網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計規(guī)范與方法

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計姜秀柱2014-2015

第二學(xué)期網(wǎng)絡(luò)工程12級教材與參考書1.計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)計易建勛人民郵電出版社2.計算機網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計

吳學(xué)毅

機械工業(yè)出版社3.網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計

師雪霖趙英馬曉艷清華大學(xué)出版社4.網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計教程

楊雅輝高等教育出版社5.網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計師教程

黃傳河清華大學(xué)出版社6.計算機網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計段水福段煉張元睿浙江大學(xué)出版社計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)計——易建勛第1章網(wǎng)絡(luò)設(shè)計規(guī)范與方法第2章網(wǎng)絡(luò)用戶需求分析第3章網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計第4章地址規(guī)劃與路由技術(shù)第5章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計第6章網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計第7章網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計第8章光纖通信工程設(shè)計第9章綜合布線系統(tǒng)設(shè)計

第10章城域接入網(wǎng)設(shè)計第11章城域傳輸網(wǎng)設(shè)計

第12章國內(nèi)外主要互聯(lián)網(wǎng)

第1章網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計規(guī)范與方法

1.1網(wǎng)絡(luò)工程概述1.2網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計規(guī)范1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.4網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計模型與原則1.1網(wǎng)絡(luò)工程概述1.1.1系統(tǒng)集成的組成與特點1.1.2網(wǎng)絡(luò)工程的特點與要求1.1.3網(wǎng)絡(luò)工程的集成步驟1.1.4網(wǎng)絡(luò)工程常用工具軟件什么是計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò)定義：計算機網(wǎng)絡(luò)是利用通信設(shè)備，通信線路和通信協(xié)議，將分布在不同地點，功能獨立的多臺計算機互連起來，通過功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享和信息傳輸?shù)南到y(tǒng)。計算機網(wǎng)絡(luò)＝計算機技術(shù)+通信技術(shù)計算機網(wǎng)絡(luò)是一種數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò)的類型IEEE標(biāo)準(zhǔn)按地理范圍將計算機網(wǎng)絡(luò)劃分為：局域網(wǎng)（LAN）城域網(wǎng)（MAN）廣域網(wǎng)（WAN）

[案例]計算機網(wǎng)絡(luò)類型分類方法網(wǎng)絡(luò)類型按地理范圍分類局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類點對點形、總線形、星形、樹形、環(huán)形、網(wǎng)狀形、蜂窩形等按業(yè)務(wù)類型分類計算機網(wǎng)絡(luò)、電信網(wǎng)絡(luò)、電視網(wǎng)絡(luò)按傳輸方式分類廣播式網(wǎng)絡(luò)、點對點網(wǎng)絡(luò)按網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分類以太網(wǎng)、SDH、DWDM、令牌環(huán)、AppleTalk、NovellNetware、FDDI、ATM按交換技術(shù)分類電路交換網(wǎng)、分組交換網(wǎng)按信號復(fù)用分類時分復(fù)用、頻分復(fù)用、波分復(fù)用、碼分復(fù)用等按接入技術(shù)分類有線：Ethernet、ADSL、PSTN、ISDN、X.25、FR、DDN、HFC等無線：LMDS、MMDS、WLAN、GPRS、VSAT、3G等按通信技術(shù)分類用戶駐地網(wǎng)（CPN）、接入網(wǎng)（AN）、交換網(wǎng)（IP）、傳輸網(wǎng)（SDH、DWDM）按通信性質(zhì)分類業(yè)務(wù)網(wǎng)：如電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、電報網(wǎng)、多媒體網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)、智能網(wǎng)等支撐網(wǎng)：如信令網(wǎng)、同步網(wǎng)、管理網(wǎng)等1.1.1系統(tǒng)集成美國信息技術(shù)協(xié)會對系統(tǒng)集成的定義：根據(jù)一個復(fù)雜的信息系統(tǒng)或子系統(tǒng)地要求，驗明多種技術(shù)和產(chǎn)品，并建立一個完整的解決方案的過程。系統(tǒng)集成＝網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)+硬件系統(tǒng)+軟件系統(tǒng)[P2圖1-1]系統(tǒng)集成的組成計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成(參考)-[案例]系統(tǒng)集成案例[案例]計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成系統(tǒng)集成的復(fù)雜性系統(tǒng)集成的復(fù)雜性體現(xiàn)在：技術(shù)、成員、環(huán)境、約束四個方面，它們之間互為依存關(guān)系。多種技術(shù)和產(chǎn)品的集成系統(tǒng)集成不是選擇最好的產(chǎn)品和技術(shù)的簡單行為，而是要選擇最適合用戶需求和投資規(guī)模的產(chǎn)品和技術(shù)。

