng)數(shù)據(jù)流量的基線法測量6編制流量說明書1網(wǎng)絡(luò)性能概念網(wǎng)絡(luò)性能定義：容量（帶寬）：電路或網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的能力，通常以美妙多少比特來衡量。例T1信道的容量是64Kb/s表示該信道的上限是64Kb/s。利用率：所能使用的全部可用容量的百分比。最優(yōu)利用率：網(wǎng)絡(luò)飽和之前的最大平均利用率。吞吐量：單位試時間內(nèi)節(jié)點之間(通常為秒)，成功傳輸?shù)臒o差錯數(shù)量。可提供負載。在某一特定時間，準備發(fā)送的所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的所有數(shù)據(jù)的數(shù)量。精確度：相對于全部通行量，正確傳送的有用的通信數(shù)量。效率：產(chǎn)生一定數(shù)量的數(shù)據(jù)吞吐量所需努力的測量值。延遲（等待時間）：幀準備從一個結(jié)點傳送到網(wǎng)絡(luò)其他任何節(jié)點之間的時間。延時變化量：平均延時變化的時間量。響應(yīng)時間：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)請求和響應(yīng)該請求之間的時間。最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)利用率共享以太網(wǎng)的典型“規(guī)則”時，平均利用率不超過37%，因為超過這一極限，碰撞比率輝急速增加。這一比率和實際拓撲結(jié)構(gòu)有關(guān)。對廣域網(wǎng)來說合理的網(wǎng)絡(luò)利用率在70%。吞吐量吞吐量的定義是單位時間內(nèi)傳輸?shù)臒o差錯的數(shù)據(jù)數(shù)量。網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的吞吐量：PPS（packetpersecond）一般用64bit包來測量。例如：10Mb以太網(wǎng)的最大PPS值14,880，如果有一個30端口的交換機，它的理論最大吞吐量為：

14,880*30=446,400PPS應(yīng)用層的吞吐量端到端的差錯率協(xié)議功能，例如握手機制、窗口、應(yīng)答等。協(xié)議參數(shù)，如幀大小和重發(fā)定時器。網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的PPS或CPS（每秒字符率）。工作站及服務(wù)器性能因素公共數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備吞吐量令牌環(huán)TPS6am6pm平均TPH=7,200PPS有效吞吐量5122048數(shù)據(jù)包大小吞吐量吞吐量： 描述了整個網(wǎng)絡(luò)真正有用的容量。帶寬給出了網(wǎng)絡(luò)所能傳輸?shù)谋忍財?shù)，那么吞吐量就是它真正有效的數(shù)據(jù)傳輸率。 衡量有效吞吐量的參數(shù)是信息比特吞吐率(TRIB)，計量單位有：PPS數(shù)據(jù)包每秒CPS字符每秒TPS事物處理每秒TPH事物處理每小時精確度對廣域網(wǎng)線路，可用誤位率（BER）閾值來說明。模擬鏈路的典型BER閾值為10-5。數(shù)字鏈路要低的多，光纜鏈路的錯誤率約為10-11

，銅線鏈路的錯誤率約為10-6。在共享以太網(wǎng)中，錯誤通常是由碰撞沖突引起的。受合法沖突（碰撞發(fā)生在幀的前64字節(jié)內(nèi)）影響的幀不應(yīng)該超過0.1%，這不包括出現(xiàn)在8個前導(dǎo)符的沖突，因為故障排查工具不會記錄這種記錄；受滯后沖突（latecollision，發(fā)生在前64字節(jié)之后的沖突）是不合法的。但以太網(wǎng)經(jīng)常發(fā)生大量的滯后沖突，因為發(fā)送最小幀長的站點無法在允許的時間間隔內(nèi)偵聽到其它站點。網(wǎng)絡(luò)的大量額外傳播延遲導(dǎo)致在相距最遠的節(jié)點之間發(fā)生大量的滯后沖突。發(fā)生故障的中繼器和網(wǎng)卡也會產(chǎn)生大量的滯后沖突。全雙工以太網(wǎng)不會發(fā)生沖突，否則便市全雙工不匹配。廣域網(wǎng)鏈路上也不應(yīng)該發(fā)生沖突。效率網(wǎng)絡(luò)效率明確了發(fā)送通信需要多大的系統(tǒng)開銷，不論這些系統(tǒng)開銷是否由碰撞、令牌傳遞、錯誤報告、重新路由、應(yīng)答、較大的幀引起的等。延時與延時變化量不同的應(yīng)用對延時和延時變化量的容忍程度不同。引起延時的原因延時與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)有關(guān)，尤其是衛(wèi)星鏈路和長距離陸地電纜。將數(shù)據(jù)放到傳輸線路的時間，取決于數(shù)據(jù)容量和傳輸線路速度。例如，在1.544Mbps的T1線上傳輸1024字節(jié)的分組要花費5毫秒。分組交換延時。分組交換的隊列深度。隊列深度=利用率/（1-利用率） 例如，一個分組交換機由5個用戶，每個用戶每秒提供10個分組。分組的平均長度是1,024位。分組交換機需要在56Kbps廣域網(wǎng)電路上傳送這些數(shù)據(jù)。負載=5x10x1024=51,200bps利用率=51,200/56,000=91.4%隊列中的平均分組數(shù)量=(0.914)/(1-0.914)=10.63分組延時變化量對于不能提供準確目標的客戶，基本規(guī)則是變化量應(yīng)該低于延時1%~2%。例如，對于平均延時為40毫秒的目標，變化量應(yīng)該不超過400或800微秒。響應(yīng)時間：從對服務(wù)器提出請求開始到收到的響應(yīng)時間，常用于評價交互式終端從一個主機請求信息的情況。用戶不了解傳播延時和抖動，也不明白每秒多少分組或每秒多少兆字節(jié)的吞吐量。他們關(guān)心的是當他們啟用一個應(yīng)用到得到結(jié)果的響應(yīng)時間。 當響應(yīng)時間超過100毫秒時，用戶就會變得不耐煩。作為經(jīng)驗值，100毫秒閾值適用于交互式應(yīng)用。根據(jù)要采用的技術(shù)告訴用戶需要等待時間的長短。 響應(yīng)時間是數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)中的每一部分所需時間的總和。包括：輪詢延遲鏈路延遲設(shè)備延遲時間CPU延遲主/從結(jié)構(gòu)中的響應(yīng)時間CPU延遲利用率鏈路延遲（信道）等待時間鏈路延遲（通信鏈路）等待時間輪詢延遲IBMS/370IBM3705/25/45IBM3X74終端Enter鍵來自主機的數(shù)據(jù)傳統(tǒng)IBM網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時間的組成客戶機／服務(wù)器結(jié)構(gòu)中的響應(yīng)時間: 在客戶機／服務(wù)器結(jié)構(gòu)中，響應(yīng)時間是服務(wù)器對客戶機工作站的請求作出響應(yīng)的時間。網(wǎng)卡延遲物理介質(zhì)延遲服務(wù)器延遲客戶機客戶機客戶機打印機打印服務(wù)器文件服務(wù)器數(shù)據(jù)網(wǎng)卡延遲介質(zhì)延遲服務(wù)器延遲公共網(wǎng)絡(luò)延遲：請求/應(yīng)答數(shù)據(jù)通過公共廣域網(wǎng)時，響應(yīng)時間會發(fā)生很大變化。這種延遲非常難以預(yù)測，而且會隨著時間的不通而產(chǎn)生變化。網(wǎng)絡(luò)延遲網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備令牌環(huán)公共數(shù)據(jù)網(wǎng)CPU利用率：是指在處理網(wǎng)絡(luò)的請求和作出響應(yīng)時處理器的繁忙程度。當CPU利用率超過某個值時，網(wǎng)絡(luò)整體性能就會下降。路由器必須處理轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)以外的事物。100%1.2s200ms路由器性能曲線路由器路由器公共數(shù)據(jù)網(wǎng)令牌環(huán)鏈路利用率：是指鏈路帶寬的有效利用百分率。 例

