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1、网络需求分析第1页，共53页，编辑于2022年，星期二定义：定义：网络需求分析是在网络设计过程中用来获取和确定系统需求的网络需求分析是在网络设计过程中用来获取和确定系统需求的过程过程网络需求网络需求描述了网络系统的行为、特性或属性，是在设计实现网络系统过描述了网络系统的行为、特性或属性，是在设计实现网络系统过程中对系统的约束程中对系统的约束在需求分析阶段在需求分析阶段应确定用户有效完成工作所需的应确定用户有效完成工作所需的网络服务和性能水平网络服务和性能水平需求分析是网络设计过程的基础需求分析是网络设计过程的基础 第2页，共53页，编辑于2022年，星期二分析网络应用目标分析网络应用目标工作步
2、骤工作步骤从企业高层管理者开始收集商业需求从企业高层管理者开始收集商业需求收集用户群体需求收集用户群体需求收集支持用户和用户应用的网络需求收集支持用户和用户应用的网络需求明确网络设计目标。典型网络设计目标包括明确网络设计目标。典型网络设计目标包括加强合作交流，共享的重要数据资源加强合作交流，共享的重要数据资源加强对分支机构或部属的调控能力加强对分支机构或部属的调控能力降低电信及网络成本，包括与语音、数据、视频等独立网络有关的降低电信及网络成本，包括与语音、数据、视频等独立网络有关的开销开销第3页，共53页，编辑于2022年，星期二明确网络设计项目范围明确网络设计项目范围是设计新网络还是修改网络
3、是设计新网络还是修改网络网络规模：一个网段、一个网络规模：一个网段、一个(组组)局域网、一个广域网，局域网、一个广域网，还是远程网络或一个完整的企业网还是远程网络或一个完整的企业网明确用户的网络应用明确用户的网络应用 网络应用统计表网络应用统计表应用名称应用类型是否为新应用重要性备注办公邮件电子邮件 否非常重要政策法规库文件共享/访问 否重要会议系统视频会议 是不重要中层以上领导第4页，共53页，编辑于2022年，星期二分析网络应用约束分析网络应用约束政策约束政策约束 与用户讨论他们的办公政策和技术发展路线与用户讨论他们的办公政策和技术发展路线要与用户就协议、标准、供应商等方面的政策进行讨论要
4、与用户就协议、标准、供应商等方面的政策进行讨论不要期待所有人都会拥护新项目不要期待所有人都会拥护新项目 预算约束预算约束 网络设计的一个共同目标就是控制网络预算网络设计的一个共同目标就是控制网络预算预算应包括设备采购、购买软件、维护和测试系统、培训工作人预算应包括设备采购、购买软件、维护和测试系统、培训工作人员以及设计和安装系统的费用等员以及设计和安装系统的费用等还应考虑信息费用及可能的外包费用还应考虑信息费用及可能的外包费用 第5页，共53页，编辑于2022年，星期二时间约束时间约束 项目进度表规定了项目最终期限和重要阶段项目进度表规定了项目最终期限和重要阶段用户负责管理项目进度，但设计者必
5、须确认就该日程表用户负责管理项目进度，但设计者必须确认就该日程表是否可行是否可行应用目标检查表应用目标检查表 通过填入检查表确定是否了解用户的应用目标及所关心通过填入检查表确定是否了解用户的应用目标及所关心的事项的事项第6页，共53页，编辑于2022年，星期二网络分析的技术指标网络分析的技术指标定量地分析网络性能，首先要确定网络性能的技术指标定量地分析网络性能，首先要确定网络性能的技术指标有很多国际组织定义了网络性能技术指标，这些技术指标为我们设计有很多国际组织定义了网络性能技术指标，这些技术指标为我们设计网络提供了一条性能基线网络提供了一条性能基线(baseline)网络性能指标有两类：网络