系統(tǒng)集成需要解決的技術(shù)問題：硬件設(shè)備：不同產(chǎn)品的接口兼容性。軟件產(chǎn)品：不同軟件之間數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：不同系統(tǒng)之間信號交換和路由。系統(tǒng)集成體現(xiàn)了設(shè)計、調(diào)試與實施等行為。討論：系統(tǒng)集成與建筑裝修有相同之處嗎？1.1.2網(wǎng)絡(luò)工程的特點與要求網(wǎng)絡(luò)工程的特點明確的設(shè)計目標(biāo)詳細(xì)的設(shè)計方案權(quán)威的設(shè)計依據(jù)（如標(biāo)準(zhǔn)）完備的技術(shù)文檔完善的實施機構(gòu)網(wǎng)絡(luò)工程的專業(yè)定位網(wǎng)絡(luò)工程師的職業(yè)技術(shù)要求網(wǎng)絡(luò)技術(shù)理解通信原理、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、操作系統(tǒng)、通信設(shè)備、設(shè)計規(guī)范等知識。硬件技術(shù)掌握常用設(shè)備的功能、性能、調(diào)試方法。軟件技術(shù)掌握常用工程軟件的功能和使用方法。設(shè)計技術(shù)評估網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，預(yù)測技術(shù)發(fā)展方向設(shè)計文檔沒有文檔的設(shè)計只是一個設(shè)想。簡單的文檔只能說明網(wǎng)絡(luò)工程師能力不足，并不能表明設(shè)計方案的簡單性。熟練掌握數(shù)個網(wǎng)絡(luò)工程經(jīng)典設(shè)計案例。管理能力組織和實施工程的能力；與不同用戶進行溝通的能力獨立解決問題的能力很強的團隊協(xié)作精神。1.1網(wǎng)絡(luò)工程概述1.1.3網(wǎng)絡(luò)工程的集成步驟1．網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)規(guī)劃2．網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計3．網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實施4．網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)驗收網(wǎng)絡(luò)項目中技術(shù)人員的主要工作1.1.4網(wǎng)絡(luò)工程常用工具軟件軟件名稱網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)軟件說明WindowsServer微軟公司網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)RedHatLinux紅帽子公司網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)FreeBSD美國伯克利分校UNIX操作系統(tǒng)CiscoIOS思科公司網(wǎng)絡(luò)設(shè)備操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)FreeBSD(參考)[案例]FreeBSD版本發(fā)展[案例]

CiscoIOS基本組成[案例]

CiscoIOS字符工作界面：顯示IP路由進程狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器軟件軟件名稱服務(wù)器軟件說明Apache應(yīng)用最多的Web服務(wù)器開源軟件IIS微軟公司W(wǎng)eb、FTP服務(wù)器ISAServer微軟公司防火墻ExchangServer微軟公司群件服務(wù)器HeartbeatLinux下高可靠集群和負(fù)載均衡軟件Web服務(wù)器市場調(diào)查(參考)[案例]Web服務(wù)器市場調(diào)查ApacheIIS網(wǎng)絡(luò)管理軟件軟件名稱網(wǎng)絡(luò)管理軟件說明HPOpenView

