全套電子課件：網(wǎng)絡規(guī)劃與設計教程

第1章緒論

內(nèi)容提要數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的發(fā)展和演化網(wǎng)絡規(guī)劃與設計概述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的發(fā)展和演化數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的發(fā)展歷程數(shù)據(jù)網(wǎng)發(fā)展的驅(qū)動力IP網(wǎng)絡傳輸結構的演化數(shù)據(jù)網(wǎng)絡發(fā)展趨勢數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的發(fā)展歷程第一階段：面向終端的計算機網(wǎng)絡第二階段：數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡第三階段：開放的標準化網(wǎng)絡第四階段：基于IP的新一代網(wǎng)絡數(shù)據(jù)網(wǎng)發(fā)展的驅(qū)動力－應用1、技術驅(qū)動網(wǎng)絡的發(fā)展2、應用驅(qū)動1、技術驅(qū)動網(wǎng)絡的發(fā)展（1）網(wǎng)絡技術演化的S曲線1、技術驅(qū)動網(wǎng)絡的發(fā)展（2）網(wǎng)絡產(chǎn)品市場生命周期曲線網(wǎng)絡產(chǎn)品走向市場的生命周期1、技術驅(qū)動網(wǎng)絡的發(fā)展（2）網(wǎng)絡產(chǎn)品市場生命周期曲線網(wǎng)絡技術創(chuàng)新的生命周期曲線2、應用驅(qū)動（1）應用要求網(wǎng)絡寬帶化（2）應用要求網(wǎng)絡提供有保證的服務（3）應用對網(wǎng)絡傳輸服務模式的要求IP網(wǎng)絡的傳輸結構的演化1、IPoverATM2、IPoverSDH3、IPoverDWDM4、千兆以太網(wǎng)1.1.4數(shù)據(jù)網(wǎng)絡發(fā)展趨勢1、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的高速、寬帶化發(fā)展2、通信協(xié)議進一步“簡化”、功能越來越強3、基于IP的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡發(fā)展勢頭強勁4、IP網(wǎng)絡智能化5、下一代網(wǎng)絡NGN（NextGenerationNetwork）內(nèi)容提要數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的發(fā)展和演化網(wǎng)絡規(guī)劃與設計概述網(wǎng)絡規(guī)劃與設計概述相關概念及本書范疇影響網(wǎng)絡設計的因素網(wǎng)絡設計過程相關概念及本書范疇1、網(wǎng)絡規(guī)劃與網(wǎng)絡設計2、不同類型的網(wǎng)絡設計3、網(wǎng)絡設計的范圍4、網(wǎng)絡設計內(nèi)容影響網(wǎng)絡設計的因素應用驅(qū)動和業(yè)務驅(qū)動未來需求和當前需求企業(yè)需求和用戶需求豐富應用和特定的應用相互制約的網(wǎng)絡設計相關因素網(wǎng)絡設計過程1、設計過程各階段網(wǎng)絡設計過程2、網(wǎng)絡設計生命周期（1）流程周期（2）渦旋周期第二章：網(wǎng)絡互聯(lián)技術概述內(nèi)容提要網(wǎng)絡技術標準及標準化組織網(wǎng)絡體系結構局域網(wǎng)技術廣域網(wǎng)技術IP網(wǎng)絡技術IP網(wǎng)絡互連與網(wǎng)絡設備網(wǎng)絡技術標準及標準化組織網(wǎng)絡技術標準標準化組織國際標準化組織（International

Organization

for

Standardization-ISO）美國國家標準協(xié)會（ANSI）IEEE和IEEE計算機學會國際電信聯(lián)盟

（International

Telecommunication

Union-ITU）ITU-T

標準化過程網(wǎng)絡體系結構網(wǎng)絡分層概念1、網(wǎng)絡協(xié)議及功能分層2、服務原語開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型1、物理層2、數(shù)據(jù)鏈路層3、網(wǎng)絡層4、傳送層5、會晤層6、表示層7、應用層網(wǎng)絡體系結構網(wǎng)絡分類1、按傳輸方式分類（1）點—點式網(wǎng)絡（2）廣播式網(wǎng)絡2、按地域分類（1）局域網(wǎng)（LAN）（2）園區(qū)網(wǎng)（3）城域網(wǎng)（4）廣域網(wǎng)（WAN）局域網(wǎng)技術局域網(wǎng)概念局域網(wǎng)協(xié)議及標準1、局域網(wǎng)參考模式（1）介質(zhì)訪問控制（2）邏輯鏈路控制2、IEEE802標準（1）IEEE802主要標準包括：（2）IEEE802.3標準允許多種物理介質(zhì)

以太網(wǎng)1、網(wǎng)絡體系結構（1）物理層（2）數(shù)據(jù)鏈路層2、介質(zhì)訪問控制方法3、快速以太網(wǎng)(1)快速以太網(wǎng)的主要特點

(2)傳輸介質(zhì)4、千兆以太網(wǎng)（1）千兆以太網(wǎng)特點（2）千兆以太網(wǎng)標準CSMA中的沖突以太網(wǎng)5、交換式以太網(wǎng)（1）交換式以太網(wǎng)的特點（2）交換原理（3）交換式以太網(wǎng)的網(wǎng)絡結構工作組模式服務器集群模式主干網(wǎng)模式以太網(wǎng)6、虛擬局域網(wǎng)(VLAN)（1）虛擬局域網(wǎng)類型（2）虛擬局域網(wǎng)實現(xiàn)技術端口VLANMACVLAN三層VLANIP組播VLAN（3）VLAN的應用環(huán)狀局域網(wǎng)1、網(wǎng)絡體系結構

環(huán)接口控制器功能圖環(huán)狀局域網(wǎng)2、通信證方式3、報文包方式（1）隨機通信證方式（2）其它方式無線局域網(wǎng)1、無線局域網(wǎng)的網(wǎng)絡結構接入點AP有線網(wǎng)基本業(yè)務域AdHoc基礎設施網(wǎng)絡AdHoc網(wǎng)絡IEEE802.11定義的網(wǎng)絡拓撲結構無線局域網(wǎng)2．無線局域網(wǎng)分層上面各層數(shù)據(jù)鏈路層LLCMACMAC管理（MLME）管理信息庫物理層PHYPLCPPHY管理（PLME）PMD無線局域網(wǎng)3、無線局域網(wǎng)協(xié)議（1）802.11標準（2）藍牙（3）家庭網(wǎng)絡HomeRF（4）IrDA

廣域網(wǎng)技術廣域網(wǎng)概念

PSTN公共電話交換網(wǎng)

ISDNDDN網(wǎng)絡ADSL網(wǎng)絡

X.25網(wǎng)絡幀中繼網(wǎng)絡ATM網(wǎng)絡

SONET/SDH（同步光網(wǎng)絡）廣域網(wǎng)概念1、廣域網(wǎng)特點（1）功能綜合（2）結構復雜（3）規(guī)模龐大（4）因素眾多2、廣域網(wǎng)組織（1）通信子網(wǎng)（2）用戶資源子網(wǎng)廣域網(wǎng)組織圖PSTN公共電話交換網(wǎng)1、概述2、PSTN的結構3、PSTN的傳輸方式PSTN結構圖ISDN1、定義2、ISDN的信道結構3、ISDN承載的業(yè)務4、接入方式（1）基本接入方式（2）一般數(shù)字接入方式

（3）一次群接入方式（4）數(shù)字接入鏈路（5）接入網(wǎng)絡DDN網(wǎng)絡1、定義2、DDN網(wǎng)特點

3、業(yè)務定位4、業(yè)務種類（1）基本業(yè)務（2）其它業(yè)務一點對多點通信業(yè)務話音/G3傳真業(yè)務5、DDN的網(wǎng)絡結構6、接入方式DDN網(wǎng)絡結構示意圖ADSL網(wǎng)絡1、定義2、結構3、接入方式Adsl客戶端接入方式圖X.25網(wǎng)絡1、定義2、X.25的組織結構3、連接方式X.25公共數(shù)據(jù)網(wǎng)接口X.25協(xié)議層幀中繼網(wǎng)絡幀中繼（Framerelay，F(xiàn)R）采用統(tǒng)計復用技術（即帶寬按需分配）向用戶提供共享的網(wǎng)絡資源。FR可提供鏈路層虛電路（VC）的復用和交換、鏈路層的差錯檢測、將幀從一個節(jié)點中繼到下一個節(jié)點。ATM網(wǎng)絡ATM（AsynchronousTransferMode，ATM，異步傳輸模式）是采用統(tǒng)計復用技術、以信元為單位進行交換的網(wǎng)絡。ATM采用大小固定的數(shù)據(jù)包，即信元。ATM采用的是虛電路方式。物理層規(guī)定了ATM數(shù)據(jù)流和物理介質(zhì)之間的接口，其中包括兩個子層：物理介質(zhì)相關子層和傳輸會聚子層。ATM的最高層是ATM適配層（AAL)。SONET/SDH（同步光網(wǎng)絡）SONET(同步光纖網(wǎng))是一種光纖技術，其數(shù)據(jù)傳輸速率可以高達1Gbps以上。

