第四講網(wǎng)絡(luò)流量分析

第四講網(wǎng)絡(luò)流量分析第一頁，共三十二頁，2022年，8月28日回顧需求分析問題：設(shè)計網(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：列舉幾個你認(rèn)為最重要的網(wǎng)絡(luò)性能技術(shù)指標(biāo)2第二頁，共三十二頁，2022年，8月28日3要點分析網(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)流量的特點分析網(wǎng)絡(luò)流量網(wǎng)絡(luò)工程案例教學(xué)第三頁，共三十二頁，2022年，8月28日4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)測通信增長量的實際操作方法參數(shù)的估算無疑為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計提供了依據(jù)第四頁，共三十二頁，2022年，8月28日5確定流量邊界首先要分析產(chǎn)生流量的應(yīng)用特點和分布情況，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，進而找出易于進行管理的域來第五頁，共三十二頁，2022年，8月28日6網(wǎng)絡(luò)邏輯邊界能夠根據(jù)使用一個或一組特定的應(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)器客戶機路由器局域網(wǎng)服務(wù)器廣域網(wǎng)大型存儲器虛擬工作組1成員虛擬工作組2成員第六頁，共三十二頁，2022年，8月28日7網(wǎng)絡(luò)物理邊界可通過逐個連接來確定一個物理工作組。通過網(wǎng)絡(luò)邊界可以很容易地分割網(wǎng)絡(luò)客戶機局域網(wǎng)服務(wù)器廣域網(wǎng)大型存儲器場點1邊界場點2邊界場點3邊界場點4邊界場點1場點2場點3場點4第七頁，共三十二頁，2022年，8月28日8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)通信的源點和目的地分析源點和目的地之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚝蛯ΨQ性在某些應(yīng)用中，流量是雙向的且對稱的在另一些應(yīng)用中，流量是雙向非對稱的：客戶機發(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，流量是單向非對稱的第八頁，共三十二頁，2022年，8月28日測量現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的流量測量方式大體可分為兩類一是主動式，它通過主動發(fā)送的測試分組序列來測量網(wǎng)絡(luò)行為二是被動式，它通過被動俘獲流經(jīng)測試點的分組來測量網(wǎng)絡(luò)行為核心概念是通信流(Flow)：對一個呼叫或連接的人為的邏輯對應(yīng)，流屬性(源/目的地址，源/目的端口號，分組計數(shù)，字節(jié)計數(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(有時難以測量)9第九頁，共三十二頁，2022年，8月28日現(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n10第十頁，共三十二頁，2022年，8月28日通信流量分類客戶機/服務(wù)器方式對等方式服務(wù)器/服務(wù)器方式分布式計算方式終端/主機方式11第十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日估計應(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象大小并發(fā)數(shù)量每天各種應(yīng)用的頻度12第十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日應(yīng)用程序?qū)ο蟮慕崎L度對象類型長度(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圖形計算機屏幕500演示文檔2,000高分辯率圖像(打印質(zhì)量)50,000多媒體對象100,000數(shù)據(jù)庫備份1,000,00013第十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日估計主干或廣域網(wǎng)上的通信負(fù)載14客戶機電子郵件服務(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)器第十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日通信量分布表應(yīng)用每子網(wǎng)分布率模擬會話平均事務(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4.5MB560kpbsWeb瀏覽50/25/25200網(wǎng)頁/秒50KB10MpbsCAD服務(wù)器0/50/5065/小時40MB5.78Mpbs15第十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日16要點分析網(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)流量的特點分析網(wǎng)絡(luò)流量網(wǎng)絡(luò)工程案例教學(xué)第十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日案例1：網(wǎng)絡(luò)實驗室局域網(wǎng)的設(shè)計案例教學(xué)要求：掌握設(shè)計規(guī)模達幾十臺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，MicrosoftVisio軟件1套設(shè)計要點：為新建的網(wǎng)絡(luò)實驗室設(shè)計局域網(wǎng)，需要進行網(wǎng)絡(luò)需求分析。該實驗室具有80臺PC，且它們需要共享實驗服務(wù)器信息用百兆交換機若干配置交換機的鏈路聚合功能17第十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日需求分析和設(shè)計考慮一個具有80臺PC的網(wǎng)絡(luò)實驗室仍然屬于一個小型LAN，但由于該網(wǎng)絡(luò)有幾十名學(xué)生要在較短時間內(nèi)（如10秒時間內(nèi)）打開共享實驗服務(wù)器上的信息需求，需要對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求進行分析，并進行相應(yīng)的設(shè)計：18第十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日需求分析取4臺PC為一組，組內(nèi)突發(fā)流量峰值可達幾十Mpbs，組間的通信量通常較小。組內(nèi)使用一個8端口的百兆交換機80臺PC需要同時共享實驗服務(wù)器的信息，打開實驗支持系統(tǒng)網(wǎng)站頁面(約30KB)、下載軟件實驗工具(約3MB)和文檔(約80KB)。