6、性能指标有两类：网元级：网络设备的性能指标网元级：网络设备的性能指标网络级：将网络看作一个整体，其端到端的性能指标网络级：将网络看作一个整体，其端到端的性能指标我们这里关注的是我们这里关注的是网络级网络级的性能指标的性能指标第7页，共53页，编辑于2022年，星期二网络性能参数网络性能参数时延时延(Delay或或Latency)时延：从网络的一端发送一个比特到网络的另一端接收到这个比特所时延：从网络的一端发送一个比特到网络的另一端接收到这个比特所经历的时间经历的时间总时延总时延=传播时延传播时延+发送时延发送时延+重传时延重传时延+分组交换时延分组交换时延+排队时延排队时延 传播时延传播时延+
7、发送时延发送时延+排队时延排队时延 网络时延分为网络时延分为往返时延往返时延(Round-trip Time，RTT)单向时延单向时延(One-way Latency，OWL)注意：注意：RTT2OWL 第8页，共53页，编辑于2022年，星期二网络性能参数网络性能参数吞吐量吞吐量(Throughput)吞吐量：在单位时间内传输无差错数据的能力吞吐量：在单位时间内传输无差错数据的能力吞吐量可针对某个特定连接或会话定义，也可以定义网络总的吞吐量吞吐量可针对某个特定连接或会话定义，也可以定义网络总的吞吐量容量容量(Capability)：数据通信设备发挥预定功能的能力，它经常：数据通信设备发挥预定
8、功能的能力，它经常用来描述通信信道或连接的能力用来描述通信信道或连接的能力 网络负载网络负载G：在单位时间内总共发送的平均帧数：在单位时间内总共发送的平均帧数吞吐量吞吐量=G P发送成功发送成功有效吞吐量：表示了应用层的吞吐量有效吞吐量：表示了应用层的吞吐量第9页，共53页，编辑于2022年，星期二网络性能参数网络性能参数丢包率丢包率(Packet Loss Rate)网络丢包率网络丢包率(丢分组率丢分组率)：在某时段内在两点间传输中丢失分组与总：在某时段内在两点间传输中丢失分组与总的分组发送量的比率的分组发送量的比率该指标是反映网络状况极为重要的指标该指标是反映网络状况极为重要的指标无拥塞时
9、路径丢包率为无拥塞时路径丢包率为0%，轻度拥塞时丢包率为，轻度拥塞时丢包率为14%，严重拥塞，严重拥塞时丢包率为时丢包率为515%丢包的主要原因是路由器的缓存队列溢出丢包的主要原因是路由器的缓存队列溢出与丢包率相关的一个指标称为与丢包率相关的一个指标称为“差错率差错率”，如误码率，如误码率(BER)、误帧率、误帧率，通常极小，通常极小 第10页，共53页，编辑于2022年，星期二网络性能参数网络性能参数时延抖动时延抖动(Jitter)时延抖动：分组的单向时延的变化时延抖动：分组的单向时延的变化变化量应小于时延的变化量应小于时延的1%2%，即对于平均时延为，即对于平均时延为200 ms的分组，时
10、的分组，时延抖动延抖动24 ms有一些网络应用与时延波动有关有一些网络应用与时延波动有关如果因网络突发引起时延抖动，就可能使得视频和音频的通信中断如果因网络突发引起时延抖动，就可能使得视频和音频的通信中断第11页，共53页，编辑于2022年，星期二时间时间分组产生分组产生分组实际到达分组实际到达假想的时延标准值假想的时延标准值网络实际时延网络实际时延T0t1时延抖动时延抖动Tk Tk tk第12页，共53页，编辑于2022年，星期二13网络性能参数网络性能参数路由路由(Route)路由即为一个特定的路由即为一个特定的“节点节点-链路链路”集合，该集合是由路由器中的选路算集合，该集合是由路由器中
11、的选路算法决定的法决定的选路算法决定分组所采用的路径（路由）选路算法决定分组所采用的路径（路由）13Packet Switchingh0h1hn-1hnl0l1ln第13页，共53页，编辑于2022年，星期二网络性能参数网络性能参数路由路由(Route)路由的变动将使时延、丢包率等指标有较大变化路由的变动将使时延、丢包率等指标有较大变化IP网络路由是动态的，但是相对稳定网络路由是动态的，但是相对稳定一种错误的观点是，一种错误的观点是，IP网络的路由是动态的，研究路由没有意义网络的路由是动态的，研究路由没有意义为了保持网络稳定工作，选路算法通常不会轻易改变路由，除非当为了保持网络稳定工作，选路算
