網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)CH4課件

第4章網(wǎng)絡(luò)需求分析計(jì)算機(jī)系教授博士解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)2本課程知識(shí)結(jié)構(gòu)導(dǎo)學(xué)圖網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)概述(2學(xué)時(shí))

網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(4+2學(xué)時(shí))基本概念、基本設(shè)備簡單組網(wǎng)技能中型網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)知識(shí)與技能設(shè)計(jì)中型網(wǎng)絡(luò)大型網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)知識(shí)與技能設(shè)計(jì)大型網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)綜合知識(shí)與應(yīng)用配置二層以太網(wǎng)交換機(jī)(0+4學(xué)時(shí))網(wǎng)絡(luò)需求分析(4學(xué)時(shí))結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)和機(jī)房設(shè)計(jì)(2學(xué)時(shí))網(wǎng)絡(luò)安全策略設(shè)計(jì)(2+0學(xué)時(shí))網(wǎng)絡(luò)維護(hù)與測試(2+0學(xué)時(shí))設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)(0+10學(xué)時(shí))路由器配置(0+4學(xué)時(shí))企業(yè)網(wǎng)設(shè)計(jì)(4學(xué)時(shí))回顧聯(lián)網(wǎng)物理介質(zhì)問題：為什么需要各種不同的聯(lián)網(wǎng)介質(zhì)？以太網(wǎng)技術(shù)問題：速率不同，應(yīng)用的場合是否一樣？案例教學(xué)解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)3解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)5定義和任務(wù)定義：網(wǎng)絡(luò)需求分析是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)過程中用來獲取和確定系統(tǒng)需求的過程網(wǎng)絡(luò)需求描述了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的行為、特性或?qū)傩?，是在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)過程中對(duì)系統(tǒng)的約束在需求分析階段應(yīng)確定用戶有效完成工作所需的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和性能水平需求分析是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)過程的基礎(chǔ)解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)6要點(diǎn)分析網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用目標(biāo)分析網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用約束網(wǎng)絡(luò)分析的技術(shù)指標(biāo)因特網(wǎng)流量的特點(diǎn)分析網(wǎng)絡(luò)流量網(wǎng)絡(luò)工程案例教學(xué)解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)7分析網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用目標(biāo)(1)工作步驟從企業(yè)高層管理者開始收集商業(yè)需求收集用戶群體需求收集支持用戶和用戶應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)需求明確網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)目標(biāo)。典型網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)目標(biāo)包括加強(qiáng)合作交流，共享的重要數(shù)據(jù)資源加強(qiáng)對(duì)分支機(jī)構(gòu)或部屬的調(diào)控能力降低電信及網(wǎng)絡(luò)成本，包括與語音、數(shù)據(jù)、視頻等獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的開銷解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)9要點(diǎn)分析網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用目標(biāo)分析網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用約束網(wǎng)絡(luò)分析的技術(shù)指標(biāo)因特網(wǎng)流量的特點(diǎn)分析網(wǎng)絡(luò)流量網(wǎng)絡(luò)工程案例教學(xué)解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)10分析網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用約束(1)政策約束與用戶討論他們的辦公政策和技術(shù)發(fā)展路線要與用戶就協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)、供應(yīng)商等方面的政策進(jìn)行討論不要期待所有人都會(huì)擁護(hù)新項(xiàng)目預(yù)算約束網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的一個(gè)共同目標(biāo)就是控制網(wǎng)絡(luò)預(yù)算預(yù)算應(yīng)包括設(shè)備采購、購買軟件、維護(hù)和測試系統(tǒng)、培訓(xùn)工作人員以及設(shè)計(jì)和安裝系統(tǒng)的費(fèi)用等還應(yīng)考慮信息費(fèi)用及可能的外包費(fèi)用解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)11分析網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用約束(2)時(shí)間約束項(xiàng)目進(jìn)度表規(guī)定了項(xiàng)目最終期限和重要階段用戶負(fù)責(zé)管理項(xiàng)目進(jìn)度，但設(shè)計(jì)者必須確認(rèn)就該日程表是否可行應(yīng)用目標(biāo)檢查表通過填入檢查表確定是否了解用戶的應(yīng)用目標(biāo)及所關(guān)心的事項(xiàng)檢查項(xiàng)目結(jié)果對(duì)用戶所處的產(chǎn)業(yè)及競爭情況做了研究。了解用戶的公司結(jié)構(gòu)?！夥跑娎砉ご髮W(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)13網(wǎng)絡(luò)分析的技術(shù)指標(biāo)定量地分析網(wǎng)絡(luò)性能，首先要確定網(wǎng)絡(luò)性能的技術(shù)指標(biāo)有很多國際組織定義了網(wǎng)絡(luò)性能技術(shù)指標(biāo)這些技術(shù)指標(biāo)為我們?cè)O(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)提供了一條性能基線(baseline)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)有兩類：網(wǎng)元級(jí)：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能指標(biāo)網(wǎng)絡(luò)級(jí)：將網(wǎng)絡(luò)看作一個(gè)整體，其端到端的性能指標(biāo)我們這里關(guān)注的是網(wǎng)絡(luò)級(jí)的性能指標(biāo)解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)14網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)—時(shí)延(Delay或Latency)