T1線路有24條信道，每條信道最大帶寬為64Kb/s，如果只充分利用6條信道，該線路利用率為(64Kb/s*24)/(64Kb/s*6)=25%帶寬是指可以通過通信線路或通過網(wǎng)絡(luò)的最高頻率與最低頻率之差。模擬網(wǎng)絡(luò)以Hz為計量單位；數(shù)字網(wǎng)絡(luò)以b/s

為計量單位；不同應(yīng)用需要不同帶寬:數(shù)字音頻1-2Mb/sPC連接56kb/s壓縮視頻2-10Mb/s全運動視頻1-2Gb/s當網(wǎng)絡(luò)連接利用率達到100%的時，網(wǎng)絡(luò)性能會嚴重下降。廣域網(wǎng)鏈路最佳利用率為70%。常用鏈路的數(shù)據(jù)傳輸率技術(shù)類型數(shù)據(jù)傳輸率物理介質(zhì)應(yīng)用環(huán)境ADSL1.544-8Mb/s雙絞線中等商務(wù)應(yīng)用，高速家用線纜調(diào)制解調(diào)器512kb/s–52Mb/s同軸電纜家庭、商務(wù)、中高速訪問以太網(wǎng)10Mb/s雙絞線或同軸電纜局域網(wǎng)令牌環(huán)4Mb/s或16Mb/s雙絞線局域網(wǎng)E334.368Mb/s雙絞線或光纖連接ISP和Internet基礎(chǔ)設(shè)施，大型商務(wù)T345Mb/s同軸電纜連接ISP和Internet基礎(chǔ)設(shè)施，大型商務(wù)OC-151.84Mb/s光纖主干網(wǎng)、社區(qū)網(wǎng)、連接ISP到主干網(wǎng)快速以太網(wǎng)100Mb/s雙絞線同軸電纜或光纖高速局域網(wǎng)FDDI100Mb/s光纖巨域網(wǎng)主干CDDI100Mb/s雙絞線W/S連接OC-3155.52Mb/s光纖大公司主干網(wǎng)、Internet主干網(wǎng)千兆以太網(wǎng)1Gb/s光纖、銅線高速局域網(wǎng)OC-241.244Gb/s光纖大公司主干網(wǎng)、Internet主干網(wǎng)OC-482.488Gb/s光纖Internet主干網(wǎng)OC-929.953Gb/s光纖Internet主干網(wǎng)2調(diào)查現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)特征 對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行調(diào)查，是為了判斷原網(wǎng)絡(luò)是否可以很好地擴展，性能是否能達到預(yù)期設(shè)想。對網(wǎng)絡(luò)的調(diào)查包括拓撲結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)性能的調(diào)查。具體來說，調(diào)查包括如下調(diào)查內(nèi)容：網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)特征現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)健壯性檢查網(wǎng)絡(luò)健康檢查表刻劃通信流量特征網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)特征繪制網(wǎng)絡(luò)拓撲圖地理信息廣域網(wǎng)線路樓宇和樓層及可能的房間或配電室WAN和LAN數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)的標記WAN服務(wù)提供者的名字路由器、交換機和集線器的位置VPN的范圍和位置主服務(wù)器和服務(wù)器長的位置大型主機的位置主要網(wǎng)絡(luò)管理站的位置VLAN的范圍和位置。所有防火墻安全系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)所有撥入撥出系統(tǒng)的位置工作站所處位置的標記邏輯拓撲結(jié)構(gòu)或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的描述網(wǎng)絡(luò)尋址和命名的特征：使用什么樣的命名系統(tǒng)或命名規(guī)則？使用了子網(wǎng)或超網(wǎng)技術(shù)沒有？子網(wǎng)掩碼是多少？DNS名字是什么？等等。匯集入表冊。布線與介質(zhì)特征：使用了什么樣的傳輸介質(zhì)？以及它們的型號，如何布線的等。匯集入表冊。檢查建筑物及環(huán)境約束，匯集入表冊。空調(diào)、供暖、通風、電源電磁干擾保護用于無線傳輸和無反射表面的干凈的路徑可以鎖住的門足夠的空間——布線、配線板、設(shè)備架、工作空間現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)健壯性調(diào)查