拓?fù)鋱D、性能分析、故障分析等Ciscoworks

思科公司網(wǎng)絡(luò)管理軟件MG-SOFTMIBBrowser瀏覽設(shè)備MIB庫，管理SNMP設(shè)備MRTG網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控軟件Backup

Exec服務(wù)器綜合備份軟件NetIQChariot網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能測試軟件SnifferPro網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析器，數(shù)據(jù)包檢測分析Ciscoworks網(wǎng)絡(luò)管理軟件(參考)[案例]

Ciscoworks網(wǎng)絡(luò)管理軟件網(wǎng)絡(luò)工具軟件軟件名稱設(shè)計和工程管理軟件說明OfficeVisio網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D設(shè)計和布線設(shè)計PacketTracer思科網(wǎng)絡(luò)模擬實驗軟件GNS3網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模擬實驗軟件NS2開源網(wǎng)絡(luò)仿真模擬器Dreamweaver網(wǎng)站設(shè)計工具Opnet

計算機網(wǎng)絡(luò)商業(yè)仿真軟件Ciscoworks網(wǎng)絡(luò)管理軟件(參考)[案例]

OfficeVisio軟件主講：易建勛第33頁共99頁網(wǎng)絡(luò)工具軟件(參考)[案例]網(wǎng)絡(luò)工程虛擬實驗軟件[案例]

NS2仿真軟件1.2網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計規(guī)范1.2.1網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的制定1.2.2

ITU-T通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)1.2.3

IEEE計算機網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)1.2.4

IETF因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)1.2網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計規(guī)范1.2.1標(biāo)準(zhǔn)制定的目的標(biāo)準(zhǔn)制定的目的保障硬件設(shè)備之間的兼容性，保證應(yīng)用軟件之間的數(shù)據(jù)交換；保障不同產(chǎn)品、服務(wù)達(dá)到公認(rèn)的規(guī)定品質(zhì)；保護標(biāo)準(zhǔn)制定者的利益；降低系統(tǒng)集成商和用戶的成本。1.2網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計規(guī)范網(wǎng)絡(luò)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)主要有：ITU-T（國際電信聯(lián)盟）IEEE（國際電子電氣工程師協(xié)會）IETF（國際因特網(wǎng)工程組）三大標(biāo)準(zhǔn)的特點：ITU-T標(biāo)準(zhǔn)接近于城域網(wǎng)物理層的定義；IEEE標(biāo)準(zhǔn)關(guān)注局域網(wǎng)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層；IETF標(biāo)準(zhǔn)注重數(shù)據(jù)鏈路層以上的規(guī)范。1.2網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)制定中的利益群體標(biāo)準(zhǔn)的制定往往源于利益集團的需求。ITU為聯(lián)合國官方組織，它制定的標(biāo)準(zhǔn)更多的反映了各國電信運營商的利益。IEEE是世界上最大的民間工程師組織，它制定的標(biāo)準(zhǔn)反映了各個設(shè)備制造廠商和用戶的利益。IETF是一個開放性組織，它的利益訴求是建立一個互聯(lián)的因特網(wǎng)。標(biāo)準(zhǔn)是各方利益博弈的結(jié)果。1.2網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計規(guī)范網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的分布應(yīng)用層協(xié)議應(yīng)用層協(xié)議TCPUDPIPIEEE802ITU-T802.3802.1802.11有線AN無線ANIEEEITUIETF局域網(wǎng)廣域網(wǎng)城域網(wǎng)接口層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層應(yīng)用層1.2網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計規(guī)范1.2.2ITU-T通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)ITU標(biāo)準(zhǔn)化部門制定了許多通信和網(wǎng)絡(luò)方面的標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)稱為“建議”，這些標(biāo)準(zhǔn)系列往往以英文字母A～Z開頭作為分類。1.2網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計規(guī)范通信網(wǎng)絡(luò)常用ITU-T系列標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)系列標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容E系列建議網(wǎng)絡(luò)運營、電話業(yè)務(wù)、業(yè)務(wù)運營。如E.750個人通信F系列建議有關(guān)電報、數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程通信業(yè)務(wù)。如F.742：遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)業(yè)務(wù)G系列建議傳輸系統(tǒng)、數(shù)字系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。如G.703定義的E1接口標(biāo)準(zhǔn)H系列建議視頻、音頻和多媒體系統(tǒng)。如H.323定義的IP電話標(biāo)準(zhǔn)I系列建議ISDN（綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)）系列標(biāo)準(zhǔn)J系列建議廣播或組播方式的業(yè)務(wù)。如J.83關(guān)于電視多節(jié)目系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)M系列建議電信管理網(wǎng)絡(luò)。如M.3