SONET可應用在以下情況：在兩個相距很遠的網(wǎng)絡之間提供高速的數(shù)據(jù)連接。在兩個相距很遠的站點之間舉行視頻會議。遠程教學。高質(zhì)量的音頻和視頻播放。復雜圖形的高速傳輸，例如，通過衛(wèi)星拍攝得到的地形學地圖和圖像。IP網(wǎng)絡技術TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議集Internet/IntranetIPv6

TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議集1、TCP/IP協(xié)議的特點（1）網(wǎng)際互連（2）開放的協(xié)議標準（3）統(tǒng)一網(wǎng)絡編址（4）可靠的端到端服務2、TCP/IP的分層模型

（1）應用層（2）傳送層（3）網(wǎng)際層（4）網(wǎng)絡接口層

TCP/IP協(xié)議分層與ISO參考模型對應關系圖Internet/IntranetInternet：采用一種層次結構，它由Internet主干網(wǎng)，國家或地區(qū)主干網(wǎng)，地區(qū)網(wǎng)或局域網(wǎng)以及主機（或服務器）構成。

Intranet又稱為企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)，是Internet技術在企業(yè)內(nèi)部的應用。它實際上是采用Internet技術建立的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡，在網(wǎng)絡上運行TCP/IP協(xié)議，在應用形式上采用Web技術。Intranet的基本思想是：在內(nèi)部網(wǎng)絡上采用TCP/IP作為通信協(xié)議，利用Internet的Web模型作為標準信息平臺，同時建立防火墻把內(nèi)部網(wǎng)和Internet分開。IPv6（1）IPv6協(xié)議特點地址結構頭部結構服務質(zhì)量安全性移動性（2）IPv6與IPv4共存技術解決過渡問題的基本技術主要有三種：雙協(xié)議棧（DualStack,RFC2893）隧道技術（Tunnel,RFC2893）NAT-PT（NetworkAddressTranslation-ProtocolTranslation，RFC2766）。IP網(wǎng)絡互連與網(wǎng)絡設備局域網(wǎng)互連及設備1、物理層互連（1）重發(fā)器（repeater）（2）集線器（HUB）2、鏈路層互連（1）網(wǎng)橋（2）以太網(wǎng)交換機（3）三層交換機IP網(wǎng)絡互連與網(wǎng)絡設備廣域網(wǎng)互連及設備1、網(wǎng)絡層互連功能與特點路由器分類2、網(wǎng)絡層以上的高層互連2025/2/1749第3章：網(wǎng)絡規(guī)劃與設計相關工具

2025/2/1750內(nèi)容提要測試和接口檢測工具協(xié)議分析儀網(wǎng)絡監(jiān)測工具網(wǎng)絡管理工具及平臺網(wǎng)絡仿真工具網(wǎng)絡設計輔助工具2025/2/1751測試和接口檢測工具定義及分類： 測試工具和接口檢測器用來測試傳輸媒體和在媒體上傳送的與通用接口約定一致的物理信號。

模擬測試裝置：用來檢測在模擬傳輸過程中信號的狀態(tài)。

數(shù)字測試裝置：是檢測數(shù)字傳輸通路和設備接口。網(wǎng)絡設計中的作用？ 輔助已有網(wǎng)絡的性能分析 網(wǎng)絡物理層面的驗證2025/2/17522025/2/1753協(xié)議分析儀定義：是檢驗網(wǎng)絡協(xié)議執(zhí)行過程的實體，目的就是詳細的了解網(wǎng)絡中通信過程。使用步驟：

首先，協(xié)議分析儀對網(wǎng)絡中傳輸?shù)谋忍? 流進行譯碼； 然后，協(xié)議分析儀根據(jù)協(xié)議的結構化格 式來顯示這些比特。網(wǎng)絡設計中的作用：

協(xié)議的確定 互連技術的選擇2025/2/1754協(xié)議分析儀的功能模型2025/2/1755協(xié)議分析儀的功能在局域網(wǎng)領域協(xié)議分析應對以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、令牌環(huán)和FEDI接口提供支持在廣域網(wǎng)的接口方面應對V.24，X.21，V.35，V.36，RS449，RS530，El／Tl，ISDN和ATM，E3，DSl，DS3或OC-3C提供支持。也有支持x.25、幀中繼、SDMS、IP和其他標準的協(xié)議分析儀，存在支持無線傳輸?shù)膮f(xié)議分析儀越復雜的協(xié)議或者越高的傳輸速率，對專用設備的依賴性就越高。2025/2/1756協(xié)議分析儀其它功能協(xié)議分析儀可用于網(wǎng)絡的故障和性能分析分析依據(jù)，濾波器通常至少描述了下述變量：所有的分組所有存在缺陷的分組所有預定義類型錯誤的分組發(fā)送者、目的地或者源到目的地對或者某種類型的分組（如廣播）分析內(nèi)容所有不同類型的錯誤（例如，CRC錯誤、錯誤地址、分組長度錯誤、未被認可的分組類型和沖突）計數(shù)器（發(fā)送、已接收和延遲分組）統(tǒng)計（吞吐量、網(wǎng)絡負載、峰值時的網(wǎng)絡工作量、均值或者統(tǒng)計分布）等2025/2/1757協(xié)議分析儀的實現(xiàn)方式純軟件的協(xié)議分析系統(tǒng)基于筆記本加數(shù)據(jù)采集箱的便攜式協(xié)議分析儀手持式綜合協(xié)議分析儀分布式協(xié)議分析儀2025/2/1758純軟件的協(xié)議分析系統(tǒng)協(xié)議分析軟件加PC網(wǎng)卡的工作方式在局域網(wǎng)環(huán)境中得到廣泛應用，例如，F(xiàn)luke的OptiView-PE基于此簡單的協(xié)議分析系統(tǒng)可以開發(fā)實現(xiàn)功能強大網(wǎng)絡監(jiān)視功能例如Windows2000基于協(xié)議分析的網(wǎng)絡監(jiān)視系統(tǒng)可以捕獲從局域網(wǎng)上接收的幀檢測和解決在本地計算機上可能遇到的網(wǎng)絡問題主要特點是：簡單廉價的軟件或自由軟件；小巧實用；功能較弱；2025/2/1759筆記本加數(shù)據(jù)采集箱的

便攜式協(xié)議分析儀純軟件的分析儀不能夠應付所要求的吞吐量（無數(shù)據(jù)丟失的高記錄速度）專用的數(shù)據(jù)捕獲系統(tǒng)可應用于各種復雜和高速的網(wǎng)絡鏈路上在復雜和高速的網(wǎng)絡鏈路上，要想全線速地捕捉或更有效地進行實時數(shù)據(jù)過濾采集，采用專用的數(shù)據(jù)采集方式是必須的

2025/2/1760

手持式綜合協(xié)議分析儀功能強大并能將多種網(wǎng)絡測試手段集于一身的綜合式測試分析手段根據(jù)網(wǎng)絡中的具體需求，協(xié)議分析儀的功能也將不斷進行擴展加入網(wǎng)絡管理功能自動網(wǎng)絡信息搜集功能智能的專家故障診斷功能等更有效的移動性在網(wǎng)絡現(xiàn)場分析、故障診斷、網(wǎng)絡維護方面得到了相當廣泛的應用和發(fā)展。2025/2/1761分布式協(xié)議分析儀什么是分布式協(xié)議分析儀？將協(xié)議分析儀的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獨立開來，安置在網(wǎng)絡的不同地方，由能控制多個采集器的協(xié)議分析儀平臺進行管理和數(shù)據(jù)處理。例如RMON遠程監(jiān)測對遠程探測器記錄的信息格式標準化造價比較高，應用比較復雜2025/2/1762網(wǎng)絡監(jiān)測工具輔助網(wǎng)絡規(guī)劃與設計的過程，測試已有的和所設計的網(wǎng)絡的性能及可靠性。Internet環(huán)境加速了大量專用網(wǎng)絡檢測工具的發(fā)展。它們中的大多數(shù)適合作為主流操作系統(tǒng)的功能部件或者作為開放軟件的解決方案而提供。被列在“TCP／IPInternet和互連設備監(jiān)測與調(diào)試工具”（RFCl470）中的工具超過了100個。2025/2/1763IP網(wǎng)絡的監(jiān)測工具分類支持網(wǎng)絡故障監(jiān)視和配置的工具支持性能測量及監(jiān)視的工具很多網(wǎng)絡監(jiān)測、管理和診斷的工具是Unix（Linux）和Windows系統(tǒng)提供的命令行檢測工具。包括狀態(tài)監(jiān)視、流量監(jiān)視和路由監(jiān)視等三類工具2025/2/1764支持網(wǎng)絡故障監(jiān)視和配置的例子Ping： 使用ICMP響應分組進行網(wǎng)絡層可達性分析；Netmon： 使用輪詢和中斷對配置數(shù)據(jù)進行查詢；Snmpset： 對每個互連網(wǎng)資源的參數(shù)進行設置；Traceroute： 對路徑可達性進行分析。2025/2/1765支持性能測量及監(jiān)視的例子Spray： 負載產(chǎn)生器；Snmpxperfom： 簡單的通信量監(jiān)測器；Netstat： 能夠顯示管理信息（例如，通信量計數(shù)器），對評估網(wǎng)絡狀態(tài)特別有用。Tcpdump： 實現(xiàn)了協(xié)議分析儀，能對如Ethernet，F(xiàn)DDl，ARP，RARP，TCP和IP協(xié)議進行分析。Flstats：