調(diào)查現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的性能，可以給新設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)一個參照的基準線。如果現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)太大沒法測量調(diào)查，可以只調(diào)查與新網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)操作最多的一段，或者只調(diào)查老網(wǎng)絡(luò)的主干段。 如果用戶想要降低費用，并且不在乎性能的低劣，必須記住原有網(wǎng)絡(luò)的性能，來證明新設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)從一開始就沒有優(yōu)化，而新設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)也沒有導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能更低。指定網(wǎng)絡(luò)性能基線 制定網(wǎng)絡(luò)性能基線應(yīng)盡量在正常流量負載期間進行，同時注意：檢測時間必須分配足夠多的時間段。短時間段里測得的網(wǎng)絡(luò)性能，可能與實際情況發(fā)生嚴重的偏差；找出特定時間段里流量異常的原因。比如，對于商業(yè)POS系統(tǒng)，逢年過節(jié)的網(wǎng)絡(luò)流量要比增長出許多倍；如果一個網(wǎng)站域名被熱點站點連接或被列入搜索引擎里，流量的增長將是不可預(yù)料的。出錯、延時、丟包的頻繁發(fā)生，也會引起流量的增加。如果用戶的主要目標是在峰值期間提高性能的話，一定要調(diào)查峰值負載期間的性能。分析網(wǎng)絡(luò)可用性 以文檔形式調(diào)查現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的可用性的諸項特征。包括重要網(wǎng)段的平均無故障時間(MTBF)、平均修復(fù)時間(MTTR)，新設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)是否希望提高這些技術(shù)指標?，F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)可用性特征MTBFMTTR最近一次主要停機時期和持續(xù)時間最近一次主要停機的原因整體網(wǎng)段1網(wǎng)段2網(wǎng)段3網(wǎng)段4分析網(wǎng)絡(luò)利用率 網(wǎng)絡(luò)利用率(NetworkUtilization)是指在特定時間間隔內(nèi)使用了多少帶寬的的測量值?？梢酝ㄟ^協(xié)議測量帶寬利用率。為此，必須在各個主要網(wǎng)段上安置協(xié)議分析儀或遠程檢測探針。將測量數(shù)據(jù)匯總成表冊：協(xié)議的帶寬利用率相對網(wǎng)絡(luò)利用率絕對網(wǎng)絡(luò)利用率廣播/組播利用率協(xié)議1協(xié)議2協(xié)議3協(xié)議4協(xié)議5分析網(wǎng)絡(luò)精確度 網(wǎng)絡(luò)精確度衡量目的節(jié)點收到的數(shù)據(jù)與發(fā)出的數(shù)據(jù)的正確比?？梢杂谜`碼率BER來度量。對于數(shù)字信道來說，銅纜的誤碼率約為10-6，而光纜的BER約為10-11。對于LAN而言，通過比較錯誤幀的數(shù)量與全部幀的數(shù)量，可以估算出它的EBR。一般約為10-7?？梢栽诖芯€路上使用BER測試儀（也叫BERT）測試鏈路上全部傳輸?shù)谋忍刂谐鲥e的比特量。半雙工交換機遵循CSMA/CD的正常規(guī)則，一個經(jīng)驗門限值是千分之一的幀可能遇到?jīng)_突。應(yīng)該沒有滯后沖突。一個交換機端口如果只與一個設(shè)備相連（如，一臺服務(wù)器、一臺工作站），則該鏈路的兩端都應(yīng)該設(shè)置為全雙工，就不會發(fā)生沖突。因為全雙工以太網(wǎng)不是CSMA/CD，只有兩個站點發(fā)送數(shù)據(jù)，而各自又有專用信道，它們不是多路訪問(MA)。站點不需檢測載波信號，因為沒有其他人往線路上發(fā)送信息。因此不需要載波檢測(CS)，也不需要碰撞檢測(CD)。 半雙工與全雙工設(shè)備同時在網(wǎng)上時，存在不能自動協(xié)商，不兼容的問題。主要原因是一些老設(shè)備如網(wǎng)卡和交換機并沒有完全遵循802.3u規(guī)范致使硬件不兼容。結(jié)果是，點到點鏈路中老設(shè)備一端成為半雙工（如老網(wǎng)卡），而新設(shè)備的一端被設(shè)置成全雙工（如新交換機），這種錯誤的配置產(chǎn)生大量的沖突。尤其是服務(wù)器網(wǎng)卡，一定要檢測是不是全雙工網(wǎng)卡。 檢測發(fā)現(xiàn)雙工不匹配的方法，是在鏈路的兩端查看數(shù)據(jù)包錯誤的數(shù)量和類型。在一端查找CRC和Runt錯誤。全雙工的一端不需要載波監(jiān)聽，想發(fā)數(shù)據(jù)就發(fā)數(shù)據(jù)，而半雙工一端需要載波監(jiān)聽，并在檢測到其它端在傳輸時停止本次傳輸，報告一個沖突，等待一段時間后再重新傳輸。半雙工停止傳輸?shù)慕Y(jié)果通常是一個Runt幀（短于64字節(jié)的幀），并且總是一個CRC錯誤幀。全雙工端接收Runt和CRC錯誤幀并且報告這些錯誤，而半雙工幀則報告沖突。當雙工不匹配時，注意錯誤的不對稱性。如果網(wǎng)絡(luò)中存在3類雙絞線，它不能支持100Mbps、1000Mbps的高頻信號，雙工自動協(xié)商的LAN上會發(fā)生很多錯誤，解決的方法只能是手工配置成10Mbps網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)效率 利用傳輸大尺寸的幀可以提高網(wǎng)絡(luò)效率。如果將網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序和協(xié)議配置成每一幀都能發(fā)送大量的數(shù)據(jù)，就可以提高網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率，從而將事務(wù)處理所需要的幀和往返延遲降到最低。改變服務(wù)器和客戶機的接收窗口為最大值，在向發(fā)送方發(fā)出確認之前可接收多個數(shù)據(jù)幀，從而提高帶寬傳輸效率。在路由器上增加最大傳輸單元(MTU)數(shù)值，也可以提高效率。但用語傳送語音和其它實時流量的低帶寬鏈路不適用。 我們常使用協(xié)議分析儀來確定用戶已有網(wǎng)絡(luò)效率，檢查網(wǎng)絡(luò)上當前幀的尺寸。協(xié)議分析儀可以輸出一張表，顯示各種尺寸的幀的流量。大多數(shù)幀是64字節(jié)的應(yīng)答。HTTP多數(shù)情況下使用1500字節(jié)的數(shù)據(jù)包。Web托管的用戶如果一直使用傳輸將網(wǎng)頁發(fā)送到Web上，就會有更多的1500字節(jié)幀。小于最小幀長度（64byte）并且具有正常FCS的幀，即Runt幀，多由網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生了嚴重問題，如網(wǎng)卡故障、雙工匹配等造成。 網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)應(yīng)該是雙態(tài)、多態(tài)或者偏離均值。典型的幀尺寸分布圖通常呈兩個峰值，稱為雙模態(tài)分布，雙峰分布(bimodaldistribution)，也稱為駝峰分布(camel-backdistribution)。大量的幀分布在駝峰附近。但平均幀長的地方實際上沒有多少數(shù)據(jù)包。 如果網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)是雙模態(tài)、多模態(tài)或偏離均值，就應(yīng)該記錄與均值測量值的標準偏差。 分析幀尺寸不但能了解網(wǎng)絡(luò)效率，還能了解網(wǎng)絡(luò)健康情況。由于訪問爭用，沖突發(fā)生的概率與效率成正比。但如果利用率沒有增加，或只有幾個節(jié)點在傳輸?shù)那闆r下，沖突發(fā)生頻繁，就可能是網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生了嚴重的問題所致，如網(wǎng)卡故障、雙工不匹配等問題造成。分析響應(yīng)時間 為驗證新網(wǎng)絡(luò)設(shè)計性能是否達到要求，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計實施前后，測量重要網(wǎng)段上設(shè)備之間的響應(yīng)時間十分重要。可以用很多方法測量出響應(yīng)時間。根據(jù)數(shù)據(jù)分析儀查看數(shù)據(jù)幀之間的時間總長，可以推斷出數(shù)據(jù)鏈路層、傳輸層、應(yīng)用層的大致響應(yīng)時間。

測量響應(yīng)時間的常規(guī)方法是ping數(shù)據(jù)包，并獲得其往返時間(RTT)，記錄如下表：

表中節(jié)點指路由器、服務(wù)器、客戶機、大型主機等。響應(yīng)時間測量表節(jié)點1節(jié)點2節(jié)點3節(jié)點4節(jié)點1×節(jié)點2×節(jié)點3×節(jié)點4×檢查主要路由器、交換機、防火墻的狀態(tài) 最后是檢查網(wǎng)絡(luò)上互聯(lián)設(shè)備的狀態(tài)。檢查它們的忙碌程度（CPU利用率）、設(shè)備處理了多少數(shù)據(jù)包、丟棄了多少數(shù)據(jù)包以及緩存和隊列的情況。網(wǎng)絡(luò)健康調(diào)查表網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和物理基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)均被良好記錄。網(wǎng)絡(luò)地址和名稱已結(jié)構(gòu)化方式分配并被良好記錄。網(wǎng)絡(luò)連線以結(jié)構(gòu)化方式安裝，并做好了標記。電信設(shè)施接線柜與末端點的網(wǎng)絡(luò)連線總體上不超過100米。網(wǎng)絡(luò)是否滿足當前用戶需要。是否已經(jīng)有共享以太網(wǎng)段飽和（10分鐘平均利用率超過50%）是否由WAN鏈路飽和（10分鐘平均利用率超過70%）每百萬字數(shù)據(jù)中，是否CRC錯是否超過一個。每個網(wǎng)段上廣播是否超過20%。沒有任何路由器被超量使用（5分鐘CPU利用率超過75%）。平均來說，路由器丟失的分組不超過1%?？蛻魴C與主機響應(yīng)不超過100毫秒。3調(diào)查現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)流量特征 網(wǎng)絡(luò)流量特征包括通信流量、流量負載和協(xié)議行為特征。通過對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)流量特征的調(diào)查，有助于我們透徹分析現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的流量行為特點，幫助我們選擇滿足用戶建網(wǎng)目標的合適的邏輯網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的模型。 我們從流量、負載、行為和服務(wù)質(zhì)量等諸多角度來考察網(wǎng)絡(luò)的流量特征。包括：調(diào)查通信流量特征；調(diào)查流量負載特征；調(diào)查流量行為特征；調(diào)查服務(wù)質(zhì)量需求特征。調(diào)查通信流量特征