時(shí)延：從網(wǎng)絡(luò)的一端發(fā)送一個(gè)比特到網(wǎng)絡(luò)的另一端接收到這個(gè)比特所經(jīng)歷的時(shí)間總時(shí)延=傳播時(shí)延+發(fā)送時(shí)延+重傳時(shí)延

+分組交換時(shí)延+排隊(duì)時(shí)延 ≈傳播時(shí)延+發(fā)送時(shí)延+排隊(duì)時(shí)延網(wǎng)絡(luò)時(shí)延可分為往返時(shí)延(Round-tripTime，RTT)單向時(shí)延(One-wayLatency，OWL)注意：RTT≠2×OWL解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)15網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)—吞吐量(Throughput)吞吐量：在單位時(shí)間內(nèi)傳輸無差錯(cuò)數(shù)據(jù)的能力吞吐量可針對(duì)某個(gè)特定連接或會(huì)話定義，也可以定義網(wǎng)絡(luò)總的吞吐量容量(Capability)：數(shù)據(jù)通信設(shè)備發(fā)揮預(yù)定功能的能力，它經(jīng)常用來描述通信信道或連接的能力網(wǎng)絡(luò)負(fù)載G：在單位時(shí)間內(nèi)總共發(fā)送的平均幀數(shù)吞吐量=G×P[發(fā)送成功]有效吞吐量：表示了應(yīng)用層的吞吐量解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)17網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)—時(shí)延抖動(dòng)(Jitter)

時(shí)延抖動(dòng)：分組的單向時(shí)延的變化變化量應(yīng)小于時(shí)延的1%～2%，即對(duì)于平均時(shí)延為200ms的分組，時(shí)延抖動(dòng)≤2～4ms有一些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與時(shí)延波動(dòng)有關(guān)如果因網(wǎng)絡(luò)突發(fā)引起時(shí)延抖動(dòng)，就可能使得視頻和音頻的通信中斷時(shí)延抖動(dòng)(jitter)解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)18時(shí)間分組產(chǎn)生分組實(shí)際到達(dá)假想的時(shí)延標(biāo)準(zhǔn)值網(wǎng)絡(luò)實(shí)際時(shí)延T0t1時(shí)延抖動(dòng)ΔTk

Tktk解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)19網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)—路由(Route)

路由即為一個(gè)特定的“節(jié)點(diǎn)-鏈路”集合，該集合是由路由器中的選路算法決定的選路算法決定分組所采用的路徑（路由）19PacketSwitchingh0h1hn-1hnl0l1ln解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)21網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)—帶寬(Bandwidth)