Flstats是從Tcpdump文件中抽取流統(tǒng)計的一個工具。TCP-Wrapper： 是安全管理工具的一個實例。目標是通過使用IP地址檢查限制接入TCP服務器，并對每次使用進行記錄。2025/2/1766Unix（Linux）和Windows系統(tǒng)提供的命令行檢測工具

狀態(tài)監(jiān)視工具工具名稱操作系統(tǒng)描述ifconfigUnix配置或顯示TCP/IP網(wǎng)絡的網(wǎng)絡接口參數(shù)ipconfigWindeows顯示所有當前的TCP/IP網(wǎng)絡配置值pingUnixWindeows檢查節(jié)點和主機狀態(tài)nslookupUnixWindeows顯示來自域名系統(tǒng)(DNS)名稱服務器的信息digUnixDNS查詢實用程序hostUnix把一個主機名解析到一個網(wǎng)絡地址或把一個網(wǎng)絡地址解析到一個主機名2025/2/1767Unix（Linux）和Windows系統(tǒng)提供的命令行檢測工具

流量監(jiān)視工具工具名稱操作系統(tǒng)描述pingUnixWindows用于測量往返丟包bingUnix測量點到點之間的鏈路etherfindUnix檢查以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包snoopUnix捕獲并檢查網(wǎng)絡包tcpdumpUnix過濾、統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)包getethersUnix把所有主機地址作為一個以太局域網(wǎng)部分iptraceUnix檢測網(wǎng)關的性能2025/2/1768Unix（Linux）和Windows系統(tǒng)提供的命令行檢測工具

路由監(jiān)視工具工具名稱操作系統(tǒng)描述netstatUnix顯示各種網(wǎng)絡相關的數(shù)據(jù)結構的內(nèi)容arprarpUnixWindows顯示和修改互聯(lián)網(wǎng)到以太網(wǎng)地址轉(zhuǎn)換表traceroutetracertUnixWindows打印IP數(shù)據(jù)包至某個網(wǎng)絡主機的路由2025/2/1769網(wǎng)絡管理工具和平臺在網(wǎng)絡規(guī)劃與設計過程中，有時也需要借助網(wǎng)絡管理工具或軟件測試網(wǎng)絡運行狀況，分析網(wǎng)絡通信流量和性能。網(wǎng)管工具相對簡單，只提供某一方面的管理功能，如配置管理工具、故障監(jiān)視工具、性能監(jiān)視及管理工具等。網(wǎng)管平臺是網(wǎng)絡管理系統(tǒng)；提供全面的網(wǎng)絡管理功能；良好的擴展性和二次開發(fā)能力。2025/2/1770網(wǎng)絡管理工具平臺舉例HPOpenViewAT-SNMPcCAUnicenter系統(tǒng)管理解決方案CiscoWorksSNMP的管理軟件系列IBMTivoliNetView2025/2/1771HpOpenViewHPOpenView是HP公司開發(fā)的網(wǎng)絡管理平臺，是一種當前網(wǎng)絡管理領域比較流行的、開放式、模塊化、分布式的網(wǎng)絡/系統(tǒng)管理解決方案。它集成了網(wǎng)絡管理和系統(tǒng)管理的優(yōu)點，并把二者有機地結合在一起，形成一個單一而完整的管理系統(tǒng)。2025/2/1772AT-SNMPc

AT-SNMPc是一個分布式的通用網(wǎng)絡管理系統(tǒng)平臺，可以直觀顯示、監(jiān)控和前瞻性地管理網(wǎng)絡，能有效地監(jiān)控整個網(wǎng)絡的基礎架構，并支持SNMPv3。具有主備冗余服務器功能、網(wǎng)絡拓撲圖功能、多廠商支持特性，支持最新的SNMPv3身份驗證和加密功能、可伸縮性的分布式結構、前瞻性的監(jiān)控和告警技術、智能事件處理功能、支持控制臺遠程管理、網(wǎng)絡趨勢報告功能、完善的路由器、交換機、服務器的管理功能、無人值守服務器功能等。2025/2/1773CAUnicenter

不僅功能完整、高度集成，而且十分開放，可支持包括Linux在內(nèi)的所有主流平臺。Unicenter系統(tǒng)管理解決方案分為網(wǎng)絡系統(tǒng)管理解決方案、自動化操作解決方案、IT資源管理解決方案、數(shù)據(jù)庫管理解決方案、Web基礎設施解決方案和應用管理解決方案六大部分。2025/2/1774CiscoWorks

是Cisco公司提供的一個基于SNMP的管理軟件系列，它可集成在多個現(xiàn)行的網(wǎng)絡管理系統(tǒng)上，如SunNetManager、HPOpenView以及IBMNetView等。CiscoWorks提供以下幾個方面的應用：

1、可執(zhí)行自動安裝任務，簡化手工配置；

2、提供調(diào)試、配置和拓撲等信息，并生成相應的Drofile文件；

3、提供動態(tài)的統(tǒng)計、狀態(tài)和綜合配置信息以及基本故障監(jiān)測功能；

4、搜集網(wǎng)絡數(shù)據(jù)并生成相應圖表和流量趨勢以提供性能分析；

5、具有安全管理和設備軟件管理功能。2025/2/1775IBMTivoliNetView它可在短時間內(nèi)對大量信息進行分類，捕獲解決網(wǎng)絡問題的數(shù)據(jù)，確保問題迅速解決，并保證關鍵業(yè)務系統(tǒng)的可用性。IBMTivoliNetView的新的位置敏感性拓撲特性可讓網(wǎng)管人員通過簡單的配置說明來指導TivoliNetView的映象布局過程。它可自動生成一些與管理人員對網(wǎng)絡的直觀認識更加貼近的拓撲視圖，將有關網(wǎng)絡的地理、層次與優(yōu)先信息直接合并到拓撲視圖中。2025/2/1776網(wǎng)絡模擬與網(wǎng)絡仿真“模擬”： 即選取一個物理的或者抽象的系統(tǒng)的某些行為特征，用另外一個系統(tǒng)來表示它們的過程；“仿真”： 即用另一數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，主要是硬件來全部或者部分地模仿某一數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，以至于模仿的系統(tǒng)能像被模仿的系統(tǒng)一樣接受同樣的數(shù)據(jù)，執(zhí)行同樣的程序，獲得同樣的結果。2025/2/1777

網(wǎng)絡仿真和網(wǎng)絡規(guī)劃與設計1、網(wǎng)絡仿真的引入 經(jīng)驗、試驗和計算作為三種傳統(tǒng)的網(wǎng)絡設計方法在大型、復雜網(wǎng)絡規(guī)劃與設計中都有其局限性，網(wǎng)絡仿真以其獨特的技術手段，可以在大型網(wǎng)絡的設計和優(yōu)化方面提供許多決策依據(jù)。2025/2/1778

網(wǎng)絡仿真和網(wǎng)絡規(guī)劃與設計2、網(wǎng)絡仿真的作用

首先，網(wǎng)絡仿真能夠為網(wǎng)絡的規(guī)劃設計 提供可靠的定量依據(jù)。

其次，網(wǎng)絡仿真能夠驗證實際方案或比 較多個不同的設計方案。2025/2/1779網(wǎng)絡仿真技術應用步驟1、收集和消化網(wǎng)絡工程設計文檔2、建立網(wǎng)元模型3、建立網(wǎng)絡模型4、建立網(wǎng)絡流量模型5、仿真設計和仿真計算6、結果分析并提交仿真報告2025/2/1780網(wǎng)絡仿真工具介紹模擬工具種類：高端：復雜的建模機制、比較完備的模型庫、完善的外部接口、強大的功能、比較可靠的模擬低端：簡單的建模機制、較小的模型庫、簡單的外部接口，功能單一、模擬結果的可靠性較差，價位偏低2025/2/1781網(wǎng)絡仿真工具－OPNETOPNET網(wǎng)絡模擬軟件簡介：1986年由麻省理工大學的兩個博士創(chuàng)建的，并于1987年建立了商業(yè)化的OPNET

齊全的的基本模型庫：路由器、交換機、服務器、客戶機、ATM設備、DSL設備、ISDN設備等三類客戶網(wǎng)絡服務提供商網(wǎng)絡設備制造商一般企業(yè)2025/2/1782網(wǎng)絡仿真工具－OPNET四個系列產(chǎn)品核心包括：

1.ServiceProviderGuru： 面向網(wǎng)絡服務提供商的智能化網(wǎng)絡管理軟件。

2.OPNETModeler： 為技術人員（工程師）提供一個網(wǎng)絡技術和產(chǎn)品開 發(fā)平臺。

3.ITGuru： 幫助網(wǎng)絡專業(yè)人士預測和分析網(wǎng)絡和網(wǎng)絡應用的性 能，診斷問題，查找影響系統(tǒng)性能的瓶頸，提出并驗證解決方案。