為了使時延感覺不致太大，要求訪問文件的時延不大于10秒要求在10秒內(nèi)從一臺服務(wù)器向外輸出量將約達250MB，即約199Mpbs考慮到一臺服務(wù)器輸入數(shù)據(jù)需要處理動態(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)計方案19第十九頁，共三十二頁，2022年，8月28日設(shè)計方案①每40臺PC共享一臺服務(wù)器，這樣共需兩臺服務(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)器與交換機連接可采用兩個百兆鏈路聚合的措施，增強訪問服務(wù)器的能力③每4臺PC組成一組，共需20組；每組用一個8端口百兆交換機將它們相連，共需20個這樣的交換機④每10組用一個16端口的百兆交換機互聯(lián)，形成多星結(jié)構(gòu)⑤為了增加容錯能力，我們還將這兩臺16端口的百兆交換機用百兆雙絞線連接起來20第二十頁，共三十二頁，2022年，8月28日一種網(wǎng)絡(luò)實驗室的設(shè)計方案21第二十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日設(shè)計提示選用交換機時應(yīng)用注意交換機的規(guī)格系列，交換機的接口數(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)22第二十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日案例2：辦公環(huán)境局域網(wǎng)的設(shè)計案例教學(xué)要求：掌握設(shè)計規(guī)模達200臺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，MicrosoftVisio軟件1套設(shè)計要點：辦公環(huán)境設(shè)計局域網(wǎng)，需要進行網(wǎng)絡(luò)需求分析。該辦公環(huán)境大約有200臺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，機器數(shù)量較多，但可容忍；可以采用千兆交換機作為該網(wǎng)的主干，即采用“千兆到交換機，百兆到桌面”的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?3第二十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日需求分析和設(shè)計考慮辦公網(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400～500米，并可能覆蓋幾個樓層網(wǎng)絡(luò)短時間的中斷影響不大，因此不必考慮冗余備份措施，降低系統(tǒng)的造價設(shè)置中心交換機和各樓層主交換機，它們之間采用千兆速率光纜；各樓層主交換機到各辦公室交換機以及各辦公室交換機到桌面PC之間采用百兆雙絞線各網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)器與中心交換機相連24第二十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日設(shè)計方案如果6臺PC一組，約需34組，每組用一個8端口百兆交換機，共需34個這樣的交換機每層安置11～12組，可用一個16端口的百兆交換機互聯(lián)這些組這些層交換機應(yīng)具有一個千兆光端口，與中心的一個千兆交換機相連，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25第二十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日設(shè)計方案26第二十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日設(shè)計提示當(dāng)LAN中的用戶機器較多時，需要用多級交換機形成星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其中的設(shè)計要點是：①傳輸速率考慮：從桌面到層交換機的百兆，到層交換機到中心交換機的千兆；②傳輸介質(zhì)考慮：距離不超過100米采用雙絞線，距離超過100米采用光纜；③服務(wù)器效率考慮：采用交換機鏈路聚合技術(shù)增強共享服務(wù)器能力。27第二十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日28繪制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖為了確定網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)特征，首先需要勾畫出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，并標(biāo)示出主要網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備和網(wǎng)段位置這包括記錄主要設(shè)備和網(wǎng)段的名字與地址，以及識別尋址和命名的標(biāo)準(zhǔn)方法同時要記錄物理電纜的類型和長度及環(huán)境方面的約束條件網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖是現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的反映，或反映了上面對網(wǎng)絡(luò)分析的結(jié)果，從而形成了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的基本出發(fā)點第二十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日29Microsoft公司Visio第二十九頁，共三十二頁，2022年，8月28日30用MicrosoftVisio繪制網(wǎng)絡(luò)圖包括邏輯網(wǎng)絡(luò)圖、物理網(wǎng)絡(luò)圖和目錄服務(wù)圖這三部分功能邏輯網(wǎng)絡(luò)圖表示網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備以及如何進行相互連接物理網(wǎng)絡(luò)圖表示網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的物理連接方式，或其在特定地點(如服務(wù)器機房)的布置方式目錄服務(wù)圖利用MicrosoftVisio的三種目錄服務(wù)模板，可以設(shè)計新目錄、創(chuàng)建現(xiàn)有目錄的備用設(shè)計或創(chuàng)建對當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)的更新或遷移的規(guī)劃第三十頁，共三十二頁，2022年，8月28日小結(jié)采用適當(dāng)?shù)姆治鼍W(wǎng)絡(luò)流量的方法，對于網(wǎng)絡(luò)需求分析是十分重要設(shè)計網(wǎng)絡(luò)實驗室局域網(wǎng)和辦公環(huán)境局域網(wǎng)的技術(shù)