瓶頸帶寬和可用帶寬瓶頸帶寬：兩臺(tái)主機(jī)之間路徑上的最小帶寬鏈路(瓶頸鏈路)的值可用帶寬：沿著該路徑當(dāng)時(shí)能夠傳輸?shù)淖畲髱捯恍┑湫蛻?yīng)用的帶寬如下PC通信：14.4kb/s～50kb/s數(shù)字音頻：1～2Mb/s壓縮視頻：2～10Mb/s文檔備份：10～100Mb/s非壓縮視頻：1～2Gb/s解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)22網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)—響應(yīng)時(shí)間(RespondTime)響應(yīng)時(shí)間：從服務(wù)請(qǐng)求發(fā)出到接收到相應(yīng)響應(yīng)所花費(fèi)的時(shí)間，它經(jīng)常用來特指客戶機(jī)向主機(jī)交互地發(fā)出請(qǐng)求并得到響應(yīng)信息所需要的時(shí)間用戶往往比較關(guān)心這個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)介質(zhì)時(shí)延打印時(shí)延服務(wù)器時(shí)延網(wǎng)卡時(shí)延網(wǎng)絡(luò)時(shí)延廣域網(wǎng)服務(wù)器遠(yuǎn)地用戶網(wǎng)絡(luò)訪問設(shè)備當(dāng)響應(yīng)時(shí)間超過100ms或1/10s的時(shí)候，就會(huì)引起不良反映超過100ms，就能意識(shí)到等待網(wǎng)絡(luò)的傳輸解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)23網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)—利用率(Utilization)利用率：指定設(shè)備在使用時(shí)所能發(fā)揮的最大能力例如，網(wǎng)絡(luò)檢測工具表明某網(wǎng)段的利用率是30%，這意味著有30%的容量在使用中在網(wǎng)絡(luò)分析與設(shè)計(jì)中，通?？紤]兩種類型的利用率：CPU利用率鏈路利用率解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)25其他網(wǎng)絡(luò)分析的技術(shù)指標(biāo)可用性(Availability)可用性是指網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可用于執(zhí)行預(yù)期任務(wù)的時(shí)間的總量(百分比)IP可用率”的指標(biāo)用于衡量IP網(wǎng)絡(luò)的性能。這是因?yàn)樵S多IP應(yīng)用程序運(yùn)行的好壞，直接依賴于IP層丟包率指標(biāo)，當(dāng)丟包率指標(biāo)超過設(shè)定的閾值時(shí)，許多應(yīng)用變得不可用。故該指標(biāo)反映了IP層丟包率對(duì)應(yīng)用性能的影響解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)26其他網(wǎng)絡(luò)分析的技術(shù)指標(biāo)(續(xù))可擴(kuò)展性(Scalablity)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或設(shè)備隨著用戶需求的增長而擴(kuò)充的能力安全性(Security)總體目標(biāo)是安全性問題不應(yīng)干擾公司開展業(yè)務(wù)的能力可管理性(Manageability)每個(gè)用戶都可能有其不同的網(wǎng)絡(luò)可管理性目標(biāo)，否則從FACPS這5個(gè)方面考慮適應(yīng)性(Adaptability)在用戶改變應(yīng)用要求時(shí)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)變能力可購買性(Purchasability)基本目標(biāo)是在給定財(cái)務(wù)成本的情況下，使通信量最大解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)29要點(diǎn)分析網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用目標(biāo)分析網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用約束網(wǎng)絡(luò)分析的技術(shù)指標(biāo)因特網(wǎng)流量的特點(diǎn)分析網(wǎng)絡(luò)流量網(wǎng)絡(luò)工程案例教學(xué)十大觀察在過去15年內(nèi)，許多研究人員通過對(duì)因特網(wǎng)流量進(jìn)行了較為細(xì)致的分析和研究，揭示了因特網(wǎng)基本行為和特性的十大規(guī)律了解這些規(guī)律對(duì)于我們把握設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的一般規(guī)律是有幫助的解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)30解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)31觀察結(jié)果1因特網(wǎng)

的通信量連續(xù)地在變化著因特網(wǎng)

通信量增長速率很快不僅是通信量，而且通信量的組成、協(xié)議、應(yīng)用以及用戶等，都在改變對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)收集的數(shù)據(jù)僅僅是在因特網(wǎng)

的演化過程中的一個(gè)快照不能把通信量的結(jié)構(gòu)視為不變的解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)32觀察結(jié)果2表征聚合的網(wǎng)絡(luò)流量的特點(diǎn)很困難因特網(wǎng)