4.WDMGuru： 用于波分復用光纖網(wǎng)絡的分析、評測。2025/2/1783網(wǎng)絡仿真工具－OPNET不同領域，表現(xiàn)出不同用途：1）對于企業(yè)網(wǎng)的模擬，調(diào)用已經(jīng)建好的標準模型組網(wǎng)。2）對于比企業(yè)網(wǎng)更復雜的運營商（ISP）網(wǎng)的模擬，焦點放在整個業(yè)務層、流量的模擬，使運營商有效查出業(yè)務配置中產(chǎn)生的錯誤。3）針對研發(fā)的需求，提供了一個開放的環(huán)境，使用戶能夠建立新的協(xié)議和配備，并且能夠?qū)⒓毠?jié)定義并模擬出來。2025/2/1784網(wǎng)絡仿真工具－NS2NS2簡介：源代碼公開的、免費的軟件模擬平臺模塊非常豐富，涉及到網(wǎng)絡技術的所有方面

version2版本，就是NS2學術界和教育界（論文）輔助教學的工具NS2的特點：源代碼公開面向?qū)ο罂蓴U展性強速度和效率優(yōu)勢明顯基于離散事件的模擬器2025/2/1785網(wǎng)絡仿真工具－NS2NS2功能集成了多種網(wǎng)絡協(xié)議路由排隊管理機制路由算法集成了組播業(yè)務應用于局域網(wǎng)仿真有關的部分、MAC層協(xié)議其仿真主要針對路由層、傳輸層、數(shù)據(jù)鏈路層對固定，無線，衛(wèi)星以及混合等多種網(wǎng)絡的仿真它最適用于TCP層以上的模擬2025/2/1786NS的工作流程2025/2/1787OPNET與NS2的比較環(huán)境的比較：OPNET應用在Windows平臺NS2應用在Linux平臺應用的比較：OPNET是商業(yè)軟件NS2是自由軟件、開源、免費2025/2/1788網(wǎng)絡設計輔助工具網(wǎng)絡設計過程中不再單純依賴于網(wǎng)絡專家的決策，而是依據(jù)輔助工具的輔助設計得出所需網(wǎng)絡邏輯設計方案。既可以規(guī)范網(wǎng)絡設計方法，又能提高網(wǎng)絡設計的科學性和效率。為什么要使用網(wǎng)絡設計輔助工具及其作用？2025/2/1789網(wǎng)絡設計輔助工具的應用輔助需求分析輔助網(wǎng)絡的邏輯設計對所設計的網(wǎng)絡進行性能評價2025/2/1790輔助需求分析在需求分析階段，主要是確定網(wǎng)絡系統(tǒng)近期和中遠期對網(wǎng)絡的應用需求，并且將這些需求量化成系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)分布和數(shù)據(jù)流量。這種需求量化和容量規(guī)劃涉及大量的采樣數(shù)據(jù)和各類算法，手工操作既繁瑣又很難細化，需要有輔助設計工具的支撐。2025/2/1791輔助網(wǎng)絡的邏輯設計在網(wǎng)絡邏輯設計階段，涉及到拓撲設計、網(wǎng)絡技術的選擇、地址規(guī)劃及路由設計等內(nèi)容。這就需要網(wǎng)絡設計專家依據(jù)專業(yè)知識和經(jīng)驗進行網(wǎng)絡設計。但是，設計專家為數(shù)實在不多，并且，專家的評價很多都是基于經(jīng)驗的。因此具有專家系統(tǒng)功能的網(wǎng)絡設計輔助工具可以幫助網(wǎng)絡設計人員成功的設計網(wǎng)絡。2025/2/1792對所設計的網(wǎng)絡進行性能評價對所設計的網(wǎng)絡進行性能評價的必要性一個性能差，不實用的網(wǎng)絡將對企業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)的順利實施造成很大的影響甚至將影響整個企業(yè)網(wǎng)絡工程的運行效率。網(wǎng)絡性能評價工具可以輔助完成網(wǎng)絡性能評價的過程。2025/2/1793網(wǎng)絡輔助工具的選擇在選擇網(wǎng)絡設計輔助工具時，應根據(jù)所建設的網(wǎng)絡類型選擇不同的輔助工具。企業(yè)網(wǎng)和公共數(shù)據(jù)網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)設計需求應用系統(tǒng)的角度分析，合理分配流量，確保網(wǎng)絡的可靠性。在對企業(yè)網(wǎng)進行評價時，除了考慮它的連通性以外，更重要的是考慮網(wǎng)絡的吞吐量，利用率，傳輸延時和應用程序的響應時間以及網(wǎng)絡的可靠性。因此，這就需要進行大量的計算。這涉及到網(wǎng)絡所采用的協(xié)議、網(wǎng)絡的拓撲、鏈路的數(shù)學模型、數(shù)據(jù)流模型、網(wǎng)絡節(jié)點模型等等，利用工具輔助企業(yè)網(wǎng)絡設計對一個網(wǎng)絡設計人員來說，用手工來完成計算將是非常困難的?？蛇x擇輔助設計工具?？蛇x擇具有性能評價功能的網(wǎng)絡設計輔助工具。2025/2/1794網(wǎng)絡設計輔助工具現(xiàn)狀及應用目前，國外已經(jīng)有了一些成功的網(wǎng)絡設計輔助工具。如NDA公司的AUTONETCACI公司的COMNETWandl公司的NPAT(NetworkPlanning&AnalysisTools)等等，這些網(wǎng)絡設計輔助工具都是面向公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡和廣域網(wǎng)的設計。國外的網(wǎng)絡設計輔助工具價格昂貴，也存在適應性問題。第四章：需求分析內(nèi)容提要業(yè)務需求用戶需求應用需求計算設備需求網(wǎng)絡需求性能分析需求的映射內(nèi)容提要業(yè)務需求用戶需求應用需求計算設備需求網(wǎng)絡需求性能分析需求的映射業(yè)務需求業(yè)務需求收集業(yè)務需求內(nèi)容1、主要里程碑2、網(wǎng)絡項目類型、范圍和投資規(guī)模3、業(yè)務活動類型4、預測增長率5、可靠性和有效性6、安全性7、Web站點和Internet連接性8、遠程訪問確定網(wǎng)絡設計目標和初始條件用戶需求用戶關注點用戶級的需求是基礎，將影響應用、計算平臺甚至網(wǎng)絡。用戶需求的關注點包括以下幾方面內(nèi)容：信息及時傳輸可預測的響應時間網(wǎng)絡可靠、可用性適應性強可升級性好安全成本低用戶需求信息的收集用戶需求信息的整理用戶需求用戶需求信息的收集1、與用戶群進行交流2、訪談數(shù)量和質(zhì)量調(diào)查和問卷調(diào)查集中訪談個人采訪用戶需求信息的整理收集的用戶需求必須記錄下來，文檔有助于將需求用書面形式記錄下來以便于交流，也便于以后說明需求和網(wǎng)絡性能的對應關系。應用需求服務類型1、“盡力而為”服務2、有保證的服務3、可預測服務服務性能1、容量2、延遲3、RMA應用類型1、任務關鍵的應用2、速率關鍵的應用3、實時/交互式應用應用需求應用分組1、遙感勘測/命令和控制應用2、可視化應用3、分布式計算應用4、Web訪問應用5、大塊數(shù)據(jù)傳輸應用6、遠程服務應用7、運營、管理、維護和提供（Operation,Administration,Maintenance,andProvisioning,OAM&P）應用8、客戶/服務器應用應用需求應用信息收集、測量及分析1、應用信息收集與整理2、應用性能測量3、刻畫行為特性（1）建模與仿真（2）用戶行為

（3）應用的行為

網(wǎng)絡性能行為的仿真用戶行為的特性應用需求應用位置與對應用進行分類和分組一樣，確定在環(huán)境的何處使用應用對需求分析是很有幫助的。應用地圖計算設備需求設備需求類型計算設備需求計算設備類型1、普通終端2、服務器3、專用設備計算設備性能特性設備各組成部分的性能內(nèi)容有：存儲性能：閃存、磁盤或磁帶的性能；處理器CPU的性能；內(nèi)存性能：內(nèi)存訪問時間；總線性能：總線容量和仲裁效率；操作系統(tǒng)性能：協(xié)議棧和API的效率。例如，協(xié)議棧中內(nèi)存數(shù)量，或給定的操作系統(tǒng)在特定處理器上的運行性能；設備驅(qū)動程序性能等。設備部件計算設備需求設備位置網(wǎng)絡需求網(wǎng)絡需求類型網(wǎng)絡需求現(xiàn)有網(wǎng)絡和遷移網(wǎng)絡拓撲結構。網(wǎng)絡可伸縮性依賴。位置依賴。性能約束。網(wǎng)絡，系統(tǒng)和支持服務依賴?；ゲ僮餍砸蕾嚒＞W(wǎng)絡報廢。網(wǎng)絡需求網(wǎng)絡管理需求1、網(wǎng)絡管理任務網(wǎng)絡監(jiān)視和故障管理性能監(jiān)視和性能分析配置管理2、管理方法網(wǎng)絡管理協(xié)議。管理模式及管理參數(shù)。帶內(nèi)管理和帶外管理需求。集中管理方式和分布式管理方式。性能需求。被管理的網(wǎng)絡元素網(wǎng)絡需求網(wǎng)絡安全需求1、風險分析2、遠程訪問和Internet連接網(wǎng)絡冗余及災難恢復需求1:1冗余：在這種情況下，網(wǎng)絡中每一個有此需求的節(jié)點或鏈路都有一個備份節(jié)點或鏈路。1:N冗余：在這種情況，多個網(wǎng)絡共用一套冗余系統(tǒng)。相比于1:1的冗余方案，這是一個較低等級但卻更廉價的冗余方案。性能分析RMA分析1、可靠性分析2、可維護性分析3、可用性正常運行時間和停工時間測量正常運行時間測量的頻度測量位置如何測量性能分析延遲分析端到端延遲與往返延遲延遲抖動