調(diào)查通信流量特征，主要關(guān)心流量的源和目的地，以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶ΨQ性。在一些應(yīng)用中，流量是雙向的，而另一些應(yīng)用中流量則是單向的。大多數(shù)應(yīng)用中，如Web應(yīng)用、C/S數(shù)據(jù)庫應(yīng)用和廣播應(yīng)用等，流量是非對稱的。而象網(wǎng)上聊天等應(yīng)用，流量則是對稱的。調(diào)查現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的主要流量和存儲位置 調(diào)查通信流量，首先調(diào)查現(xiàn)有應(yīng)用的用戶組群和數(shù)據(jù)存儲狀況?，F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的用戶組群用戶組群名稱組群規(guī)模組群的地理位置組群應(yīng)用的軟件 除此之外，還要還要調(diào)查主要數(shù)據(jù)的存儲狀況。存儲位置可以是一臺服務(wù)器、一組服務(wù)器群，或者是網(wǎng)絡(luò)分布式存儲?，F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的數(shù)據(jù)存儲應(yīng)用名稱存儲的位置存儲的管理組群存儲的應(yīng)用組群調(diào)查現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的通信流量 一個通信實體可以是一臺主機、一個網(wǎng)絡(luò)或一個自治系統(tǒng)。通信流量具有的屬性包括：傳輸方向、對稱性、路由選擇路徑和選項、數(shù)據(jù)包數(shù)量、字節(jié)數(shù)量、通信雙方地址。 弄清楚通信源與通信目的地之間每個獨立的通信流量、流量行為特征、以及是否允許端點為流量指定性能需求。這些調(diào)查資料主要是幫助設(shè)計者在使用諸如邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的對等系統(tǒng)路由選擇協(xié)議中確定哪臺路由器作為對等路由器。同時還能幫助我們完成如下工作：了解現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)行為特征；便于網(wǎng)絡(luò)的擴展和開發(fā)；嚴整網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量；基于用戶和應(yīng)用分配網(wǎng)絡(luò)資源。 下面分別論述。 能夠表征網(wǎng)絡(luò)通信流量特征值，莫過于實體之間每秒流通的字節(jié)量。我們可以用協(xié)議分析儀或網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)記錄下重要端點之間的流量，并記錄成冊：現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的通信流量（Mbps）宿1宿2宿3宿4源1源2源3源4調(diào)查現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的流量特征 流量特征，除了流量大小外，還有方向性與對稱性。方向性刻畫信息流量從哪里來，到哪里去；對稱性刻畫了流量是否是一個方向比另一個方向有更高的服務(wù)質(zhì)量要求。 許多網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在不同的方向上的流量有不同的要求，如Web服務(wù)，下行帶寬就要比上行帶寬大得多。有些數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)，如非對稱數(shù)字用戶專線(ADSL)、就是典型的流量非對稱性范例。

我們可以將應(yīng)用程序按流量類型分類，來區(qū)別流量的方向性和對稱性：終端/主機通信流量；客戶機/服務(wù)器通信流量；對等通信流量；分布式計算通信流量。終端/主機通信流量 終端/主機通信流量往往是不對稱的。終端發(fā)送少量字符，主機回傳許多字符。典型的應(yīng)用是Telnet，缺省操作是，終端用戶每鍵入一個字符，都形成一個數(shù)據(jù)包傳給主機。當然這種缺省方式是可以改變的。比如，不是鍵入一個字符產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)包，而是碰見回車鍵回超時才產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)包，這樣帶寬利用率更高。但也會產(chǎn)生一些問題，比方說使用UNIX的Vi全屏幕編輯器，必須立刻看見每個字符，以確定用戶是否鍵入了光標符。 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，終端/主機模式已經(jīng)不是主流模式了?？蛻魴C/服務(wù)器通信流量

這是目前網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用最普遍的一種模式。流量通常是雙向非對稱的。除了向服務(wù)器寫數(shù)據(jù)采用大數(shù)據(jù)幀外，客戶機發(fā)向服務(wù)器的幀都是典型的小幀。從服務(wù)器回傳給可戶機的信息幀長度在64到1500字節(jié)的范圍。有時會更長。 在TCP/IP環(huán)境下，許多應(yīng)用都是在客戶機/服務(wù)器模式方式實現(xiàn)的。如HTTP應(yīng)用。瘦客戶機通信流量 瘦客戶機(thinclient)是客戶機/服務(wù)器的特例。用戶的應(yīng)用程序一般在中心服務(wù)器上，并在中心服務(wù)器上運行，只將結(jié)果返回給客戶機。這種模式的服務(wù)器完成大量的數(shù)據(jù)處理工作。這種模式也稱為基于服務(wù)器的計算。 瘦客戶機通信的優(yōu)點在于維護成本低，網(wǎng)管只要維護好中心服務(wù)器上的應(yīng)用程序，不必配置分布在不同地方的客戶機。 但瘦客戶機模式并不適用所有情況，比如，當用戶客戶機不需要連接服務(wù)器而仍能完成一些計算應(yīng)用的情況。 瘦客戶機的通信流量是非對稱的，服務(wù)器向瘦客戶機發(fā)回的數(shù)據(jù)量很大。含有瘦客戶機的網(wǎng)絡(luò)需要足夠的帶寬和盡可能延時較小的拓撲結(jié)構(gòu)。 推薦使用交換網(wǎng)絡(luò)，并且限制每個交換機的客戶數(shù)量，以避免廣播流量引起的問題。對等通信流量 對等通信中，通信流量往往是雙向、對稱的。典型的對等引用是小型網(wǎng)環(huán)境，可以將網(wǎng)絡(luò)配置成對等網(wǎng)，每臺PC機在網(wǎng)絡(luò)中的地位彼此對等，大家彼此共享數(shù)據(jù)。另一種范例是一組多用戶UNIX主機，用戶可以在主機之間建立FTP、Telnet、HTTP和NFS會話。每臺主機都相當于客戶機和服務(wù)器，在兩個方向上都有許多流量。 下載音樂、視頻文件的P2P軟件，如emule等軟件，用戶在下載網(wǎng)上的音樂、視頻文件的同時，又把這些文件公之于眾，以便其他網(wǎng)絡(luò)用戶下載。每個用戶即使數(shù)據(jù)的分發(fā)提供者，有時數(shù)據(jù)的下載使用者。所以，總體來說，這類應(yīng)用的通信流量既是雙向的，又是對稱的。