的異構(gòu)特性存在大量的、不同類的應(yīng)用多種協(xié)議、多種接入技術(shù)和接入速率、用戶行為隨時(shí)間的變化，以及因特網(wǎng)

本身隨時(shí)間變化解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)33觀察結(jié)果3網(wǎng)絡(luò)流量的“鄰近相關(guān)性”(locality)效應(yīng)流量的模式遠(yuǎn)非隨機(jī)的流量的結(jié)構(gòu)與用戶在應(yīng)用層發(fā)起的任務(wù)有關(guān)，各分組并非是獨(dú)立的時(shí)間上的鄰近相關(guān)性空間上的鄰近相關(guān)性在主機(jī)級(jí)、路由器級(jí)和應(yīng)用級(jí)都有該效應(yīng)解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)34觀察結(jié)果4分組流量并非均勻分布的在因特網(wǎng)

主機(jī)的分組流量很不均勻例如：10%的主機(jī)占據(jù)了總流量的90%(或20-80)原因：客戶機(jī)服務(wù)器方式、地理原因等解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)35觀察結(jié)果5分組長度分布：雙模態(tài)(雙尖峰分布)許多短分組包括交互式的流量和確認(rèn)。這類分組約占40%許多長分組是批量數(shù)據(jù)文件傳輸類型應(yīng)用。這些分組盡可能長些(基于MTU)。這類分組約占50%中等長度的分組很少，僅10%左右解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)36觀察結(jié)果6會(huì)話的到達(dá)過程是泊松(Poisson)過程因特網(wǎng)

的最終用戶是人。是這些人獨(dú)立地隨機(jī)發(fā)起對(duì)因特網(wǎng)

的接入例如，用戶向萬維網(wǎng)服務(wù)器請(qǐng)求單個(gè)的頁面，就服從于泊松過程解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)37觀察結(jié)果7最近的研究指出，分組到達(dá)不是泊松分布經(jīng)典的排隊(duì)論和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)是基于：假定分組的到達(dá)過程是泊松分布(無記憶的指數(shù)分布)分組是突發(fā)式到達(dá)的(分組有成群的特性)分組到達(dá)的前后有關(guān)聯(lián)到達(dá)時(shí)間并非指數(shù)分布到達(dá)時(shí)間并非獨(dú)立的解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)38觀察結(jié)果7(續(xù))分組流量是突發(fā)的平均值可能很低，但峰值可能很高與使用的時(shí)間段有關(guān)流量可能是自相似的：在較長的時(shí)間范圍內(nèi)存在突發(fā)性突發(fā)性難以精確定義解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)39觀察結(jié)果8多數(shù)TCP會(huì)話是簡短的90%的會(huì)話所交換的數(shù)據(jù)少于10KB90%的交互連接僅持續(xù)幾秒鐘80%的萬維網(wǎng)文檔傳送小于10KB解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)40觀察結(jié)果9流量是雙向的，通常是不對(duì)稱的數(shù)據(jù)通常在兩個(gè)方向流動(dòng)兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)量往往相差很大尤其是下載萬維網(wǎng)的大文件多數(shù)應(yīng)用都使用TCP/IP流量解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)41觀察結(jié)果10在因特網(wǎng)