010電信管理網(wǎng)的原則T系列建議多媒體通信規(guī)范。如T.120多媒體數(shù)據(jù)會議系統(tǒng)V系列建議電話通信、調(diào)制解調(diào)器、模擬數(shù)據(jù)通信等。如V.92Modem通信標(biāo)準(zhǔn)X系列建議通過公網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸。如X.25分組交換網(wǎng)，X.61定義的7號信令標(biāo)準(zhǔn)Y系列建議IP網(wǎng)絡(luò)規(guī)范。如Y.1231定義的IP接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)1.2網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計規(guī)范1.2.3IEEE計算機網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)IEEE是世界上最大的專業(yè)性學(xué)會IEEE在20世紀(jì)80年代開始制定以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)特點：結(jié)構(gòu)簡單；成本低廉；易于擴展；兼容性好等。1.2網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計規(guī)范[P10表1-4]網(wǎng)絡(luò)工程常用IEEE802系列標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)名稱標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)IEEE802.1局域網(wǎng)總體介紹和體系結(jié)構(gòu)正常IEEE802.3以太網(wǎng)系列規(guī)范正常IEEE802.11WLAN無線局域網(wǎng)規(guī)范正常IEEE802.15無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)規(guī)范（藍(lán)牙技術(shù)）正常IEEE802.16寬帶無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)范（如LMDS等）正常IEEE802.17RPR彈性分組環(huán)規(guī)范正常IEEE802.18無線管制技術(shù)專家顧問組正常IEEE802.22固定無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)規(guī)范（WRAN）正常IEEE1902長波長無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（物聯(lián)網(wǎng)）正常1.2網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計規(guī)范[案例]各種業(yè)務(wù)融入到以太網(wǎng)中主講：易建勛第45頁共99頁1.2網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計規(guī)范1.2.4IETF因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)從1969年4月7日至今，IETF組織一共發(fā)布了5000多篇RFC文檔。RFC文檔包含了因特網(wǎng)的所有重要標(biāo)準(zhǔn)。1.2網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計規(guī)范網(wǎng)絡(luò)工程常用RFC文檔協(xié)議類型RFC編號標(biāo)準(zhǔn)說明基礎(chǔ)類RFC791IP規(guī)范（1981）RFC793TCP傳輸控制協(xié)議（1981）RFC1081POP3郵件接收協(xié)議（1988）RFC1945HTTP1.0超文本傳輸協(xié)議（1996）地址類RFC932子網(wǎng)地址分配方案（1985）RFC2373IPv6尋址體系結(jié)構(gòu)（1998）路由類RFC1131OSPF規(guī)范（1989）RFC1661PPP點對點協(xié)議（1994）QoS類RFC1633IntServ（集成業(yè)務(wù)）模型（1994）RFC2475DiffServ（區(qū)分業(yè)務(wù)）模型（1998）安全類RFC2401因特網(wǎng)協(xié)議的安全體系結(jié)構(gòu)（1998）RFC3093防火墻增強協(xié)議（FEP）（2001）管理類RFC1157SNMP簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（1990）RFC2906AAA授權(quán)要求（2000）1.2網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計規(guī)范[案例]早期RFC文檔1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.3.1