ICQ、QQ之類的視頻聊天軟件，也是典型的對等通信流量，雙方都傳輸自己的圖象和字符給對方，也從對方接收圖象和字符信息。流量也是雙向、對稱的。服務(wù)器/服務(wù)器通信流量 指服務(wù)器之間的傳輸和服務(wù)器與管理程序之間的傳輸。服務(wù)器通過與其他服務(wù)器通信實現(xiàn)目錄服務(wù)、告高速緩存常用數(shù)據(jù)、鏡像數(shù)據(jù)以及廣播服務(wù)。流量通常是雙向的，并且大多數(shù)是對稱的，但某些情況下，比如層次化結(jié)構(gòu)的服務(wù)器群，一些服務(wù)器主要是發(fā)送數(shù)據(jù)，而另一些主要是接收數(shù)據(jù)。分布式計算通信流量 分布式計算需要多個節(jié)點協(xié)同工作。電影中的視覺效果就常常用分布式計算完成。半導(dǎo)體工業(yè)中的芯片設(shè)計和驗證的極限計算，也常使用分布式計算。 在分布式計算環(huán)境中，數(shù)據(jù)在任務(wù)管理器和計算節(jié)點之間，以及計算節(jié)點和計算節(jié)點之間傳播。有些分布式計算，節(jié)點之間的流量很少，如松耦合型節(jié)點間的流量；而其他則可能很多，如緊耦合型節(jié)點間的流量。 調(diào)查分布式計算應(yīng)用的流量，可能需要協(xié)議分析儀研究流量特征，或使用網(wǎng)絡(luò)仿真器模擬潛在六。IP語音網(wǎng)絡(luò)的通信流量

IP語音傳送的網(wǎng)絡(luò)流量可能是十分復(fù)雜的。因為網(wǎng)絡(luò)中存在多重數(shù)據(jù)流：數(shù)字化音頻數(shù)據(jù)流和控制信息流。傳送音頻數(shù)據(jù)的流量本質(zhì)上對等的，而傳送控制信息流則是客戶機/服務(wù)器模型，但也使用分布式或?qū)Φ仁侥Ｐ汀? 控制信息包括呼叫控制和呼叫交換。呼叫控制包括呼叫的建立與拆除、遍址和路由，以及其他附加服務(wù)。在VoIP網(wǎng)絡(luò)中，呼叫控制把電話號碼或用戶名字映射到目標IP上，使其能被包結(jié)構(gòu)層理解。而呼叫交換是指實際的呼叫轉(zhuǎn)接。 在VoIP網(wǎng)絡(luò)中，音頻數(shù)據(jù)包有數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)層處理，數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)層是指以太網(wǎng)交換機和IP路由器。語音數(shù)據(jù)被封裝在RTP、UDP、IP和一個鏈路層報頭中，它可能在互連網(wǎng)絡(luò)上控制數(shù)據(jù)包使用不同的路徑進行交換。當考慮帶寬和QoS時，音頻數(shù)據(jù)流和控制數(shù)據(jù)流是不同的。記錄現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的通信流量 調(diào)查完現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的通信流量特征及類型后，我們將其記錄并匯總成如下表格形式：現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的通量特征應(yīng)用名稱流量類型使用的協(xié)議用戶組團名稱數(shù)據(jù)存儲位置所需帶寬服務(wù)質(zhì)量需求說明Vi應(yīng)用終端/主機型Telnet程序部Prog1服務(wù)器見下頁論述一般全屏幕編輯應(yīng)用VoIP應(yīng)用IP語音網(wǎng)絡(luò)…客戶部Client1見下頁論述實時性高語音停頓盡可能是少…………………………………………調(diào)查流量負載特征