的分組流量中，TCP的份額占絕大部分至今為止TCP協(xié)議一直是最重要的協(xié)議即使由于IP電話和多播技術(shù)的使用(這些應(yīng)用是在UDP上運(yùn)行)，TCP仍占主導(dǎo)地位在可預(yù)見的未來仍是如此正因?yàn)檫@樣，許多研究僅關(guān)注TCP(和IP)小結(jié)網(wǎng)絡(luò)需求分析是獲取和確定用戶有效完成工作所需的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和性能水平的過程，對(duì)大中型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是必須的需要從分析網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用目標(biāo)和分析網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用約束入手需要掌握網(wǎng)絡(luò)分析的技術(shù)指標(biāo)，特別是關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)42作業(yè)網(wǎng)絡(luò)需求分析的目標(biāo)是什么？簡述網(wǎng)絡(luò)需求分析的重要性。試給出主要的網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)，它們的定義和度量的方法。其中哪些網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)更為基本，更易于獲取。簡述因特網(wǎng)流量特點(diǎn)所反映出的基本規(guī)律。解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)43第4章網(wǎng)絡(luò)需求分析解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系教授陳鳴博士回顧需求分析問題：設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)為什么要首先確定用戶有效完成工作所需的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和性能水平？網(wǎng)絡(luò)分析的技術(shù)指標(biāo)問題：列舉幾個(gè)你認(rèn)為最重要的網(wǎng)絡(luò)性能技術(shù)指標(biāo)解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)45解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)46要點(diǎn)分析網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用目標(biāo)分析網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用約束網(wǎng)絡(luò)分析的技術(shù)指標(biāo)因特網(wǎng)流量的特點(diǎn)分析網(wǎng)絡(luò)流量網(wǎng)絡(luò)工程案例教學(xué)解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)47分析網(wǎng)絡(luò)通信特征分析和確定當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)通信量和未來網(wǎng)絡(luò)容量需求的方法參考因特網(wǎng)流量當(dāng)前的特征需要通過基線(baseline)網(wǎng)絡(luò)來確定通信數(shù)量和容量需要估算網(wǎng)絡(luò)流量及預(yù)測通信增長量的實(shí)際操作方法參數(shù)的估算無疑為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)48確定流量邊界首先要分析產(chǎn)生流量的應(yīng)用特點(diǎn)和分布情況，因而需要搞清現(xiàn)有應(yīng)用和新應(yīng)用的用戶組和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式要將企業(yè)網(wǎng)分成易于管理的若干區(qū)域。這種劃分往往與企業(yè)網(wǎng)的管理等級(jí)結(jié)構(gòu)是一致的在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖上標(biāo)注出工作組和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式的情況，定性地分析出網(wǎng)絡(luò)流量的分布情況辨別出邏輯網(wǎng)絡(luò)邊界和物理網(wǎng)絡(luò)邊界來，進(jìn)而找出易于進(jìn)行管理的域來解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)49網(wǎng)絡(luò)邏輯邊界能夠根據(jù)使用一個(gè)或一組特定的應(yīng)用程序的用戶群來區(qū)分，或者根據(jù)虛擬局域網(wǎng)確定的工作組來區(qū)分服務(wù)器客戶機(jī)路由器局域網(wǎng)服務(wù)器廣域網(wǎng)大型存儲(chǔ)器虛擬工作組1成員虛擬工作組2成員解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)50網(wǎng)絡(luò)物理邊界可通過逐個(gè)連接來確定一個(gè)物理工作組。