12、法通常不会轻易改变路由，除非当资源用完资源用完(即发生拥塞即发生拥塞)或底层网络出现故障或底层网络出现故障 第14页，共53页，编辑于2022年，星期二网络性能参数网络性能参数带宽带宽(Bandwidth)瓶颈带宽和可用带宽瓶颈带宽和可用带宽瓶颈带宽：两台主机之间路径上的最小带宽链路瓶颈带宽：两台主机之间路径上的最小带宽链路(瓶颈链路瓶颈链路)的值的值可用带宽：沿着该路径当时能够传输的最大带宽可用带宽：沿着该路径当时能够传输的最大带宽一些典型应用的带宽如下一些典型应用的带宽如下PC通信：通信：14.4kb/s50kb/s数字音频：数字音频：12Mb/s压缩视频：压缩视频：210Mb/s文档备份
13、：文档备份：10100Mb/s非压缩视频：非压缩视频：12Gb/s 第15页，共53页，编辑于2022年，星期二16网络性能参数网络性能参数响应时间响应时间(Respond Time)响应时间：从服务请求发出到接收到相应响应所花费的时间，它经常用响应时间：从服务请求发出到接收到相应响应所花费的时间，它经常用来特指客户机向主机交互地发出请求并得到响应信息所需要的时间来特指客户机向主机交互地发出请求并得到响应信息所需要的时间用户往往比较关心这个网络性能指标用户往往比较关心这个网络性能指标当响应时间超过当响应时间超过100 ms时，会时，会引起不良反映引起不良反映超过超过100 ms，就能意识到等待
14、，就能意识到等待网络的传输网络的传输介质时延介质时延打印时延打印时延服务器时延服务器时延网卡时延网卡时延网络时延网络时延广域网广域网服务器服务器远地用户远地用户网络访问设备网络访问设备第16页，共53页，编辑于2022年，星期二网络性能参数网络性能参数利用率利用率(Utilization)利用率：指定设备在使用时所能发挥的最大能力利用率：指定设备在使用时所能发挥的最大能力在网络分析与设计中，通常考虑两种类型的利用率：在网络分析与设计中，通常考虑两种类型的利用率：CPU利用率利用率链路利用率链路利用率第17页，共53页，编辑于2022年，星期二网络性能参数网络性能参数效率效率(Efficienc
15、y)网络效率：为产生所需的输出要求的系统开销网络效率：为产生所需的输出要求的系统开销网络效率明确了发送通信需要多大的系统开销，不论这些系统开销是否网络效率明确了发送通信需要多大的系统开销，不论这些系统开销是否由冲突、差错、重定向或确认等原因所致由冲突、差错、重定向或确认等原因所致提高网络性能的方法提高网络性能的方法尽可能提高尽可能提高MAC层允许的最大长度的帧层允许的最大长度的帧使用长帧要求链路具有较低的差错率使用长帧要求链路具有较低的差错率第18页，共53页，编辑于2022年，星期二19其他网络分析的技术指标其他网络分析的技术指标 可用性可用性(Availability)可用性是指网络或网络
16、设备可用于执行预期任务的时间的总量可用性是指网络或网络设备可用于执行预期任务的时间的总量(百分百分比比)IP可用率指标是用于衡量可用率指标是用于衡量IP网络的性能。许多网络的性能。许多IP应用程序运行的好坏，应用程序运行的好坏，直接依赖于直接依赖于IP层丢包率指标，当丢包率指标超过设定的阈值时，层丢包率指标，当丢包率指标超过设定的阈值时，许多应用变得不可用。该指标反映了许多应用变得不可用。该指标反映了IP层丢包率对应用性能的层丢包率对应用性能的影响影响第19页，共53页，编辑于2022年，星期二可扩展性可扩展性(Scalablity)网络技术或设备随着用户需求的增长而扩充的能力网络技术或设备随