用戶需求的時延估計交互式突發(fā)應用和交互式大宗應用性能分析容量分析確定可預測和有保證的性能需求確定性能需求是否可預測基于以下考慮：確定應用是否任務關鍵的、速率關鍵的、實時的或者交互的；確定是否存在任何環(huán)境特定的閾值；如果必要，使用通用閾值；與用戶一起討論就哪些需求考慮為可預測性需求達成共識。需求的映射多重需求地圖需求的映射

校園需求地圖第5章：流分析

內(nèi)容提要流概念及特性流模式流標識流組合和流優(yōu)先化流分析指導及實踐內(nèi)容提要流概念及特性流模式流標識流組合和流優(yōu)先化流分析指導及實踐流概念及特性什么是流流（flow）：單一會話期間在網(wǎng)絡上傳輸?shù)膽没騾f(xié)議數(shù)據(jù)流。也稱為通信流或者數(shù)據(jù)流，是具有共同屬性的一組網(wǎng)絡通信量，這些共同屬性可以是源/目的地址、信息類型、通信方向或者其他端到端信息等。流是源或目的應用/主機之間的端到端的信息。在鏈路和網(wǎng)絡上都可檢測到.流方向按照數(shù)據(jù)流向，流可以分成單向流和雙向流。數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)宿數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)宿是為流提供方向?qū)傩缘膶嶓w數(shù)據(jù)源產(chǎn)生網(wǎng)絡數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)宿從網(wǎng)絡中接收數(shù)據(jù)流性能每個應用流在容量、延遲和可靠性等方面的性能需求——需求分析獲得。流的容量：應用所需的帶寬；流的延遲：應用的響應時間；可靠性：主要指可用性指標。需要描述應用的服務質(zhì)量（QoS）需求特征。流類型單一流和復合流按數(shù)據(jù)流的復合特性分一般流和關鍵流按應用流的重要性劃分單一流和復合流單一流：一個單獨的應用的流，是通信流的一個基本單元。具有不同的流特性Best-effort應用.有特定性能要求的應用復合流共享同一路徑、鏈路或網(wǎng)絡的單一流的組合僅對Best-effort應用流才能加以組合。有特定性能要求的應用流只能以單一流的形式存在。用于容量規(guī)劃.按不同的復合層次，復合流可分為組合流（compositeflow）和骨干流（backboneflow）。單一流和復合流有保證的服務需求的單一流

復合流的例子關鍵流服務于重要的用戶，對應于企業(yè)重要應用的流。通常是那些在速率、實時性、交互性等方面具有更高、更嚴格的性能需求的應用流。對流進行排序時，關鍵流和帶有服務質(zhì)量保證要求的單一流通常需要優(yōu)先考慮。在很多時候，關鍵流是有保證需求的單一流，即二者通常是一致的。流模式對等模式流模式客戶/服務器模式流模式層次化客戶／服務器模式流模式分布式計算模式流標識在位置圖上確定應用流的分布情況及流方向并加以標注，確定流的性能特性，確定流的匯聚點。流標識通?；趹玫貓D、應用需求描述、應用流模式、應用性能等。流標識的常用方法包括：標識一個特定的應用流開發(fā)流模板結合源和宿特性映射流選擇前N個應用流進行標識如何標識應用流？示例：數(shù)據(jù)遷移應用根據(jù)需求分析，對于每個應用的單個會話，發(fā)生3個流：

1、從用戶設備分段傳輸數(shù)據(jù)容量：100Kb／s；延遲：未知；可靠性：l00％

2、在服務器之間遷移數(shù)據(jù)容量：500Kb／s；延遲：未知；可靠性：100％

3、將數(shù)據(jù)遷移到遠程存儲位置容量：10Mbps；延遲：未知；可靠性:100％應用1應用2繪制應用地圖用戶設備到第三方存儲服務器之間的流視頻設備到存儲服務器之間的流在地圖中映射應用1的流應用流的映射可以是：設備之間樓宇之間用戶設備到存儲服務器之間的流用戶設備到存儲服務器之間的流用戶設備到存儲服務器之間的流服務器之間的流在圖中標識流性能細化流標識引入了流匯聚點開發(fā)流模板

使用模板標記應用流：同一組應用會應用到一個用戶組或者整個用戶集合上；不同的流具有相同的性能需求應用到具有相同性能特性的多個流上的一個模板結合源和宿特性映射流在應用2地圖中映射帶有數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)宿的應用流簡化標識應用流將應用1和應用2簡化標識在同一地圖中選擇前N個應用流加以標識選擇前N個應用，在地圖上標識應用流；TopN代表了網(wǎng)絡中最重要的需求；確定原則：“前N個”應用是網(wǎng)絡性能的驅(qū)動者，滿足了這些應用的需求，很可能也就滿足了該網(wǎng)絡中所有應用的需求。流組合和流優(yōu)先化流組合流優(yōu)先化流描述流組合概念流組合方式對應于應用的性能分類方法,將應用流分為:“盡力而為”流:容量(capacity)“可預測”流:容量、延遲和RMA“有保證”流：容量、延遲和RMA流組合是指將出現(xiàn)在網(wǎng)絡路徑中的不同部分（對應于位置圖上不同層次匯聚點處）的所有應用流按這三種類型加以組合形成不同類型的通信流。不同類型流組合后應體現(xiàn)不同的性能需求.流組合計算方法流組合計算方法又稱為流描述算法(FlowspecAlgorithm)，是以某種方式組合性能需求以描述一個流或一組流的優(yōu)化復合性能的一種機制。組合流計算應用以下規(guī)則：“盡力而為”流組合：僅組合“容量”“可預測”流：使用所有可能的性能需求參數(shù)，包括容量、延遲和RMA。為每一特性組合性能需求，以最大化可預測通信流的整體性能。“有保證”流：單獨列出每個流，并獨立考慮單一流的性能需求。一部分流描述的流組合計算所有“盡力而為”類型的流的容量被簡單地相加：

CBE結果:得到網(wǎng)絡的基本容量需求

.兩部分流描述的流組合計算所有“盡力而為”流的容量量加在一起：

Cp所有“可預測”流的容量量加在一起：

CBE取所有可預測單一流延遲需求中最小延遲（最高性能的延遲）作為復合流的可預測延遲:Dp=DMIN；可預測復合流的RMA的計算方法是取所有RMA需求中最大的RMA（最高性能的RMA）作為復合流的可預測RMA:Rp=RMAX。結果:得到網(wǎng)絡的基本容量需求，最小延遲和最大可靠性需求。多部分流描述的流組合計算計算“盡量而為”流組合和“可預測”流組合；列出每個“有保證”的流的需求：capacity,reliabilityanddelay.Ri，Ci，Di開發(fā)一支持“有保證”的流的需求的服務規(guī)劃。流優(yōu)先化流優(yōu)先化是指確定通信流的優(yōu)先級。其目的是確定哪個流應獲得最大的資源以及哪個流應首先獲得資源，以便網(wǎng)絡設計能更好地代表用戶、應用和設備的需求。根據(jù)其重要性對流分級。一些常用的優(yōu)先化準則包括：業(yè)務目標以及流對業(yè)務的影響；政治目標；流的一個或者多個性能(容量、延長、RMA等性能的一個子集)；應用流的安全需求；與應用流相關的用戶、應用或設備的數(shù)量。流優(yōu)先化方法：使用多個參數(shù)進行優(yōu)先化，也可以采用多個層次進行優(yōu)先化。常見的方法是根據(jù)流所支持的用戶數(shù)量來開始優(yōu)先化，然后再添加其它參數(shù)，如性能需求。流優(yōu)先化的例子（1）流ID性能需求用戶數(shù)量預算（美元）優(yōu)先級可靠性容量延遲CF2N/A100Kb/s100ms2100$274K1CF199.95%500Kb/s100ms1750$228K2F1N/A1.2Mbps10ms1200$157K3F299.5%100Kb/sN/A550$72K4F399.5%15Kb/s100ms100$13K5CF3N/A3Mbps100ms50$6K6網(wǎng)絡項目的整個預算為75萬美元根據(jù)用戶的數(shù)量對流進行優(yōu)先化流優(yōu)先化的例子（2）流ID性能需求用戶數(shù)量預算（美元）優(yōu)先級可靠性容量延遲CF199.95%500Kb/s100ms1750$375K1F299.5%100Kb/sN/A550$141K2F399.5%15Kb/s100ms100$141K2F1N/A1.2Mbps10ms1200$31K3CF2N/A100Kb/s100ms2100$31K3CF3N/A3Mbps100ms50$31K3網(wǎng)絡項目的整個預算為75萬美元根據(jù)可靠性對流進行優(yōu)先化流描述對應用流進行組合后所產(chǎn)生的通信流可以定義三種類型的流描述(flowspec)流描述類型描述內(nèi)容性能一部分1．組合“盡力而為”單一流形成“盡力而為”復合流；僅有容量兩部分1．組合“盡力而為”流形成“盡力而為”復合流；2．組合“可預測”流形成“可預測”復合流可靠性、容量和延遲多部分1．組合“盡力而為”流形成“盡力而為”復合流；2．組合“可預測”流形成“可預測”復合流3．“有保證”單一流可靠性、容量和延遲流分析指導及實踐流分析步驟流分析舉例流分析步驟根據(jù)流概念及流分析的方法，從實踐指導的角度歸納流分析的一般步驟和過程如下：基于需求分析中各類應用需求及性能分析的結果。選擇那些對網(wǎng)絡設計產(chǎn)生重要影響的應用。確定每個應用流的特性，包括流方向、流性能、流模式等。按應用的流量分布特征，確定流模式，將每一個應用的流歸類為終端／主機型，客戶機/服務器型，對等型，或分布式計算型等。在必要時需要根據(jù)應用特性開發(fā)特定的流模式。將應用流映射到基于位置的圖上，可根據(jù)需求表現(xiàn)不同層面的流，例如樓宇之間的流、設備之間的流等，根據(jù)情況引入流匯聚點，并用單一流、組合流、流模板等對圖上出現(xiàn)在網(wǎng)絡不同位置的通信流加以標識。將流按“盡力而為”、“可預測”和“有保證”三種類型進行分類。使用流計算方法對各種類型的流進行組合計算。將組合后的通信流按優(yōu)先級進行排序。編寫流描述，其中包括網(wǎng)絡容量規(guī)劃和服務規(guī)劃兩部分內(nèi)容。流分析舉例假定有一校園網(wǎng)絡建設項目，該網(wǎng)絡需要支持計算和存儲管理，計算和存儲設備已經(jīng)存在于一個校園的多個樓宇中，流分析舉例假定從需求分析過程中，我們已經(jīng)確定了該網(wǎng)絡具有四種類型的應用流：類型1：高性能分布計算類型2：從計算到存儲的數(shù)據(jù)遷移類型3：數(shù)據(jù)存儲服務器至外部服務器的數(shù)據(jù)遷移類型4：數(shù)據(jù)歸檔和Internet訪問添加應用流之后的地圖應用類型1的流模式應用類型2的流模式