通過網(wǎng)絡(luò)邊界可以很容易地分割網(wǎng)絡(luò)客戶機(jī)局域網(wǎng)服務(wù)器廣域網(wǎng)大型存儲(chǔ)器場點(diǎn)1邊界場點(diǎn)2邊界場點(diǎn)3邊界場點(diǎn)4邊界場點(diǎn)1場點(diǎn)2場點(diǎn)3場點(diǎn)4解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)51分析網(wǎng)絡(luò)通信流量特征刻畫流量特征包括辨別網(wǎng)絡(luò)通信的源點(diǎn)和目的地分析源點(diǎn)和目的地之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚝蛯?duì)稱性在某些應(yīng)用中，流量是雙向的且對(duì)稱的在另一些應(yīng)用中，流量是雙向非對(duì)稱的：客戶機(jī)發(fā)送少量的查詢數(shù)據(jù)，而服務(wù)器則發(fā)送大量的數(shù)據(jù)在廣播式應(yīng)用中，流量是單向非對(duì)稱的測量現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的流量測量方式大體可分為兩類一是主動(dòng)式，它通過主動(dòng)發(fā)送的測試分組序列來測量網(wǎng)絡(luò)行為二是被動(dòng)式，它通過被動(dòng)俘獲流經(jīng)測試點(diǎn)的分組來測量網(wǎng)絡(luò)行為核心概念是通信流(Flow)：對(duì)一個(gè)呼叫或連接的人為的邏輯對(duì)應(yīng)，流屬性(源/目的地址，源/目的端口號(hào)，分組計(jì)數(shù)，字節(jié)計(jì)數(shù)等)具有聚合性質(zhì)，反映了在起始和停止范圍內(nèi)發(fā)生的事件填寫有網(wǎng)絡(luò)的通信流量表(有時(shí)難以測量)解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)52現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的通信流量流源1流源2…流源n信源1Mpbs路徑Mpbs路徑Mpbs路徑信源2…信源n解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)53通信流量分類客戶機(jī)/服務(wù)器方式對(duì)等方式服務(wù)器/服務(wù)器方式分布式計(jì)算方式終端/主機(jī)方式解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)54估計(jì)應(yīng)用的通信負(fù)載估算應(yīng)用的性質(zhì)每次通信的通信量傳輸對(duì)象大小并發(fā)數(shù)量每天各種應(yīng)用的頻度解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)55應(yīng)用程序?qū)ο蟮慕崎L度對(duì)象類型長度(kpbs)終端屏幕4電子郵件信息10Web網(wǎng)頁(包括GIF和JPEG圖像)50電子表格100文字處理文檔200圖形計(jì)算機(jī)屏幕500演示文檔2,000高分辯率圖像(打印質(zhì)量)50,000多媒體對(duì)象100,000數(shù)據(jù)庫備份1,000,000解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)56估計(jì)主干或廣域網(wǎng)上的通信負(fù)載解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)57客戶機(jī)電子郵件服務(wù)器主干網(wǎng)CAD服務(wù)器子網(wǎng)1子網(wǎng)2子網(wǎng)3文件服務(wù)器主干流量Web服務(wù)器通信量分布表應(yīng)用每子網(wǎng)分布率模擬會(huì)話平均事務(wù)大小總訪問容量電子郵件33/33/33150/秒3KB4.6Mpbs文件傳輸25/25/50100文件/小時(shí)4.5MB560kpbsWeb瀏覽50/25/25200網(wǎng)頁/秒50KB10MpbsCAD服務(wù)器0/50/5065/小時(shí)40MB5.78Mpbs解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)58解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)59要點(diǎn)分析網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用目標(biāo)分析網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用約束網(wǎng)絡(luò)分析的技術(shù)指標(biāo)因特網(wǎng)流量的特點(diǎn)分析網(wǎng)絡(luò)流量網(wǎng)絡(luò)工程案例教學(xué)案例1：網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)案例教學(xué)要求：掌握設(shè)計(jì)規(guī)模達(dá)幾十臺(tái)PC的專用LAN的技能與方法掌握用Visio繪制該LAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D的方法案例教學(xué)環(huán)境：PC1臺(tái)，MicrosoftVisio軟件1套設(shè)計(jì)要點(diǎn)：為新建的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)局域網(wǎng)，需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)需求分析。該實(shí)驗(yàn)室具有80臺(tái)PC，且它們需要共享實(shí)驗(yàn)服務(wù)器信息用百兆交換機(jī)若干配置交換機(jī)的鏈路聚合功能解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)60需求分析和設(shè)計(jì)考慮一個(gè)具有80臺(tái)PC的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室仍然屬于一個(gè)小型LAN，但由于該網(wǎng)絡(luò)有幾十名學(xué)生要在較短時(shí)間內(nèi)（如10秒時(shí)間內(nèi)）打開共享實(shí)驗(yàn)服務(wù)器上的信息需求，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求進(jìn)行分析，并進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)：解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)61需求分析取4臺(tái)PC為一組，組內(nèi)突發(fā)流量峰值可達(dá)幾十Mpbs，組間的通信量通常較小。