17、着用户需求的增长而扩充的能力安全性安全性(Security)总体目标是安全性问题不应干扰公司开展业务的能力总体目标是安全性问题不应干扰公司开展业务的能力可管理性可管理性(Manageability)每个用户都可能有其不同的网络可管理性目标每个用户都可能有其不同的网络可管理性目标，否则从，否则从FACPS这这5个方面考虑个方面考虑适应性适应性(Adaptability)在用户改变应用要求时网络的应变能力在用户改变应用要求时网络的应变能力可购买性可购买性(Purchasability)基本目标是在给定财务成本的情况下，使通信量最大基本目标是在给定财务成本的情况下，使通信量最大第20页，共53页，编
18、辑于2022年，星期二项项 目目结结果果记录记录了用了用户户今年、明年两年内关于今年、明年两年内关于扩扩展地点、用展地点、用户户、服、服务务器器/主机数量的主机数量的计计划。划。得知了部得知了部门门服服务务器迁移到服器迁移到服务务器器场场点或内部网点或内部网络络的的计计划。划。得知了有关得知了有关实现实现与合作伙伴和其他公司通信的外部网与合作伙伴和其他公司通信的外部网络络的的计计划。划。记录记录下网下网络络可用性的运行可用性的运行时间时间百分比和百分比和/或或MTBF以及以及MTTR目目标标。记录记录下共享网段上的最大平均网下共享网段上的最大平均网络络利用率目利用率目标标。记录记录下网下网络络
19、吞吐量目吞吐量目标标。技术目标检查表技术目标检查表第21页，共53页，编辑于2022年，星期二应应用用名名称称应应用用类类型型是是否否为为新新应应用用重重要要性性停停机机成成本本可可接接受受的的MTBF可可接接受受的的MTTR吞吞吐吐量量目目标标时时延延必必须须小小于于时时延延变变化量化量必必须须小小于于备备注注网络应用技术需求表网络应用技术需求表第22页，共53页，编辑于2022年，星期二十大观察十大观察在过去在过去15年内，许多研究人员通过对因特网流量进行了较为细致年内，许多研究人员通过对因特网流量进行了较为细致的分析和研究，揭示了因特网基本行为和特性的十大规律的分析和研究，揭示了因特网基
20、本行为和特性的十大规律了解这些规律对于设计计算机网络的一般规律是有帮助的了解这些规律对于设计计算机网络的一般规律是有帮助的因特网因特网 的通信量连续地在变化着的通信量连续地在变化着因特网通信量增长速率很快因特网通信量增长速率很快不仅是通信量，而且通信量的组成、协议、应用以及用户等，都在改不仅是通信量，而且通信量的组成、协议、应用以及用户等，都在改变变对现有网络收集的数据仅仅是在对现有网络收集的数据仅仅是在 因特网因特网 的演化过程中的一个快的演化过程中的一个快照照不能把通信量的结构视为不变的不能把通信量的结构视为不变的第23页，共53页，编辑于2022年，星期二表征聚合的网络流量的特点很困难表
21、征聚合的网络流量的特点很困难因特网因特网 的异构特性的异构特性存在大量的、不同类的应用存在大量的、不同类的应用多种协议、多种接入技术和接入速率、用户行为随时间的变多种协议、多种接入技术和接入速率、用户行为随时间的变化，以及化，以及 因特网因特网 本身随时间变化本身随时间变化网络流量的网络流量的“邻近相关性邻近相关性”(locality)效应效应流量的模式远非随机的流量的模式远非随机的流量的结构与用户在应用层发起的任务有关，各分组并非是流量的结构与用户在应用层发起的任务有关，各分组并非是独立的独立的时间上的邻近相关性时间上的邻近相关性空间上的邻近相关性空间上的邻近相关性在主机级、路由器级和应用级
22、都有该效应在主机级、路由器级和应用级都有该效应第24页，共53页，编辑于2022年，星期二分组流量并非均匀分布的分组流量并非均匀分布的在在 因特网因特网 主机的分组流量很不均匀主机的分组流量很不均匀例如：例如：10%的主机占据了总流量的的主机占据了总流量的 90%(或或 20-80)原因：客户机服务器方式、地理原因等原因：客户机服务器方式、地理原因等分组长度分布：双模态分组长度分布：双模态(双尖峰分布双尖峰分布)许多短分组包括交互式的流量和确认。这类分组约占许多短分组包括交互式的流量和确认。这类分组约占 40%许多长分组是批量数据文件传输类型应用。这些分组尽可能许多长分组是批量数据文件传输类型