OSI/RM網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.3.2

TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.3.3

IEEE以太網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)1.3.4物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)[案例]ARPA(阿帕網(wǎng))設(shè)計草圖1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.3.1OSI/RM網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)定義：網(wǎng)絡(luò)的功能分層與各層通信協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。主要網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：OSI/RM（開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型）TCP/IP（傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議）OSI/RM網(wǎng)絡(luò)模型有濃厚的通信背景和特色。由于OSI/RM比較復(fù)雜，許多設(shè)計過于理想，因而沒有一個實現(xiàn)OSI/RM的實際網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)[案例]OSI/RM網(wǎng)絡(luò)模型應(yīng)用層物理層

數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層表示層7654321二進制位流傳輸：激活和維持系統(tǒng)間的物理鏈路介質(zhì)訪問控制：提供介質(zhì)傳輸控制，如差錯控制

尋址和路由：確定數(shù)據(jù)從一處傳輸?shù)搅硪惶幍淖罴崖窂蕉说蕉诉B接：數(shù)據(jù)流分段和重組，提供可靠的端到端傳輸主機間通信：建立、維持和管理應(yīng)用系統(tǒng)之間的會話

數(shù)據(jù)表示：提供數(shù)據(jù)表示、代碼格式和語法協(xié)商處理網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：為應(yīng)用系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.3.2TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)TCP/IP適用于連接多種不同網(wǎng)絡(luò)。TCP/IP已成為目前事實上的國際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP是目前異種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的唯一協(xié)議。TCP/IP協(xié)議分層：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、網(wǎng)絡(luò)接口層。TCP/IP存在的問題：地址空間不足、QoS、安全等。1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)TCP/IP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的特點：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。TCP/IP沒有嚴(yán)格定義網(wǎng)絡(luò)接口層的詳細(xì)規(guī)范，而是選擇Ethernet作為默認(rèn)通信標(biāo)準(zhǔn)，這種看似不嚴(yán)格的方法，為TCP/IP適用其他網(wǎng)絡(luò)形式提供了良好的基礎(chǔ)。軟件與設(shè)備。應(yīng)用層一般采用軟件實現(xiàn)，這樣具有功能的多樣性，實現(xiàn)的靈活性；其他層由硬件實現(xiàn)則提高了網(wǎng)絡(luò)處理性能。網(wǎng)絡(luò)尋址。應(yīng)用層采用進程尋址；傳輸層采用端口號尋址；網(wǎng)絡(luò)層采用IP地址；網(wǎng)絡(luò)接口層采用MAC地址尋址。1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。各層數(shù)據(jù)包的格式不同，名稱容易混淆。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。IEEE主要定義了局域網(wǎng)的接口層規(guī)范；ITU-T主要定義了廣域網(wǎng)的接口層規(guī)范；IETF定義了其他各層的網(wǎng)絡(luò)規(guī)范。