應用類型3的流模型應用類型4的流模式流地圖將通信流的性能特性添加到流地圖2025/2/17164第六章：技術選擇2025/2/17165內(nèi)容提要（1）確定網(wǎng)絡設計目標；（2）開發(fā)技術評估標準；廣播和非廣播多路訪問方法技術功能和特性性能升級路徑（3）技術評估原則和約束；技術評估原則技術評估約束（4）技術選擇過程；網(wǎng)絡分段黑箱方法技術選擇2025/2/17166確定網(wǎng)絡設計目標常見的網(wǎng)絡設計目標包括：網(wǎng)絡部署和運營成本，包括租用電路和服務的成本；安全，包括將整個網(wǎng)絡的安全最大化，將安全映射到特定組的需求安全模型；一個或者多個網(wǎng)絡性能特征；網(wǎng)絡的易用性和可管理性；對新的、不斷變化的用戶、應用和設備的適應性；網(wǎng)絡的可支持性。網(wǎng)絡設計目標之間有可能存在互斥，需要折衷考慮2025/2/17167確定網(wǎng)絡設計目標目標：低成本的解決方案、高性能、易于使用和維護以及滿足用戶變化的需要的適應性可以嘗試做以下事情：1．選擇相互矛盾且不現(xiàn)實的設計目標；2．向客戶或管理層說明目標之間的平衡關系；3．讓客戶和管理層對他們所期望的目標按優(yōu)先級排序。2025/2/17168技術和成本間權衡的例子2025/2/17169構建一個局域工作組網(wǎng)絡實例1000萬元的預算用于購買PC機和網(wǎng)絡每臺PC機約需10000元，網(wǎng)絡中要求300—600臺新的PC機，網(wǎng)絡中新的PC機數(shù)量不得少于300臺。這些PC機將按每組30—60臺分成工作組，其容量性能需求估計為80Mbps，工作組中任意兩臺PC機之間的延遲應小于100ms。對于該設計項目，約束我們的是成本、網(wǎng)絡中PC機的最小數(shù)量以及性能。2025/2/17170

預算分配情況

2025/2/17171內(nèi)容提要（1）確定網(wǎng)絡設計目標；（2）開發(fā)技術評估標準；廣播和非廣播多路訪問方法技術功能和特性性能升級路徑（3）技術評估原則和約束；技術評估原則技術評估約束（4）技術選擇過程；網(wǎng)絡分段黑箱方法技術選擇2025/2/17172開發(fā)技術評估標準為滿足：“性能最大化”、“適應性”、“可支持性”、“網(wǎng)絡的互連通性、可管理性和安全性”如何進行技術評估那？2025/2/17173廣播和非廣播多路訪問技術的兩個重要特性

1、內(nèi)在的廣播支持2、連接支持連接建立的例子2025/2/17174技術功能和特性不對稱流量2025/2/17175性能升級路徑性能升級主要針對容量方面，但有時也包括RMA和延遲。從兩方面來考慮性能升級：用于容量規(guī)劃中針對“盡力而為”流量的升級路徑；用于服務規(guī)劃中可預測或有保證流的性能升級路徑。2025/2/17176一些選定技術的容量范圍

2025/2/17177內(nèi)容提要（1）確定網(wǎng)絡設計目標；（2）開發(fā)技術評估標準；廣播和非廣播多路訪問方法技術功能和特性性能升級路徑（3）技術評估原則和約束；技術評估原則技術評估約束（4）技術選擇過程；網(wǎng)絡分段黑箱方法技術選擇2025/2/17178技術評估原則指導原則1： 如果可預測的或者有保證的需求列在了流描述中，則網(wǎng)絡設計所選擇的技術或者技術的組合、技術所支持協(xié)議或者機制等必須對這些服務需求提供支持。2025/2/17179指導原則1：將該指導原則劃分為兩個部分：對可預測需求的支持；對有保證需求的支持。2025/2/17180技術評估原則指導原則2： 如果流描述中列出了“盡力而為”容量、可預測容量或者有保證容量，則技術的選擇也應該以每一容量規(guī)劃為基礎。容量規(guī)劃使用組合容量來選擇候選技術，并考慮每一技術的容量可升級性以支持網(wǎng)絡容量的預期增長需求。2025/2/17181一些技術的吞吐量計值技術最大容量最大吞吐量以太網(wǎng)10Mbps3–9Mbps100Mbps80–95Mbps1Gbps700–980Mbps令牌網(wǎng)4Mbps4Mbps16Mbps16Mbps100Mbps80–100MbpsT345Mbps34MbpsOC-3c155Mbps120–135MbpsOC-482.5Gbps2.1–2.35GbpsHiPPI800Mbps350–750Mbps1.6Gbps0.5–1.4Gbps6.4Gbps1.8–6Gbps幀中繼45Mbps45MbpsADSL高至1.5Mbps,取決于服務級別高至1.5Mbps,取決于服務級別2025/2/17182技術評估約束在選擇候選技術時存在潛在的約束主要有：候選技術的費用、已存在的網(wǎng)絡以及候選技術的易用性。2025/2/17183劃分了優(yōu)先級的通信流和候選技術復合流成本（預算）候選技術BB1(LAN)80萬美元千兆位以太網(wǎng)F2(WAN)25萬美元ATMT3幀中繼T3F3(LAN)20萬美元快速以太網(wǎng)100Mbps令牌網(wǎng)ATMOC-3cF4(LAN)12.5萬美元快速以太網(wǎng)100Mbps令牌網(wǎng)2025/2/17184內(nèi)容提要（1）確定網(wǎng)絡設計目標；（2）開發(fā)技術評估標準；廣播和非廣播多路訪問方法技術功能和特性性能升級路徑（3）技術評估原則和約束；技術評估原則技術評估約束（4）技術選擇過程；網(wǎng)絡分段黑箱方法技術選擇2025/2/17185網(wǎng)絡分段

網(wǎng)絡設計中面臨的問題之一就是網(wǎng)絡通常太大，不易于將整個設計的詳細信息應用于設計中。 一種有效的解決方案是將大的網(wǎng)絡分段，劃分為多個可工作大小的區(qū)域。2025/2/17186按地理布局進行網(wǎng)絡分段（例子）2025/2/17187在校園級別網(wǎng)絡分段（例子）2025/2/17188根據(jù)用戶的數(shù)量或者用戶集中度對網(wǎng)絡進行分段2025/2/17189根據(jù)流量層級劃分區(qū)域的例子2025/2/17190根據(jù)網(wǎng)絡的功能和特性對網(wǎng)絡進行分段的例子2025/2/17191黑箱方法2025/2/17192