23、应用。这些分组尽可能长些长些(基于基于 MTU)。这类分组约占。这类分组约占 50%中等长度的分组很少，仅中等长度的分组很少，仅 10%左右左右第25页，共53页，编辑于2022年，星期二会话的到达过程是泊松会话的到达过程是泊松(Poisson)过程过程因特网的最终用户是人。是这些人独立地随机发起对因特网的接入因特网的最终用户是人。是这些人独立地随机发起对因特网的接入如：用户向万维网服务器请求单个的页面，服从于泊松过程如：用户向万维网服务器请求单个的页面，服从于泊松过程最近的研究指出，分组到达不是泊松分布最近的研究指出，分组到达不是泊松分布经典的排队论和网络设计是基于：假定分组的到达过程是泊松
24、分布经典的排队论和网络设计是基于：假定分组的到达过程是泊松分布(无记忆的指数分布无记忆的指数分布)分组是突发式到达的分组是突发式到达的(分组有成群的特性分组有成群的特性)分组到达的前后有关联分组到达的前后有关联到达时间并非指数分布到达时间并非指数分布到达时间并非独立的到达时间并非独立的第26页，共53页，编辑于2022年，星期二分组流量是突发的分组流量是突发的平均值可能很低，但峰值可能很高平均值可能很低，但峰值可能很高与使用的时间段有关与使用的时间段有关流量可能是自相似的：在较长的时间范围内存在突发性流量可能是自相似的：在较长的时间范围内存在突发性突发性难以精确定义突发性难以精确定义多数多数
25、TCP 会话是简短的会话是简短的90%的会话所交换的数据少于的会话所交换的数据少于10 KB90%的交互连接仅持续几秒钟的交互连接仅持续几秒钟80%的万维网文档传送小于的万维网文档传送小于 10 KB第27页，共53页，编辑于2022年，星期二流量是双向的，通常是不对称的流量是双向的，通常是不对称的数据通常在两个方向流动，两个方向的数据量往往相差很大数据通常在两个方向流动，两个方向的数据量往往相差很大多数应用都使用多数应用都使用 TCP/IP 流量流量在在 因特网因特网 的分组流量中，的分组流量中，TCP 的份额占绝大部分的份额占绝大部分至今为止至今为止 TCP 协议一直是最重要的协议协议一直
26、是最重要的协议即使由于即使由于 IP 电话和多播技术的使用电话和多播技术的使用(这些应用是在这些应用是在 UDP 上运行上运行)，TCP 仍占主导地位仍占主导地位在可预见的未来仍是如此在可预见的未来仍是如此正因为这样，许多研究仅关注正因为这样，许多研究仅关注 TCP(和和 IP)第28页，共53页，编辑于2022年，星期二小结小结网络需求分析是获取和确定用户有效完成工作所需的网络服务和性能水网络需求分析是获取和确定用户有效完成工作所需的网络服务和性能水平的过程，对大中型网络系统是必须的平的过程，对大中型网络系统是必须的需要从分析网络应用目标和分析网络应用约束入手需要从分析网络应用目标和分析网络
27、应用约束入手需要掌握网络分析的技术指标，特别是关键的技术指标需要掌握网络分析的技术指标，特别是关键的技术指标第29页，共53页，编辑于2022年，星期二分析网络通信特征分析网络通信特征分析和确定当前网络通信量和未来网络容量需求的方法分析和确定当前网络通信量和未来网络容量需求的方法参考因特网流量当前的特征参考因特网流量当前的特征需要通过基线需要通过基线(baseline)网络来确定通信数量和容量网络来确定通信数量和容量需要估算网络流量及预测通信增长量的实际操作方法需要估算网络流量及预测通信增长量的实际操作方法参数的估算为网络设计提供了依据参数的估算为网络设计提供了依据第30页，共53页，编辑于2