應(yīng)用。應(yīng)用層面對用戶和網(wǎng)絡(luò)管理人員，其他層主要用于數(shù)據(jù)傳輸。1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.3.3IEEE以太網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)1.早期以太網(wǎng)參考模型局域網(wǎng)模型與廣域網(wǎng)模型有很大的區(qū)別。以太網(wǎng)早期沒有考慮路由選擇等問題，因此它沒有網(wǎng)絡(luò)層，只有物理層和數(shù)據(jù)鏈路層兩個層次。早期局域網(wǎng)種類繁多，傳輸介質(zhì)接入方法也各不相同。為了使數(shù)據(jù)鏈路層不致過于復(fù)雜，早期以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)鏈路層劃分為兩個子層：MAC（媒體訪問控制）子層和LLC（邏輯鏈路控制）子層。目前LLC子層極少使用了。1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)2．IEEE802.3-2002以太網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)從100M以太網(wǎng)開始，IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)針對不同的傳輸介質(zhì)和以太網(wǎng)形式，制定了不同的MII（介質(zhì)無關(guān)接口）標(biāo)準(zhǔn)。在IEEE802.3-2002標(biāo)準(zhǔn)中，可以直接通過MAC層向高層（網(wǎng)絡(luò)層）提供服務(wù)，無需LLC子層。為了保持以太網(wǎng)的兼容性，LLC層沒有取消。1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)802.3-2002以太網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)參考模型1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)[案例]1000BASE-TX以太網(wǎng)MAC子層結(jié)構(gòu)1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)3．以太網(wǎng)物理層（PHY）功能PMD（物理介質(zhì)相關(guān)子層）功能：PMD是最低子層，負(fù)責(zé)從介質(zhì)上發(fā)送和接收信號。將PMA子層的電信號，轉(zhuǎn)換成適合在特定傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男问?。PMA（物理介質(zhì)接入子層）功能：將PCS子層的編碼向物理介質(zhì)傳送；完成并/串和串/并行轉(zhuǎn)換；從接收的串行比特流中，分離出定界符和時鐘信號，然后轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)送到PCS子層。1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)PCS（物理編碼子層）功能：完成8位二進制數(shù)據(jù)的編碼；編碼技術(shù)有：4B/5B、8B/10B、64B/66B、LDPC等多級電平編碼；負(fù)責(zé)載波監(jiān)聽/沖突檢測；管理網(wǎng)絡(luò)通信速度，全雙工還是半雙工通信。MII（介質(zhì)無關(guān)接口）功能：連接MAC層與物理層（PHY）。MII主要用于100M以太網(wǎng)；1000M以太網(wǎng)的MII接口為GMII10G以太網(wǎng)的MII為XGMII。1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)RS（協(xié)調(diào)子層）功能：將MAC子層的命令映射成為適合物理層接收的信號。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，以上子層的操作細(xì)節(jié)全部由物理層處理芯片實現(xiàn)。1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)[案例]100BASE-TX以太網(wǎng)TMD子層結(jié)構(gòu)1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)[案例]1000BASE-SX以太網(wǎng)8B/10B編碼多級電平8路1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)[案例]以太網(wǎng)載波監(jiān)聽/沖突檢測工作原理1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)4．以太網(wǎng)MAC層功能將上一層傳送下來的數(shù)據(jù)封裝成幀的形式；接收時將幀拆卸還原；解決與傳輸介質(zhì)有關(guān)的問題；實現(xiàn)和維護MAC協(xié)議（CSMA/CD）；比特差錯檢測；MAC尋址等。1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.3.4物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)1.物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展2005年，ITU正式提出了物聯(lián)網(wǎng)（IOT）的概念。ITU指出：無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”時代即將來臨，世界上所有物體，都可以通過互聯(lián)網(wǎng)進行交換。RFID（射頻識別）技術(shù)、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)，將得到更加廣泛的應(yīng)用。1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)2.物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用前景IBM公司認(rèn)為：IT產(chǎn)業(yè)下一階段的任務(wù)是把新一代IT技術(shù)充分運用在各行各業(yè)之中。具體地說，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，并且被普遍連接，形成物聯(lián)網(wǎng)。目前物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)有成功的應(yīng)用案例，只是沒有形成大規(guī)模應(yīng)用。1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)3.物聯(lián)網(wǎng)的定義目前國內(nèi)對物聯(lián)網(wǎng)還沒有一個統(tǒng)一的定義，早期（1999年）物聯(lián)網(wǎng)的定義是：將物品通過射頻識別信息、傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)物品的智能化識別和管理。