計算機局域網方案設計-局域網方案識讀

第四章計算機網絡工程4.1計算機網絡系統(tǒng)組成4.2計算機網絡工程設計4.3計算機網絡工程實例

思考與分析題4.1計算機網絡系統(tǒng)組成主干網包括的設備——有傳輸線纜、核心交換機、高性能服務器以及大容量存儲裝置等。通常使用的主干網技術有——FDDI、吉比特以太網、ATM網。1.主干網——用于連接各子網并實現全局的資源共享，主干網是一個相對于網絡規(guī)模的概念。對于一棟大樓，主干網用來連接各樓層的子網。對于一個小區(qū)，主干網用來連接各棟樓的子網。主干網相當于網絡的運行核心，它決定著整個網絡的性能。2.子網利用局域網技術，把具有一定規(guī)模的網絡分割成若干個獨立相關的子網是非常適用的，這樣，即可以把采用不同拓撲的局域網互聯(lián)起來，又使網絡不至于因為少數主機的通信而變得十分噪雜。我們可以把一棟大廈的不同樓層設計成不同子網，也可以把一層樓層中的不同使用單位設計成若干子網。子網一般不涉及到協(xié)議轉換的問題，因此通常只包含傳輸線纜、交換機以及集線器等OSI二層以下設備。目前在子網設計中選擇較多的是以太網技術中的10Base—T以及100Base—T。3.對外互聯(lián)目前比較常見的接入技術有：公共電話網—Modem接入綜合業(yè)務數字網ISDN（異步傳輸ATM、非對稱數字用戶環(huán)路ADSL）混合同軸電纜網—CableModem接入X.25、FR、DDN專線4.2計算機網絡工程設計4.2.1設計目標和原則1.目標——（1）實用化，先進性（2）模塊化，擴展性（3）工程化，可靠性（4）集成化，高效性2.設計原則（1）充分滿足當前各種信息服務的需求，同時為將來的系統(tǒng)擴充留有充分余地。（2）充分考慮與其他子系統(tǒng)之間的聯(lián)系。（3）統(tǒng)一規(guī)劃，全面設計，做到有根有據，有條有理。（4）符合OSI和TCP／IP協(xié)議系統(tǒng)標準。（5）便于維護和管理。（6）在保證實現系統(tǒng)需求的前提下，提高系統(tǒng)的性能價格比。4.2.2計算機網絡工程設計步驟1.用戶需求（1）用戶的業(yè)務需求（2）用戶的技術需求——1）性能要求，2）應用要 求，3）網管要求，4）安全要求（3）業(yè)務和政策限制2.網絡拓撲結構的設計網絡拓撲結構的設計可按OSI參考模型分為互相獨立的3部分——物理層、數據鏈路層和網絡層。（1）第一層（物理層）網絡拓撲結構的設計

物理層——電纜是網絡設計中最重要的組成部分之一。設計包括所用電纜的類型（典型的銅線和光纜）和整個網絡的布線結構。1）第一層的傳輸介質包括5類及以上非屏蔽雙絞線（UTP）和光纜。2）星形拓撲配線間有水平交叉連接配線架，用來連接水平電纜和第二層局域網交換機端口。局域網交換機的上行端口直接與以太網第3層路由器相連。物理層——網絡拓撲結構的設計3）擴展星形拓撲——網絡連接的距離超過了標準限制（100m），通常要設置一個以上的布線間，較低一級的布線間被稱作中間配線設備IDF，通過垂直電纜（或稱主干電纜）和主配線設備MDF相連。

圖4-5擴展星形網絡（2）第二層網絡拓撲結構的設計

第二層網絡設備主要是提供流量控制、錯誤檢測和減少網絡擁塞。最常見的第二層網絡設備有網橋和二層交換機，該層設備決定了沖突域和廣播域的大小。（3）第三層網絡拓撲結構的設計

第三層網絡層設備用來對網絡分段，并允許段間以IP地址為基礎進行通信。如路由器等第三層設備的應用時，將局域網作為獨立的物理上和邏輯上的網絡互聯(lián)。圖4-7