應用到所考察區(qū)域的黑箱2025/2/17193

應用到不在考察范圍內(nèi)的區(qū)域的黑箱2025/2/17194技術選擇應用一下信息進行技術選擇：不同的用戶、應用、設備、網(wǎng)絡和其他需求信息；網(wǎng)絡位置地圖；包含容量及服務需求的流描述；設計目標；技術評估標準和指導原則等。2025/2/17195技術選擇當有太多的技術要選擇，則會出現(xiàn)互操作性的問題因而，在從一個區(qū)域移動到另一個區(qū)域進行技術選擇的過程中，無論何時，只要所做的技術選擇與前一個區(qū)域不同，則要考慮重新評估前一個區(qū)域以使選出的技術數(shù)量最小。有時，我們無法避免在設計中出現(xiàn)幾種技術的情況，但是，仍然建議要限制技術的數(shù)量以使設計的實現(xiàn)簡單、容易。2025/2/17196技術選擇技術選擇過程種需要一個潛在廠商的列表因為技術選擇最終要進化為對產(chǎn)品的選擇，以獨立于廠商而開始的技術選擇最終將需要集成各廠商的技術組建所設計的網(wǎng)絡。2025/2/17197第七章：網(wǎng)絡拓撲設計

2025/2/17198內(nèi)容提要網(wǎng)絡拓撲概述層次化網(wǎng)絡拓撲設計冗余網(wǎng)絡拓撲設計模塊化網(wǎng)絡拓撲設計2025/2/17199網(wǎng)絡拓撲概述網(wǎng)絡拓撲概述拓撲結構分類拓撲結構與可靠性2025/2/17200拓撲結構分類網(wǎng)絡拓撲結構主要有：星型結構、環(huán)形結構、總線結構、樹型結構、網(wǎng)狀結構、蜂窩狀結構、分布式結構等。2025/2/17201星型結構2025/2/17202環(huán)形結構2025/2/17203總線結構2025/2/17204樹型結構2025/2/17205網(wǎng)狀結構2025/2/17206拓撲結構與可靠性2025/2/17207拓撲結構與可靠性具有200個節(jié)點的環(huán)形網(wǎng)絡，假定環(huán)上所有點到點鏈路的可用性均為99％。網(wǎng)絡中的節(jié)點A和節(jié)點B按鏈路數(shù)目將環(huán)對等分隔開，即A和B兩個節(jié)點之間有兩條由100條鏈路組成的路徑。A和B連通的可靠性計算如下：

1

(1

0.99100)2=0.3662025/2/17208網(wǎng)絡可靠性分析方法已知單個網(wǎng)絡組件的可用性，如何根據(jù)網(wǎng)絡拓撲結構計算網(wǎng)絡節(jié)點之間連通的可靠性？2025/2/17209網(wǎng)絡可靠性分析方法假定網(wǎng)絡中單個組件發(fā)生故障是統(tǒng)計意義上的獨立事件，即某一組件發(fā)生故障與其它組件故障無關。將獨立事件的概率理論應用于網(wǎng)絡可靠性分析中。設U和V是兩個獨立事件，則根據(jù)組合事件概率計算方法，組合事件U∩V（與事件）和U∪V（或事件）發(fā)生的概論的計算公式如下：P{U∩V}=P{U}P{V} (1)P{U∪V}=P{U}+P{V}-P{U}P{V} (2)在此應用環(huán)境下，公式(1)的含義是：Availability(UandV)=Availability(U)Availability(V)因此，公式（1）通常用于網(wǎng)絡中可用性計算。2025/2/17210網(wǎng)絡可靠性分析方法對公式（2）：P{U∪V}=P{U}+P{V}-P{U}P{V}如果U和V是小概論事件，即P{U}和P{V}的值非常小，則P{U}P{V}的值可以忽略不計（近似為0）。此時公式2可以近似于：

P{U∪V}=P{U}+P{V} (3)在可靠性計算的應用環(huán)境中，不可用的值往往是小概率事件，因此公式（3）的含義可以解釋為：Unavailability(UorV)≈Unavailability(U)+Unavailability(V)從以上分析中可以看出，在可靠性的計算中，應用不可用的計算公式計算網(wǎng)絡可靠性更容易些，而且也能夠滿足足夠的精確度的要求。2025/2/17211網(wǎng)絡可靠性計算實例（1）并行鏈路可靠性計算

2025/2/17212網(wǎng)絡可靠性計算實例（2）串行鏈路可靠性計算

2025/2/17213網(wǎng)絡可靠性計算實例（3）組合可靠性計算：如何計算A、B節(jié)點之間連通的可靠性呢？

2025/2/17214網(wǎng)絡可靠性計算實例（3）第一步：計算A和B之間頂部路徑的可靠性

2025/2/17215網(wǎng)絡可靠性計算實例（3）第二步：簡化E-C鏈路，計算E和C之間的可靠性2025/2/17216網(wǎng)絡可靠性計算實例（3）第三步：計算A和B之間下部路徑的可靠性2025/2/17217網(wǎng)絡可靠性計算實例（3）第四步：計算A和B之間的可靠性2025/2/17218內(nèi)容提要網(wǎng)絡拓撲概述層次化網(wǎng)絡拓撲設計

冗余網(wǎng)絡拓撲設計模塊化網(wǎng)絡拓撲設計2025/2/17219層次化網(wǎng)絡拓撲設計層次化網(wǎng)絡拓撲設計平面結構的拓撲與層次化拓撲網(wǎng)狀拓撲與層次化網(wǎng)狀拓撲層次化設計的優(yōu)勢三層層次化模型層次化設計原則2025/2/17220平面結構的拓撲與層次化拓撲平面廣域網(wǎng)拓撲與層次化廣域網(wǎng)拓撲2025/2/17221網(wǎng)狀拓撲與層次化網(wǎng)狀拓撲部分網(wǎng)狀拓撲結構（左）和全網(wǎng)狀拓撲結構（右）2025/2/17222網(wǎng)狀拓撲與層次化網(wǎng)狀拓撲部分網(wǎng)狀層次化設計2025/2/17223網(wǎng)狀拓撲與層次化網(wǎng)狀拓撲中等規(guī)模商業(yè)網(wǎng)絡的星型層次化拓撲結構2025/2/17224層次化設計的優(yōu)勢將局域網(wǎng)中的廣播域限制在特定大小的區(qū)域，將不同區(qū)域按層次化結構互連起來，既限制廣播域大小，實現(xiàn)高效通信，又便于網(wǎng)絡的可擴展性?？梢栽O計一種模塊化的拓撲結構，限制路由器的數(shù)量。從而可以減少路由器之間的通信和大量的路由通告。2025/2/17225層次化設計的優(yōu)勢使用層次化模型可以幫助降低網(wǎng)絡成本。層次化設計使得網(wǎng)絡的改變也更容易。便于實現(xiàn)網(wǎng)絡的可擴展性。2025/2/17226三層層次化模型經(jīng)典的網(wǎng)絡設計拓撲結構是三層層次化模型，該模型在三個連續(xù)的路由或者交換層次上實現(xiàn)流量匯聚和過濾，這使得三層層次化模型的規(guī)?？梢詳U大到大型的國際互聯(lián)網(wǎng)絡。2025/2/17227三層層次化模型2025/2/17228層次化設計原則第—個原則：是盡量控制層次化網(wǎng)絡拓撲的直徑，即層數(shù)。第二個原則：是在接入層也應該保持對網(wǎng)絡拓撲結構的嚴格控制。另外一個原則：是先設計接入層，然后是分布層，最后才是核心層。2025/2/17229層次化設計原則第二個原則：是在接入層也應該保持對網(wǎng)絡拓撲結構的嚴格控制，原因是：接入層最容易違反層次化設計原則。例如：分支辦公室的網(wǎng)絡管理員可能將一個分部網(wǎng)絡連到另一個分部網(wǎng)絡上，從而為網(wǎng)絡增加了一個第四層。這是常見的網(wǎng)絡設計錯誤，叫做增加一條鏈接。2025/2/17230層次化設計原則接入層的鏈接和后門2025/2/17231內(nèi)容提要網(wǎng)絡拓撲概述層次化網(wǎng)絡拓撲設計冗余網(wǎng)絡拓撲設計模塊化網(wǎng)絡拓撲設計2025/2/17232冗余網(wǎng)絡拓撲設計冗余網(wǎng)絡拓撲設計冗余與網(wǎng)絡性能

冗余設計2025/2/17233冗余與網(wǎng)絡性能冗余網(wǎng)絡設計通過設置冗余的網(wǎng)絡元素來滿足網(wǎng)絡的可用性需求。其目標是重復設置那些由于失效而會導致關鍵應用失效的組件，這種組件可以是核心路由器、交換機、兩臺交換機之間的一條鏈路、信道服務單元、電源、廣域網(wǎng)干線、到因特網(wǎng)的連接等。2025/2/17234冗余與網(wǎng)絡性能冗余設計可以是高可靠性、高成本的完全冗余，也可以是一定程度可靠性、較高成本的部分冗余。因為冗余對布署和維護都非常昂貴，所以應該謹慎實施冗余拓撲結構。2025/2/17235冗余網(wǎng)絡拓撲設計冗余網(wǎng)絡拓撲設計冗余與網(wǎng)絡性能冗余設計2025/2/17236冗余設計1、備用路徑評估冗余網(wǎng)絡設計的網(wǎng)絡性能時，應該考慮備用路徑的如下兩個方面的內(nèi)容：備用路徑支持多大的容量啟用備用路徑需要多長時間2、負載分擔負載分擔允許通過兩個或多個接口和路徑來分擔流量負載。負載分擔不等于負載均衡。2025/2/17237內(nèi)容提要網(wǎng)絡拓撲概述層次化網(wǎng)絡拓撲設計冗余網(wǎng)絡拓撲設計模塊化網(wǎng)絡拓撲設計