物聯(lián)網(wǎng)的三個基本特征：互聯(lián)網(wǎng)特征，聯(lián)網(wǎng)的物品能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通。識別與通信特征，“物體”具備自動識別與物物通信功能。智能化特征，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有自動化，自我反饋與智能控制的特點。1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)中的“物”要滿足以下條件：有相應(yīng)信息的接收器；有數(shù)據(jù)傳輸通路；有一定的存儲功能；有專門的應(yīng)用程序；有數(shù)據(jù)發(fā)送器；遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議；在網(wǎng)絡(luò)中有被識別的唯一編碼等。物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)4.物聯(lián)網(wǎng)總體結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)整體結(jié)構(gòu)可以分為3個層次：感知層；傳送層；應(yīng)用層。1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)4.物聯(lián)網(wǎng)整體結(jié)構(gòu)1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)感知層：包括傳感器等數(shù)據(jù)采集設(shè)備，以及數(shù)據(jù)接入到網(wǎng)關(guān)之前的傳感器網(wǎng)絡(luò)。傳送層：感知數(shù)據(jù)的管理與處理是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)。處理技術(shù)包括：數(shù)據(jù)的存儲，查詢，分析，挖掘，理解，以及應(yīng)用等技術(shù)。1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層：利用經(jīng)過分析處理的感知數(shù)據(jù)，為用戶提供豐富的特定服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可分為：監(jiān)控型（物流監(jiān)控、污染監(jiān)控等）應(yīng)用；查詢型（智能檢索、遠(yuǎn)程抄表等）應(yīng)用；控制型（智能交通、智能家居等）應(yīng)用；掃描型（手機錢包、不停車收費等）應(yīng)用。應(yīng)用層的發(fā)展，將會推動物聯(lián)網(wǎng)的普及，也將給整個物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)帶來利潤。1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)5.物聯(lián)網(wǎng)存在的問題安全問題傳感器植入在芯片中，可能被任何人感知。如何做到信息為用戶所用，不被別人所用，這需要建立一套強大的安全體系。隱私問題在日常生活物品中，物品的擁有者不一定覺察該物品已預(yù)先嵌入了電子標(biāo)簽，這可能會導(dǎo)致人們自身不受控制地被掃描，定位和追蹤。1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)網(wǎng)的成功是因全球都采用了標(biāo)準(zhǔn)化的TCP/IP協(xié)議，使每一臺計算機連接到互聯(lián)網(wǎng)中。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中，傳感、傳輸、應(yīng)用各個層面會有大量的技術(shù)出現(xiàn)，可能會采用不同的技術(shù)方案。如果企業(yè)各行其是，相互無法互連，就不能形成規(guī)模經(jīng)濟，不能形成整合的商業(yè)模式。1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)[案例]物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用1.4網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計模型與原則1.4.1網(wǎng)絡(luò)工程分層設(shè)計模型1.4.2網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計基本原則1.4.3網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中的矛盾分析1.4網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計模型與原則1.4.1網(wǎng)絡(luò)工程分層設(shè)計模型1．網(wǎng)絡(luò)分層設(shè)計模型的基本結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大，產(chǎn)生了以下問題：園區(qū)局域網(wǎng)主機數(shù)達(dá)到了數(shù)千臺；有限帶寬和無限需求的矛盾越來越突出；網(wǎng)絡(luò)之間的互連變得更加復(fù)雜；網(wǎng)絡(luò)安全問題變得嚴(yán)重；局域網(wǎng)技術(shù)正逐步應(yīng)用到城域網(wǎng)中。1.4網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計模型與原則Cisco等公司提出了層次化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的概念。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計分為：核心層、匯聚層和接入層三個層次。1.4網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計模型與原則[案例]層次化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計案例1.4網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計模型與原則[案例]層次化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計案例1.4網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計模型與原則網(wǎng)絡(luò)層次化設(shè)計的優(yōu)點：可以將網(wǎng)絡(luò)分解成許多小的單元，降低了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的復(fù)雜性。更容易處理廣播風(fēng)暴、信號循環(huán)等問題。網(wǎng)絡(luò)容易升級到最新的技術(shù)，升級任意層次的網(wǎng)絡(luò)不會對其他層次造成影響。