組內(nèi)使用一個(gè)8端口的百兆交換機(jī)80臺(tái)PC需要同時(shí)共享實(shí)驗(yàn)服務(wù)器的信息，打開實(shí)驗(yàn)支持系統(tǒng)網(wǎng)站頁面(約30KB)、下載軟件實(shí)驗(yàn)工具(約3MB)和文檔(約80KB)。為了使時(shí)延感覺不致太大，要求訪問文件的時(shí)延不大于10秒要求在10秒內(nèi)從一臺(tái)服務(wù)器向外輸出量將約達(dá)250MB，即約199Mpbs考慮到一臺(tái)服務(wù)器輸入數(shù)據(jù)需要處理動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁和處理數(shù)據(jù)庫的能力，將難以保證在10秒內(nèi)完成這樣的任務(wù)。因此，可以考慮采用雙服務(wù)器設(shè)計(jì)方案解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)62設(shè)計(jì)方案①每40臺(tái)PC共享一臺(tái)服務(wù)器，這樣共需兩臺(tái)服務(wù)器②由于目前的專用PC服務(wù)器通常都標(biāo)準(zhǔn)配置兩塊千兆網(wǎng)卡，服務(wù)器與交換機(jī)連接可采用兩個(gè)百兆鏈路聚合的措施，增強(qiáng)訪問服務(wù)器的能力③每4臺(tái)PC組成一組，共需20組；每組用一個(gè)8端口百兆交換機(jī)將它們相連，共需20個(gè)這樣的交換機(jī)④每10組用一個(gè)16端口的百兆交換機(jī)互聯(lián)，形成多星結(jié)構(gòu)⑤為了增加容錯(cuò)能力，我們還將這兩臺(tái)16端口的百兆交換機(jī)用百兆雙絞線連接起來解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)63一種網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)方案解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)64設(shè)計(jì)提示選用交換機(jī)時(shí)應(yīng)用注意交換機(jī)的規(guī)格系列，交換機(jī)的接口數(shù)量規(guī)格通常只有8口、16口、24口、48口等接口速率通常有10/100Mpbs、1000Mpbs和10Gpbs接口類型通常有雙絞線和光纖，而且1000Mpbs及以上速率的接口通常為光纖介質(zhì)解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)65案例2：辦公環(huán)境局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)案例教學(xué)要求：掌握設(shè)計(jì)規(guī)模達(dá)200臺(tái)PC的辦公LAN的技能與方法掌握用Visio繪制該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D的方法案例教學(xué)環(huán)境：PC1臺(tái)，MicrosoftVisio軟件1套設(shè)計(jì)要點(diǎn)：辦公環(huán)境設(shè)計(jì)局域網(wǎng)，需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)需求分析。該辦公環(huán)境大約有200臺(tái)PC，它們需要共享各種辦公服務(wù)器信息由于該網(wǎng)覆蓋區(qū)域較大，機(jī)器數(shù)量較多，但可容忍；可以采用千兆交換機(jī)作為該網(wǎng)的主干，即采用“千兆到交換機(jī)，百兆到桌面”的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣夥跑娎砉ご髮W(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)66需求分析和設(shè)計(jì)考慮辦公網(wǎng)絡(luò)環(huán)境包括了較多的網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)器，如DNS服務(wù)器、Web服務(wù)器、電子郵件服務(wù)器，支持多種信息查詢，網(wǎng)絡(luò)流量高度不均勻辦公環(huán)境覆蓋范圍可達(dá)400～500米，并可能覆蓋幾個(gè)樓層網(wǎng)絡(luò)短時(shí)間的中斷影響不大，因此不必考慮冗余備份措施，降低系統(tǒng)的造價(jià)設(shè)置中心交換機(jī)和各樓層主交換機(jī)，它們之間采用千兆速率光纜；各樓層主交換機(jī)到各辦公室交換機(jī)以及各辦公室交換機(jī)到桌面PC之間采用百兆雙絞線各網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)器與中心交換機(jī)相連解放軍理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系陳鳴：網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)67設(shè)計(jì)方案如果6臺(tái)PC一組，約需34組，每組用一個(gè)8端口百兆交換機(jī)，共需34個(gè)這樣的交換機(jī)每層安置11～12組，可用一個(gè)16端口的百兆交換機(jī)互聯(lián)這些組這些層交換機(jī)應(yīng)具有一個(gè)千兆光端口，與中心的一個(gè)千兆交換機(jī)相連，形成多星結(jié)構(gòu)為增加訪問專用PC服務(wù)器的速度，用2條千兆鏈路聚合起來與服務(wù)器的兩塊千兆網(wǎng)卡相連解放軍理工