路由器應用示例圖3.設備選型網絡設計人員要有多方面的知識——包括對新技術的深刻理解，對最新產品的廣泛關注，以及對應用需求的準確把握。目前主要的網絡設備廠商有：CISCO，3COM，IBM，BAYNETWORK，CABIETRON，HP，D-LINK等?！ǔ＝ㄗh在同一網絡系統(tǒng)中最好選擇相同品牌的網絡設備，以方便于網絡的管理和維護。對應于網絡應用三層結構核心層、匯聚層和接入層，交換機分為中心交換機、骨干交換機和桌面交換機。根據交換機工作的協(xié)議層分類，交換機可分第二層交換機、第三層交換機和第四層交換機。（1）交換機選擇工作站的數量和處理速度，擬采用的網絡技術和傳輸介質是選擇不同檔次的交換機的重要因素。1）端口類型——目前網絡的傳輸介質基本以超5類以及以上類型的非屏蔽雙絞線為主，對于采用光纖的網絡，必須考慮到與光纖相連的交換機有無光纖端口。2）端口配置——交換機包含的端口數目和支持的端口類型，即端口配置必須保證連接工作站的數量和到達工作站的帶寬能夠滿足用戶的要求。交換機選擇3）交換容量——又稱為背板帶寬或交換帶寬，是交換機接口處理器或接口卡和數據總線間所能吞吐的最大數據量。交換容量表明了交換機總的數據交換能力，單位為Gbps，一般的交換機的交換容量從幾Gbps到上百Gbps不等。4）交換機應易于管理和控制，可以方便地設置虛擬網和主干端口等。交換機有三種配置管理方法：本地管理、遠程管理和通過第三方平臺管理。5）交換機應具備較強的升級和擴展能力。交換機的底座類型有三種:固定、模塊和混合。模塊化交換機具備較強的升級和擴展能力。（2）路由器選擇路由器性能——由路由器吞吐量、時延和路由計算能力等指標體現。1）根據性能和價格，路由器可分為低端、中端和高端三類。 取決于路由器的CPU、內存以及高效算法和優(yōu)秀軟件。低、中端路由器——信息吞吐量一般在幾千萬至幾十億bit/s之間;低端路由器是許多局域網用戶首先考慮的品種;中端路由器支持的網絡協(xié)議多、速度快，還支持防火墻、包過濾以及大量的管理和安全策略,還支持VLAN；高端路由器——信息吞吐量均在100億bit/s以上。出現在某個行業(yè)或者系統(tǒng)的主干網上，實現企業(yè)級網絡的互聯(lián)。路由器選擇2）端口——常見的路由器至少應包含局域網端口和廣域網端口各一個。廣域網接口如RS232接口、X.21接口、E1/T1接口、ISDN接口等。局域網接口主要包括以太網接口（RJ45）、ATM接口、令牌環(huán)接口、FDDI接口等；路由器包含的接口多一點有更大的擴展余地，對局域網規(guī)模的拓展非常方便。3）局域網接口速率——應該選用千兆位交換路由器，這些路由器的光接口速度可以達到622Mbit/s、2.5Gbit/s甚至10Gbit/s。路由器選擇3）路由協(xié)議支持——選擇支持多種協(xié)議的路由器，可為網絡將來的升級節(jié)約資金。應檢查路由器是否提供對當前廣域網協(xié)議的支持。4）路由器應易于管理和控制——路由器有三種配置管理方法：本地管理、遠程登錄或者遠程Modem撥號配置。5）路由器的穩(wěn)定安全與否，直接決定了內部局域網的安全——路由器可以設置訪問權限列表，實現防火墻的功能，具有地址轉換功能，實現公司內部局域網的網絡地址與電信局提供的廣域網地址轉換，防止了非法的用戶入侵。路由器選擇8）路由器結構——模塊化結構的路由器一般可擴展性較好，可以支持多種端口類型，價格通常比較昂貴。6）“丟包率”——指的是在一定的數據流量狀態(tài)下路由器不能進行轉發(fā)的數據包的比例。7）檢查一下路由器是否支持Ipv6協(xié)議——Ipv6在解決了因特網地址空間問題的同時，還在IP層增加了認證和加密的安全措施，為實時業(yè)務的應用提供了安全保證。9）價格因素——包括路由器的運行和維護費用，以及由于路由器的性能而引起的廣域網通信費用都應該考慮在內。（3）網絡操作系統(tǒng)選擇在網絡應用項目確定后，網絡應用軟件也就基本選定。對于選擇商品化應用軟件的項目而言，應根據應用軟件需要的操作系統(tǒng)環(huán)境來確定網絡操作系統(tǒng)。網絡上常用的操作系統(tǒng)主要是：NOVELL公司的Netware，MICROSOFT公司的Windows，IBM公司的OS／2，LANSERVER，UNIX，LINUX。（4）服務器選配1）服務器的選擇——主要從可靠性、I／O性能等方面考慮?？煽啃灾饕鶕掌鞑捎玫募夹g，如冗余技術，電源、硬盤、內存、CPU、I／O卡總線通道和故障在線修復技術等。I／O性能主要考慮I／O并發(fā)操作能力。目前市場上有很多品牌的微機服務器系統(tǒng)，如COMPAQ，IBM，HP等，主要功能上差距并不大。