層次結(jié)構(gòu)降低了設(shè)備配置的復(fù)雜性，網(wǎng)絡(luò)故障也易于定位，使網(wǎng)絡(luò)更容易管理。1.4網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計模型與原則網(wǎng)絡(luò)層次化設(shè)計的缺點：不適用于結(jié)構(gòu)簡單的小型局域網(wǎng)。核心層某個設(shè)備或某個鏈路失效時，會導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)遭到嚴(yán)重破壞。分層設(shè)計中往往采用設(shè)備冗余、路由冗余等設(shè)計方法，這會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的增加。1.4網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計模型與原則1.4.2網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計基本原則ACM/IEEECC2001提出了計算機領(lǐng)域中12個反復(fù)出現(xiàn)的重要慨念和基本原則。1.關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間的關(guān)聯(lián)性；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)性；操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟件之間的關(guān)聯(lián)性；網(wǎng)絡(luò)工程實施中的關(guān)聯(lián)性；網(wǎng)絡(luò)工程各種約束條件之間的關(guān)聯(lián)性；企業(yè)組織結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)性等。1.4網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計模型與原則2.大問題的復(fù)雜性網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越大，涉及的約束條件越多，所耗費的資源也會越多。問題的大小與復(fù)雜性直接相關(guān)。例如，對以太局域網(wǎng)來說，100個用戶的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計是一個小問題，而10萬個用戶的城域以太網(wǎng)設(shè)計則是一個大問題。笛卡爾《方法論》：將大問題分解為多個規(guī)模適當(dāng)?shù)男栴}，然后再進行解決。有些問題需要采用“系統(tǒng)論”的方法來解決。1.4網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計模型與原則3.慨念和形式的模型80-20模型企業(yè)設(shè)計部門或辦公部門，保證一個子網(wǎng)數(shù)據(jù)流量的80%是在該子網(wǎng)內(nèi)的本地通信，只有20%的數(shù)據(jù)流量發(fā)往其他子網(wǎng)；對市場部或公共機房，則80%的網(wǎng)絡(luò)流量會發(fā)送到外部網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)流量只有20%左右。核心簡單邊緣復(fù)雜原則核心層結(jié)構(gòu)簡單，但性能要求高；接入層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但性能要求低于核心層。1.4網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計模型與原則4.一致性和完備性冗余原則網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備應(yīng)當(dāng)考慮部件的冗余，當(dāng)某一部件出現(xiàn)故障時，可作為容錯備份。熱插拔，自動備份，快速恢復(fù)等功能，都是非常重要的技術(shù)指標(biāo)。2用2備原則主干光纖布線非常麻煩，在主干光纖布線時，應(yīng)考慮2根光纖正常使用，另外預(yù)留2根光纖用于鏈路備份，方便系統(tǒng)今后的擴展。1.4網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計模型與原則5.效率效率是一個雙刃劍，美國經(jīng)濟學(xué)家奧肯在《平等與效率》中斷言：“為了效率就要犧牲某些平等，并且為了平等就要犧牲某些效率”。例如，多臺交換機采用“級聯(lián)”方式互連時，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備利用率高，但是對最底層交換機用戶不平等；采用“堆疊”方式互連時，所有交換機用戶都平等共享網(wǎng)絡(luò)帶寬，但是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備投資較大，資金利用效率不高。1.4網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計模型與原則技術(shù)簡單性原則在滿足網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需求的前提下，盡可能選擇簡單實用的技術(shù)和設(shè)備。否則，今后的運行管理、故障維護都需要專業(yè)人員，管理開銷過大。奧卡姆剃刀原則不要把簡單的事情復(fù)雜化。復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會提高系統(tǒng)運營成本，并且使網(wǎng)絡(luò)難于管理。只有在有特殊要求的情況下，或者能夠帶來很好性價比的情況下，增加網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性才是合理的。弱路由原則路由器容易成為網(wǎng)絡(luò)中的性能瓶頸。一般在連接外網(wǎng)時使用路由器，而內(nèi)網(wǎng)中盡量使用3層交換機。1.4網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計模型與原則6.重用標(biāo)準(zhǔn)化原則網(wǎng)絡(luò)設(shè)備盡量遵循國際標(biāo)準(zhǔn)。只有基于標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品才可能與其他廠商的產(chǎn)品很好的互連互通?；窘Y(jié)構(gòu)不變原則設(shè)計方案可以具有某種程度的靈活性。但是基本設(shè)計方案不能隨意改變。影響最小原則因為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改變而受到影響的區(qū)域，應(yīng)被限制到最小程度。不采用專用性太強的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案。1.4網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計模型與原則7.安全性適度安全的