2025/2/17238模塊化網(wǎng)絡拓撲設計模塊化網(wǎng)絡拓撲設計企業(yè)組合網(wǎng)絡模型企業(yè)園區(qū)網(wǎng)拓撲設計企業(yè)邊界拓撲設計2025/2/17239企業(yè)組合網(wǎng)絡模型企業(yè)組合網(wǎng)絡模型包括三個主要部分：企業(yè)園區(qū)企業(yè)邊界服務提供商邊界2025/2/17240企業(yè)組合網(wǎng)絡模型2025/2/17241企業(yè)園區(qū)網(wǎng)拓撲設計園區(qū)網(wǎng)絡組成：園區(qū)基礎設施模塊、服務器群組、網(wǎng)絡管理模塊、提供園區(qū)和其余外部網(wǎng)絡連通性的邊界分配模塊組成。2025/2/17242企業(yè)園區(qū)網(wǎng)拓撲設計園區(qū)網(wǎng)設計中的關鍵：1、虛擬局域網(wǎng)設計

連接來自網(wǎng)絡A和網(wǎng)絡B的工作站的單臺交換機2025/2/17243企業(yè)園區(qū)網(wǎng)拓撲設計園區(qū)網(wǎng)設計中的關鍵：1、虛擬局域網(wǎng)設計跨越兩臺交換機的VLANA和VLANB2025/2/17244企業(yè)園區(qū)網(wǎng)拓撲設計園區(qū)網(wǎng)設計中的關鍵：2、無線局域網(wǎng)設計一個或者多個AP組成一個無線局域網(wǎng)2025/2/17245企業(yè)園區(qū)網(wǎng)拓撲設計園區(qū)網(wǎng)設計中的關鍵：

3、有線局域網(wǎng)中的冗余和負載分擔使用生成樹算法和VLAN的一種冗余的園區(qū)局域網(wǎng)設計

2025/2/17246企業(yè)園區(qū)網(wǎng)拓撲設計園區(qū)網(wǎng)設計中的關鍵：4、服務器冗余園區(qū)網(wǎng)中的各種服務器，如文件、Web、動態(tài)主機配置（DHCP）、名字及數(shù)據(jù)庫服務器等都可以設計為冗余。冗余既保證可用性，也具備性能上的好處。2025/2/17247企業(yè)園區(qū)網(wǎng)拓撲設計園區(qū)網(wǎng)設計中的關鍵：5、路由器冗余熱備份路由協(xié)議

2025/2/17248企業(yè)邊界拓撲設計1、冗余廣域網(wǎng)網(wǎng)段廣域網(wǎng)鏈路是企業(yè)互連網(wǎng)絡中非常關鍵的一部分，因此在企業(yè)邊界網(wǎng)絡拓撲結構中經(jīng)常包括冗余（備份)廣域網(wǎng)鏈路。2025/2/17249企業(yè)邊界拓撲設計2．多宿主Internet連接多宿主連接Internet的方法2025/2/17250四種多宿主連接方式特性描述及對比

企業(yè)路由數(shù)目到Internet的連接數(shù)目ISP數(shù)目優(yōu)點缺點方式A121廣域網(wǎng)備份；低成本；與一個ISP互連比與多個ISP互連容易無ISP冗余；路由器是單故障點；該解決方案假設ISP在企業(yè)網(wǎng)絡附近有兩個接入點方式B122廣域網(wǎng)備份；低成本；ISP冗余路由器是單故障點，處理兩個不同的ISP的策略和步驟很困難方式C221廣域網(wǎng)備份；對地理分散的公司尤其適用；中等成本；與一個ISP互連比與多個ISP互連容易無ISP冗余方式D222廣域網(wǎng)備份；對地理分散的公司尤其適用；ISP冗余高成本；處理兩個不同的ISP的策略和步驟很困難2025/2/17251企業(yè)邊界拓撲設計3．虛擬專用網(wǎng)（1）站點到站點VPN（2）遠程訪問VPN2025/2/17252一個零售公司的VPN拓撲結構2025/2/17253第八章網(wǎng)絡編址和網(wǎng)絡命名2025/2/17254內(nèi)容提要編址機制有類別的編址子網(wǎng)劃分基于超網(wǎng)聚合的層次化編址私有地址及網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換編址原則及指導使用結構化編址模型地址的規(guī)劃設計及管理編址的分布授權為終端系統(tǒng)使用動態(tài)編址在內(nèi)網(wǎng)環(huán)境中使用私有地址網(wǎng)絡命名設計命名的分布授權分配名字的原則在IP環(huán)境中分配名字2025/2/17255內(nèi)容提要編址機制編址原則及指導網(wǎng)絡命名設計2025/2/17256編址機制編址機制有類別的編址子網(wǎng)劃分基于超網(wǎng)聚合的層次化編址私有地址及網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換2025/2/17257有類別的編址2025/2/17258編址機制編址機制有類別的編址子網(wǎng)劃分

基于超網(wǎng)聚合的層次化編址私有地址及網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換2025/2/17259子網(wǎng)劃分子網(wǎng)劃分有以下幾個優(yōu)點：減少網(wǎng)絡流量；提高網(wǎng)絡性能；簡化管理；易于擴大地理范圍。2025/2/17260子網(wǎng)劃分:定長掩碼子網(wǎng)劃分2025/2/17261所有LAN和WAN所需IP地址的數(shù)量子網(wǎng)IP地址數(shù)量總部25分公司114分公司213分公司37WAN12WAN22WAN322025/2/17262傳統(tǒng)的C類地址子網(wǎng)劃分表子網(wǎng)位數(shù)子網(wǎng)數(shù)量主機位數(shù)主機數(shù)量掩碼226629236530244144144053036486622252現(xiàn)在是否能夠找到一個掩碼支持7個子網(wǎng)，并且每個子網(wǎng)中有25臺主機？

2025/2/17263四種方案選擇（1)使用無編址的網(wǎng)絡接口（2)請求更大的地址塊

(3)路由器上使用一些技巧（4)使用“子網(wǎng)零”2025/2/17264子網(wǎng)劃分:可變長掩碼子網(wǎng)劃分

更能有效的進行地址的分配，并能將一個工作組更好地映射到子網(wǎng)上2025/2/17265編址機制編址機制有類別的編址子網(wǎng)劃分基于超網(wǎng)聚合的層次化編址私有地址及網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換2025/2/17266基于超網(wǎng)聚合的層次化編址A類和B類地址:數(shù)量少，地址空間大；C類地址:數(shù)量多（上百萬），但地址空間小。滿足組織機構對大地址空間的需求的解決方法：在需要A類和B類地址的地方分配幾個C類地址。以C類地址代替A類地址或者B類地址會發(fā)生什么情況呢？

C類網(wǎng)絡數(shù)目的激增使得路由器中發(fā)布的路由信息激增，使得路由器中的內(nèi)存和處理能力需求也以指數(shù)級增長。2025/2/17267修改地址掩碼的若干位使其代表地址組（劃分出層次）2025/2/17268超網(wǎng)劃分中遵循的規(guī)則1、CIDR塊中地址的數(shù)目是2的冪；2、地址塊的端地址必須落在位邊界內(nèi)；3、地址塊中的地址必須是連續(xù)的（不能出現(xiàn)地址孔洞）2025/2/17269編址機制編址機制有類別的編址子網(wǎng)劃分基于超網(wǎng)聚合的層次化編址私有地址及網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換2025/2/17270私有地址節(jié)約全球唯一（即公共）IP地址最有效的策略是根本不使用這些地址。企業(yè)網(wǎng)絡使用的是TCP/IP協(xié)議，但不與全球Internet上的主機進行通信，那么就沒有必要使用這些公共的IP地址了。這種類型的網(wǎng)絡叫做私有網(wǎng)絡，所使用的地址叫做私有地址。私有IP地址使用了三個保留地址塊（RFC1918）.ClassA:-55(10/8prefix)ClassB:-55(172.16/12prefix)ClassC:-55(192.168/16prefix)

使用私有地址的好處：幫助緩解Internet中的地址空間不夠用的問題。還有一個附帶的好處?？梢越o該企業(yè)網(wǎng)絡提供一定程度的安全性。2025/2/17271網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換NAT使用網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換NAT(NetworkAddressTranslation)實現(xiàn)公有地址和私有地址之間的映射.NAT的功能通常是由路由器或防火墻來完成的。大多數(shù)NAT設備和包含NAT功能的軟件都是根據(jù)一般IP的路由來傳遞分組。NAT類型包括：靜態(tài)網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換、動態(tài)網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡地址及端口轉(zhuǎn)換、動態(tài)網(wǎng)絡地址及端口轉(zhuǎn)換、端口映射等。2025/2/17272內(nèi)容提要