服務器選配2）服務器資源配置——根據應用需求來確定，主要考慮的是內存容量、磁盤驅動器控制器標準、磁盤容量及容錯方式等。內存的選擇必須考慮網絡操作系統(tǒng)及應用軟件的要求。磁盤驅動器控制器，對于小型應用可以選擇標準的控制器驅動器T／WIDESCSI。對于高強度的磁盤應用，就應選用FAST／WIDESCSI-2標準的產品。磁盤容錯方式主要有磁盤鏡像、磁盤雙工和磁盤陣列技術。磁盤鏡像使用一個控制器控制兩個磁盤，數據都要同時寫入兩個盤中。磁盤雙工是使用兩個控制器各控制一個磁盤，即在磁盤冗余基礎上增加控制器冗余。磁盤陣列中任意一個盤失效都可以保持數據安全有效，冗余度小，其控制器及所用的驅動器都比較昂貴。4.服務器功能與應用設計成功網絡設計關鍵在于——設計者要了解網絡對于服務器功能和位置的需求。可以把服務器分成兩類：企業(yè)服務器和工作組服務器。企業(yè)服務器，如E-mail服務或域名DNS服務，為組織中的每個人提供服務工作組服務器只為特定的用戶群提供如字處理、文件共享等服務。企業(yè)服務器要放置在主配線設備間，工作組服務器要被放置在距離應用其服務的用戶群最近的中間配線設備間，數據流只能通過網絡到達中間配線設備，而不會影響這個網絡的其他用戶。5.廣域網接入設計將計算機網絡接入互聯(lián)網的方法很多，公用電話交換網（PSTN）、電視混合同軸電纜光纖網、綜合業(yè)務數字網（ISDN--異步傳輸模式ATM，非對稱數字線路ADSL）、幀中繼（FR）、數字數據網（DDN）等都可以作為接入互聯(lián)網的手段。DDN網速快但費用昂貴，而公用電話網費用低廉但速度卻受到限制，選擇何種接入手段主要取決于以下幾個因素：用戶對網絡接入速度的要求、接入計算機或計算機網絡與互聯(lián)網之間的距離、接入后網間的通信量、用戶希望運行的應用類型、用戶所能承受的接入費用和代價。6.網絡IP地址規(guī)劃（1）制作規(guī)劃總表——充分的了解網絡的拓撲和接口互聯(lián)、用戶應用類設備分布狀況。（2）應用類地址規(guī)劃。應用類地址指的是用戶終端設備的IP地址，比如用戶的臺式計算機、筆記本電腦、以及提供服務和業(yè)務應用的服務器IP地址。應用類地址通常是網絡中數目最多的地址。（3）設備互聯(lián)地址規(guī)劃——被分配給設備互聯(lián)使用。（4）設備網管地址規(guī)劃。（5）外網地址規(guī)劃。接入路由器或防火墻等等設備的外出接口地址,與局端子網一致；用戶訪問外部網絡需要的公網地址池。內部訪問外網時會使用NAT等技術。以NAT為例，就需要為內部用戶提供一個公網地址或幾個公網地址組成的地址池；對外提供服務的服務器需要使用公網地址，比如會有WWW、FTP、MAIL等服務器使用內部私有地址需要轉換成公網地址。4.3計算機網絡工程實例某所大學校園網工程，該網絡工程的建設目標：根據教育信息化關于校園網建設標準，本著先進性、實用性、開放性、靈活性、發(fā)展性、可靠性、安全性和經濟性的原則，建成一個先進、高效、統(tǒng)一、聯(lián)動的網絡。該校網絡系統(tǒng)的建成，首先將實現校內辦公業(yè)務規(guī)范化、程序化、自動化管理；成為學校內部公文運轉、信息交流、數據共享的新干線；成為各學院、各部門領導和工作人員掌握情況及信息的窗口和輔助決策的工具。同時應為學校的教學、管理、日常辦公、內外交流等各方面提供全面、切實的支持。校園網數據信息點樓層圖書館信息樓1#2#宿舍樓實訓樓行政樓1601548323256482561744363636523561052444452364608444444524454010565252

36651710合計272

1212442082081962162.局域網方案設計步驟第一步：用戶需求分析第二步：網絡拓撲結構設計第三步：設備選型第四步：服務器功能與應用軟件設計第五步：廣域網接入設計第六步：網絡IP地址規(guī)劃3.校園網絡拓撲結構設計？？4.網絡設備選型（1）接入交換機、匯聚交換、核心交換機、路由器選型

——設備配置清單（2）服務器選型（目前，每個服務器通常用來提供一種 服務功能）（3）網絡操作系統(tǒng)選型（WindowsServer、Unix、 Linux、Sunsolar）。S3100-交換機S3600-交換機S5600交換機RT-MSR3020-AC-H3路由器項目性能項目性能處理器RISC新一代處理器（533MHz）硬件加密支持轉發(fā)性能200KppsCF256M/1G固定接口2個千兆以太電口內存（缺省/最大）256M/1G（DDR）模塊插槽4個SIC插槽2個MIM插槽電源（AC）100～240V50/60HzESM插槽2

VPM插槽2最大功耗125W