弄清楚流量負載及其特征，為用戶選擇合適的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)及技術(shù)是非常重要的。調(diào)查流量負載有助于設(shè)計出有足夠容量滿足LAN間通信需求的網(wǎng)絡(luò)，避免存在關(guān)鍵瓶頸的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。 當然，我們也可以在網(wǎng)絡(luò)使用時遇見瓶頸問題，在拓寬網(wǎng)絡(luò)帶寬。但這不是可取的辦法。在局域網(wǎng)成本如此低廉的今天，完全沒有理由在設(shè)計階段不把網(wǎng)絡(luò)瓶頸杜絕掉。 網(wǎng)絡(luò)通信受許多因素的影響，通信負載的調(diào)查也不可能精確。我們關(guān)心的網(wǎng)絡(luò)負載特征值，主要是程序使用模式、數(shù)據(jù)包和會話之間的空閑時間、幀尺寸、流量行為模式。計算理論流量負載 流量負載是指某個特定時間網(wǎng)絡(luò)節(jié)點準備發(fā)送的所有數(shù)據(jù)之和。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計者所尋求的是，網(wǎng)絡(luò)容量應(yīng)足以滿足流量負載。 一個簡單的示例可以說明容量和負載的關(guān)系：對于一個容量為1Mbps的網(wǎng)絡(luò)，如果有1000個站點每秒鐘發(fā)送1000比特的數(shù)據(jù)幀，則流量負載等于網(wǎng)絡(luò)容量。這種方法適用于局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)鏈路、部分或全部互連網(wǎng)、交換機和路由器背板的容量計算。 計算網(wǎng)絡(luò)容量是否足夠，我們只需要幾個參數(shù)：站點數(shù)目；發(fā)送兩幀之間的平均空閑時間；一旦獲得介質(zhì)使用權(quán)，傳輸報文所需的時間。 可以用協(xié)議分析儀測評發(fā)送兩幀之間的平均空閑時間和幀長，也可以按照各類流量類型，對各類發(fā)送兩幀之間的平均空閑時間進行評估。 對客戶機/服務(wù)器應(yīng)用而言，服務(wù)器的空閑時間依賴于客戶機的數(shù)量和服務(wù)器的性能（磁盤存取速度、RAM存取速度、高速緩存能力），使用協(xié)議分析儀，可以評估出服務(wù)器的的平均空閑時間。 客戶機空閑時間部分依賴于用戶對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的使用頻度，通過網(wǎng)絡(luò)分析儀和網(wǎng)絡(luò)建模工具，可以評估出客戶機的空閑時間。當然，建模工具所依賴的參數(shù)應(yīng)該有MAC子層延遲、到達服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)據(jù)包的分布、以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的隊列和緩存機制等參量。 當調(diào)查清楚了應(yīng)用程序的大致流量負載后，可以用該負載乘以運行應(yīng)用程序的設(shè)備數(shù)量，就可以估算出應(yīng)用程序的總負載。 再結(jié)合已經(jīng)調(diào)查的用戶組群和數(shù)據(jù)存儲方面的數(shù)據(jù)，就可以幫助設(shè)計者估算出應(yīng)用程序所需的大致匯聚帶寬。并填入前面介紹的“現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的通量特征表”中。 在估算流量負載時，還要考察應(yīng)用程序的使用模式和服務(wù)質(zhì)量。有些應(yīng)用需要網(wǎng)絡(luò)盡可能快地傳遞數(shù)據(jù)，而有些應(yīng)用（如視頻應(yīng)用）則需要網(wǎng)絡(luò)提供恒定數(shù)量的帶寬。有些程序不常使用，而一旦使用就要耗用大量帶寬，例如，使用網(wǎng)絡(luò)打印機打印文件。此時的網(wǎng)絡(luò)流量特征和服務(wù)質(zhì)量與平常相比就大不一樣。 下面我們來討論應(yīng)用軟件使用模式對流量負載的影響。記錄應(yīng)用程序使用模式 我們關(guān)注應(yīng)用程序模式以下一些屬性：用戶組群、組群中用戶的數(shù)量；網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的會話頻度；網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的會話平均時間；網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的并發(fā)用戶數(shù)量。 有了這些數(shù)據(jù)后，我們可以測算出針對每種應(yīng)用中，所有用戶的匯聚帶寬需求。當然，如果某些指標難以求得，可以根據(jù)經(jīng)驗值作出一些假設(shè)：假定用戶數(shù)量等于并發(fā)用戶數(shù)量；假定所有的應(yīng)用一直在使用，匯聚帶寬計算值就是峰值的估算值；假定每個用戶只打開一個會話，而且會話維持到關(guān)機。估算應(yīng)用程序產(chǎn)生的流量負載 估算應(yīng)用帶寬需求，需要弄清楚應(yīng)用程序發(fā)送的數(shù)據(jù)對象長度、協(xié)議層開銷和應(yīng)用程序初始化的額外負載（有些程序初始化發(fā)送的流量比穩(wěn)定操作狀態(tài)發(fā)送的流量要大得多）。各種應(yīng)用程序網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)長度的經(jīng)驗估算值：下表給出的應(yīng)用程序流量負載的估算有一定的參考作用，但不能代替對實際網(wǎng)絡(luò)的透徹分析。應(yīng)用程序通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶ο蠊浪愠叽鐚ο箢愋统叽纾↘B）終端屏幕4Email消息10Web網(wǎng)頁（包括gif、jpg圖象）50電子表格100文字處理文件200圖形屏幕500演示文檔2000高清晰度圖象50000多媒體對象100000數(shù)據(jù)庫1000000估算不同協(xié)議的流量開銷 應(yīng)該調(diào)查各種應(yīng)用程序使用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，一旦知道了哪種協(xié)議，就可以把協(xié)議報頭開銷加到數(shù)據(jù)對象尺寸中，以便精確地估算負載。下表給出了常用協(xié)議的報頭尺寸大?。簯?yīng)用程序通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶ο蠊浪愠叽鐓f(xié)議開銷（字節(jié)）字節(jié)總數(shù)以太網(wǎng)舊版II前導(dǎo)=8，報頭=14，CRC=4，幀間隔（IGF）=1238802.3和802.2前導(dǎo)=8，報頭=14，LLC=3或4，SNAP（若出現(xiàn)）=5，CRC=4，IGF=1246802.5和802.2起始定界符=1，報頭=14，LLC=3或4，SNAP（若出現(xiàn)）=5，CRC=4，結(jié)束定界符=1，幀狀態(tài)=229FDDI和802.2起始=8，起始定界符=1，報頭=13，LLC=3或4，SNAP（若出現(xiàn)）=5，CRC=4，結(jié)束定界符=和幀狀態(tài)=約236HDLC標記=2，地址=2，控制=1或2，CRC=4，10IP沒有選項的報頭尺寸20TCP沒有選項的報頭尺寸20NovellIPX報頭尺寸30AppleTalkDDPPhase2長（“擴展的”）報頭尺寸13估算站點會話初始化流量負載 客戶機使用應(yīng)用程序時，往往有些網(wǎng)絡(luò)初始化工作，而帶來網(wǎng)絡(luò)流量負載。尤其是校園網(wǎng)和經(jīng)濟勢力弱的小型企業(yè)構(gòu)建的LAN，這種流量負載會嚴重影響網(wǎng)絡(luò)帶寬和網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。傳統(tǒng)TCP/IP客戶機初始化數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)包類型源目的數(shù)據(jù)包大小(BIT)數(shù)據(jù)包數(shù)量總字節(jié)數(shù)ARP(驗證工作站的地址是唯一的)客戶機廣播28128尋找服務(wù)器的ARP客戶機廣播28取決于服務(wù)器數(shù)量不確定尋找路由器的ARP客戶機廣播28128ARP應(yīng)答服務(wù)器或路由器客戶機28取決于服務(wù)器數(shù)量不確定TCP/IPDHCP客戶機初始化數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)包類型源目的數(shù)據(jù)包大小(BIT)數(shù)據(jù)包數(shù)量總字節(jié)數(shù)DHCP發(fā)現(xiàn)客戶機廣播328幾秒鐘一個，直到發(fā)現(xiàn)不確定DHCP提供服務(wù)器廣播3281328DHCP請求客戶機廣播3281576DHCPACK服務(wù)器廣播3281328ARP(驗證工作站的地址是唯一的)客戶機廣播28384ARP尋找服務(wù)器客戶機廣播28取決于服務(wù)器數(shù)量不確定尋找路由器的ARP客戶機廣播28128ARP應(yīng)答服務(wù)器或路由器客戶機28取決于服務(wù)器數(shù)量不確定估算路由選擇協(xié)議產(chǎn)生的流量負載 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計階段可能還沒有為新網(wǎng)絡(luò)選擇路由協(xié)議，但應(yīng)該調(diào)查清楚現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上運行的路由協(xié)議占用的帶寬量。傳統(tǒng)路由協(xié)議使用的帶寬路由選擇協(xié)議缺省更新定時器（秒）路由表項大?。ㄗ止?jié)）每個數(shù)據(jù)包的路由網(wǎng)絡(luò)和更新開銷（字節(jié)）滿數(shù)據(jù)包尺寸IPRIP30202532532IPIGRP9014104321488AppleTalkRTMP1069717599IPXRIP6085032432調(diào)查流量行為特征 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計前，我們還需要理解協(xié)議和應(yīng)用的行為。例如，為了設(shè)計合適的LAN拓撲結(jié)構(gòu)，需要調(diào)查LAN上廣播流量級別。為了使LAN和WAN提供足夠的容量，需要檢查由于協(xié)議低效、非優(yōu)化尺寸或重發(fā)定時器引起的額外帶寬資源占用。廣播/組播行為什么是廣播/組播幀：廣播/組播流量是必要的，不可避免的。路由選擇和交換協(xié)議使用它們來共享互連網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)信息；服務(wù)器使用它們通告自己的服務(wù)；許多協(xié)議（TCP/IP、NetBIOS、NetWare、AppleTalk）的桌面服務(wù)通過它們發(fā)現(xiàn)服務(wù)并檢查地址和名字的唯一性。 以太網(wǎng)廣播幀是指網(wǎng)絡(luò)中所有站點都要接收的幀，其目的地址是FF:FF:FF:FF:FF:FF；組播幀是指網(wǎng)絡(luò)中部分站點接收的幀。廣播/組播幀的行為 二層網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備如交換機、網(wǎng)橋，將向所有的端口轉(zhuǎn)發(fā)廣播和組播幀。對于大型交換網(wǎng)絡(luò)或橋接網(wǎng)絡(luò)，廣播/組播幀的轉(zhuǎn)發(fā)會帶來可擴展方面的問題。 三層網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備如路由器不轉(zhuǎn)發(fā)廣播/組播幀。在路由器的一端連接的所有設(shè)備，都視為一個獨立的廣播域，而不于另一個端口連接的另一個廣播域轉(zhuǎn)發(fā)廣播/組播幀。網(wǎng)絡(luò)的錯誤配置，如子網(wǎng)掩碼錯誤，會導(dǎo)致工作站發(fā)出不必要的ARP幀，因為站點此時不能正確區(qū)分廣播地址和單播地址。網(wǎng)卡往往將收到的廣播/組播幀交給工作站的CPU處理，處理高級別的廣播/組播幀時，站點CPU就會被淹沒，干不了其它事情。廣播輻射：指發(fā)送者擴散到廣播域中所有設(shè)備的廣播流量的效應(yīng)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，廣播域應(yīng)盡可能地小，以減小廣播輻射（broadcastradiation）產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)效率的降低。減小廣播輻射的方法通過用路由器互連網(wǎng)絡(luò)，因為路由器不轉(zhuǎn)發(fā)廣播幀。通過VLAN的劃分。VLAN中的廣播流量不會傳送到VLAN以外。 LAN中如果超過20%的流量是的廣播/組播流量，就要用這兩種辦法之一，來減小廣播域范圍。 通過以上分析，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計時，就必須考慮桌面協(xié)議的廣播行為。下表給出了常用桌面協(xié)議廣播域中站點數(shù)目的推薦值。如果IP用戶正在運行需要的高帶寬應(yīng)用、低延遲應(yīng)用或高級別廣播/組播的視頻應(yīng)用，下表的推薦的最大站點數(shù)應(yīng)從500減小到200。廣播域中站點數(shù)目的最大推薦值協(xié)議最大工作站數(shù)量推薦值IP500Novell300AppleTalk200NetBIOS200混合200網(wǎng)絡(luò)效率調(diào)查 網(wǎng)絡(luò)效率是指應(yīng)用和協(xié)議是否高效利用帶寬。效率受幀尺寸、使用的協(xié)議交互作用、窗口和流量控制以及錯誤恢復(fù)機制的影響。幀尺寸 我們已經(jīng)討論過，在批量數(shù)據(jù)應(yīng)用模式下，使用介質(zhì)多支持的最大幀尺寸有利于提高網(wǎng)絡(luò)性能。尤其是文件傳輸，盡可能采用最大傳輸尺寸MTU的幀長。 在IP環(huán)境里，我們卻要避免增加MTU使其超過介質(zhì)所支持的最大幀尺寸，以避免幀的分段和重組，因為分段重組導(dǎo)致性能下降。 現(xiàn)代操作系統(tǒng)支持MTU發(fā)現(xiàn)功能，使用MTU發(fā)現(xiàn)，軟件能夠動態(tài)地發(fā)現(xiàn)和使用可通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)淖畲髱叽?，以避免分段。協(xié)議交互作用 協(xié)議交互作用和確認應(yīng)答定時器的參數(shù)配置不當，也會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)效率降低。為避免這些情況的發(fā)生，我們應(yīng)該增加應(yīng)答定時器長度等參數(shù)的設(shè)置。窗口調(diào)節(jié)和流量控制 要了解網(wǎng)絡(luò)流量，需要了解窗口調(diào)節(jié)和流量控制。最佳窗口尺寸等于鏈路帶寬和鏈路延遲的乘積。為有效使用帶寬，發(fā)送窗口應(yīng)該足夠大，以便發(fā)送者能夠在停止傳送等待確認之前將數(shù)據(jù)完全充滿帶寬管道。 比如，使用TCP/IP協(xié)議傳送/接收數(shù)據(jù)的一對站點，發(fā)方可以快速發(fā)送數(shù)據(jù)段，不需要等待確認，直到發(fā)送窗口用完為止。站點的發(fā)送窗口大小由收方窗口大?。词辗绞Ｓ鄡?nèi)存）決定。收方在每個傳往對方的TCP數(shù)據(jù)包中申明它準備接收的多少數(shù)據(jù)，發(fā)方根據(jù)這一數(shù)據(jù)和自己處理數(shù)據(jù)的速度動態(tài)調(diào)節(jié)自己的窗口尺寸。如果增加站點內(nèi)存，提高CPU處理能力，就可以獲得更大的接收窗口，從而提高網(wǎng)絡(luò)效率。 窗口尺寸可以從幾個字節(jié)到65535字節(jié)變化。 但在高帶寬大延遲的“長肥管道（longfatpipe）”鏈路上，比如高容量衛(wèi)星信道或長距離光纖鏈路上，帶寬與延遲的乘積遠遠大于65535，包括這種路徑的網(wǎng)絡(luò)叫LFN，此時，建議使用基于RFC1323的TCP。它定義了一個窗口比例擴展，通過比例因子將TCP報頭中的窗口字段由16比特擴展到32比特，但TCP窗口字段中仍用16比特表示，在TCP三次握手過程中，主機可以通過TCP中的選項字段來表明他支持窗口比例擴展。 有些傳輸層協(xié)議采用UDP而不是TCP，此時它要么沒有流量控制，要么在會話層或應(yīng)用層進行流量控制。 下面列出了常用協(xié)議哪些是基于TCP，哪些是基于UDP：基于TCP協(xié)議：FTP:端口20（數(shù)據(jù)口）、21（控制口）；Telnet:端口23；SMTP:端口25；HTTP:端口80；SNMP:端口161、162；基于UDP協(xié)議：DNS:端口53；TFTP:端口69；DHCP服務(wù)器:端口67；DHCP客戶機:端口68；RPC:端口111.差錯恢復(fù)機制 糟糕的差錯恢復(fù)機制設(shè)計會浪費帶寬。例如，等待時間過短，還沒有收到確認就認為確認丟失而重傳數(shù)據(jù)。進而，由于此時帶寬被占用，這可能由引起網(wǎng)絡(luò)其余部分性能下降。 無連接協(xié)議通常不執(zhí)行差錯恢復(fù)，情況稍許好些。而面向連接協(xié)議的差錯恢復(fù)機制有多種。TCP實現(xiàn)自適應(yīng)重傳算法，當網(wǎng)絡(luò)擁塞時，降低重傳速率，從而提高網(wǎng)絡(luò)利用率。 在容易出錯、高延遲的路徑上，TCP的確認方式造成很低的吞吐量。因為TCP的確認應(yīng)答ACK一直累計到錯誤發(fā)生點。如果某數(shù)據(jù)段丟失，即使后面的數(shù)據(jù)段都收到了，ACK碼也只是累計到丟失前正確接收到的數(shù)據(jù)段的最后一個字節(jié)加1。對于接收者來說，沒有辦法報告接受數(shù)據(jù)中漏洞的位置。使得發(fā)送者要么等待一個數(shù)據(jù)往返時間檢查出每個丟失的段，要么重發(fā)所有數(shù)據(jù)。RFC2018糾正了這一錯誤，它提供了一種選擇確認機制SACK，告訴發(fā)送者哪些數(shù)據(jù)段是已接收了的非鄰近數(shù)據(jù)塊，發(fā)方可以只選擇丟失的數(shù)據(jù)段重發(fā)。許多新的TCP協(xié)議實現(xiàn)包含了這一算法。 使用協(xié)議分析儀，可以確定客戶的協(xié)議是否有效地實現(xiàn)了差錯恢復(fù)。有些情況下，可以配置重傳和超時定時器，或升級到更好的協(xié)議實現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)通信檢查表我已辨別了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的主要通信源和存儲，并記錄了兩者之間的通信流量。我已經(jīng)將每一個應(yīng)用程序的通信流量進行了歸類。我已經(jīng)估計了每一項應(yīng)用的帶寬需求。我已經(jīng)估計了路由選擇協(xié)議的帶寬需求。我已經(jīng)按廣播/組播、效率、幀尺寸、窗口和流量控制、差錯恢復(fù)機制等刻劃了網(wǎng)絡(luò)通信的特征。我已經(jīng)將每一項應(yīng)用的服務(wù)需求進行了分類。4估測通信容量和模式通過檢測網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的總?cè)萘恳约皞€體通信模式或數(shù)據(jù)流量可以反映出網(wǎng)絡(luò)運行的瓶頸。數(shù)量流量的方向通信邊界數(shù)據(jù)流量分配數(shù)據(jù)流量的方向數(shù)據(jù)流量的方向決定了在不同網(wǎng)段上的數(shù)據(jù)流量大小。對等客戶機——服務(wù)器服務(wù)器——客戶機每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可以在在一個或多個模式中通信對等通信對等通信常見于相似節(jié)點（客戶機）之間的通信。進行通信的節(jié)點有相似的應(yīng)用程序和通信能力，而且每個節(jié)點與網(wǎng)絡(luò)中另一個節(jié)點通信時都很相似。對等通信沒有明顯的源或目標通信模式客戶機-服務(wù)器和服務(wù)器-客戶機的通信客戶機-服務(wù)器通信描述了任意一個端節(jié)點（客戶機）和一個共享資源（服務(wù)器）之間的通信?？蛻魴C-服務(wù)器通信是有方向的?？蛻魴C到服務(wù)器的發(fā)送流向服務(wù)器的信息要比流出的信息多得多服務(wù)器到客戶機的發(fā)送流向客戶機的信息要比流出的信息多服務(wù)器客戶機響應(yīng)請求客戶機客戶機數(shù)據(jù)流量的方向特征客戶機Web服務(wù)器小請求大響應(yīng)Web頁客戶機客戶機客戶機服務(wù)器到客戶機的發(fā)送

通信邊界沖突域和廣播域物理邊界邏輯邊界未劃分網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)由中繼器和集線器組成的局域網(wǎng)是一個沖突域，所有的節(jié)點以競爭的方式訪問同一個共享介質(zhì)集線器和中繼器傳輸廣播信息給網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點，所以這種沖突域也是單一的廣播域一個廣播域一個沖突域集線器集線器集線器集線器

被交換機劃分網(wǎng)段后的網(wǎng)絡(luò)交換機和網(wǎng)橋能將一個單一的大局域網(wǎng)沖突域網(wǎng)段分成幾個小的沖突域，提高網(wǎng)絡(luò)性能由交換機產(chǎn)生的沖突域個體仍然是同一個廣播域的成員集線器集線器集線器集線器一個廣播域四個沖突域交換機物理邊界站點1站點2站點3站點1的邊界站點2的邊界站點3的邊界廣域網(wǎng)主干網(wǎng)數(shù)據(jù)流量邏輯邊界站點1站點2站點3廣域網(wǎng)虛擬工作組1虛擬工作組2VLAN邊界數(shù)據(jù)流量分配:傳統(tǒng)的流量80/20規(guī)則廣域網(wǎng)客戶機客戶機客戶機客戶機客戶機客戶機客戶機客戶機客戶機客戶機客戶機客戶機客戶機80%20%

數(shù)據(jù)流量分配:現(xiàn)今的流量80/20規(guī)則客戶機廣域網(wǎng)客戶機客戶機客戶機客戶機客戶機客戶機客戶機客戶機客戶機客戶機20%80%客戶機估計通信容量估計通信容量的通常步驟：將網(wǎng)絡(luò)分成可理解的網(wǎng)段估算每個網(wǎng)段上的應(yīng)用數(shù)據(jù)流量估算本地和遠程網(wǎng)段上的通信信息分配對每個網(wǎng)段重復(fù)上述步驟，然后結(jié)合每網(wǎng)段的估算值得到廣域網(wǎng)和主干網(wǎng)數(shù)據(jù)流量分析將網(wǎng)絡(luò)分成獨立的網(wǎng)段一般按照工作組或部門來劃分網(wǎng)段在分別分析網(wǎng)絡(luò)的各個部分時，我們將被研究的網(wǎng)絡(luò)部分當作“白箱”，把其他部分當作黑箱。估算每個網(wǎng)段上的應(yīng)用數(shù)據(jù)流量可以利用需求分析階段的調(diào)查數(shù)據(jù)估算每個網(wǎng)段的流量。估算本地和遠程網(wǎng)段上的通信信息分配每個應(yīng)用程序的用戶通常擴展到公司以外，因此，我們必須估算每個應(yīng)用程序的總數(shù)據(jù)流量分配。我們需要尋找能指導(dǎo)邏輯設(shè)計和物理設(shè)計一般通信模式。結(jié)合每個網(wǎng)段的估算值得到廣域網(wǎng)和主干數(shù)據(jù)流量分析對每個應(yīng)用程序和網(wǎng)段分析進行估算后，我們就可以得到各個網(wǎng)段和主干網(wǎng)流量。園區(qū)（程域）網(wǎng)網(wǎng)段1文件服務(wù)器客戶機客戶機客戶機網(wǎng)段2CAD服務(wù)器客戶機客戶機客戶機客戶機網(wǎng)段3郵件服務(wù)器客戶機客戶機應(yīng)用程序各網(wǎng)段通過主干的百分率（1/2/3）同步會話數(shù)平均處理量大小估算需要的總?cè)萘縀-mail33/33/33150次/s3KB3.6Mb/sCAD服務(wù)器0/50/5065次/h3.6KB5.8Mb/s文件服務(wù)器25/25/50100次/h2.5KB560kb/s

總?cè)萘坑嬎鉋mail(540,000/3,600)*3=450KB/s450*8=3,600kb/s3,600/1000=3.6Mb/sCAD65*36/3600=0.65MB/s0.65*8=5.2Mb/s文件服務(wù)2.5*100/3600=0.069MB/s0.069*8=0.56Mb/s主干數(shù)據(jù)流量計算Email每個網(wǎng)絡(luò)容量3.6Mb*0.33=1.2Mb/s只有2/3網(wǎng)段通過主干,Email主干流量為:3.6Mb/s*0.66=2.4Mb/sCAD服務(wù)器網(wǎng)段2/3容量5.78Mb/s*0.5=2.9Mb/s主干容量5.8Mb/s*0.5=2.9Mb/s文件服務(wù)器1/2網(wǎng)段容量560Kb/s*0.25=140Kb/s3網(wǎng)段容量560Kb/s*0.5=280Kb/s主干容量280Kb/s+140Kb/s=420Kb/s總主干網(wǎng)容量

2.4Mb/s+2.9Mb/s+0.4Mb/s=5.7Mb/s輸出：流量估算當完成流量估算后