28、022年，星期二确定流量边界确定流量边界 首先要分析产生流量的应用特点和分布情况，因而需要搞清现有应用和新首先要分析产生流量的应用特点和分布情况，因而需要搞清现有应用和新应用的用户组和数据存储方式应用的用户组和数据存储方式要将企业网分成易于管理的若干区域。这种划分往往与企业网的要将企业网分成易于管理的若干区域。这种划分往往与企业网的管理等级结构是一致的管理等级结构是一致的在网络结构图上标注出工作组和数据存储方式的情况，定性地分在网络结构图上标注出工作组和数据存储方式的情况，定性地分析出网络流量的分布情况析出网络流量的分布情况辨别出逻辑网络边界和物理网络边界来，进而找出易于进行管理的域来辨别出逻
29、辑网络边界和物理网络边界来，进而找出易于进行管理的域来第31页，共53页，编辑于2022年，星期二32网络逻辑边界网络逻辑边界能够根据使用一个或一组特定的应用程序的用户群来区分，或者能够根据使用一个或一组特定的应用程序的用户群来区分，或者根据虚拟局域网确定的工作组来区分根据虚拟局域网确定的工作组来区分服务器客户机路由器局域网服务器广域网大型存储器虚拟工作组1成员虚拟工作组2成员第32页，共53页，编辑于2022年，星期二33网络物理边界网络物理边界可通过逐个连接来确定一个物理工作组。通过网络边界可以很容易地分割可通过逐个连接来确定一个物理工作组。通过网络边界可以很容易地分割网络网络客户机局域网
30、服务器广域网大型存储器场点1边界场点2边界场点3边界场点4边界场点1场点2场点3场点4第33页，共53页，编辑于2022年，星期二分析网络通信流量特征分析网络通信流量特征 刻画流量特征包括刻画流量特征包括辨别网络通信的源点和目的地辨别网络通信的源点和目的地分析源点和目的地之间数据传输的方向和对称性分析源点和目的地之间数据传输的方向和对称性在某些应用中，流量是双向的且对称的在某些应用中，流量是双向的且对称的在另一些应用中，流量是双向非对称的：客户机发送少量的查询数据，在另一些应用中，流量是双向非对称的：客户机发送少量的查询数据，而服务器则发送大量的数据而服务器则发送大量的数据在广播式应用中，流量
31、是单向非对称的在广播式应用中，流量是单向非对称的第34页，共53页，编辑于2022年，星期二测量现有网络的流量测量现有网络的流量测量方式大体可分为两类测量方式大体可分为两类主动式：通过主动发送的测试分组序列来测量网络行为主动式：通过主动发送的测试分组序列来测量网络行为被动式：通过被动俘获流经测试点的分组来测量网络行为被动式：通过被动俘获流经测试点的分组来测量网络行为核心概念是通信流核心概念是通信流(Flow)：对一个呼叫或连接的人为的逻辑对应，：对一个呼叫或连接的人为的逻辑对应，流属性流属性(源源/目的地址，源目的地址，源/目的端口号，分组计数，字节计数等目的端口号，分组计数，字节计数等)具有
32、具有聚合性质，反映了在起始和停止范围内发生的事件聚合性质，反映了在起始和停止范围内发生的事件填写有网络的通信流量表填写有网络的通信流量表(有时难以测量有时难以测量)第35页，共53页，编辑于2022年，星期二通信流量分类通信流量分类客户机客户机/服务器方式服务器方式对等方式对等方式服务器服务器/服务器方式服务器方式分布式计算方式分布式计算方式终端终端/主机方式主机方式第36页，共53页，编辑于2022年，星期二估计应用的通信负载估计应用的通信负载估算估算应用的性质应用的性质每次通信的通信量每次通信的通信量传输对象大小传输对象大小并发数量并发数量每天各种应用的频度每天各种应用的频度第37页，共5
33、3页，编辑于2022年，星期二应用程序对象的近似长度应用程序对象的近似长度对象类型对象类型长度长度(kpbs)终端屏幕终端屏幕4电子邮件信息电子邮件信息10Web网页网页(包括包括GIF和和JPEG图像图像)50电子表格电子表格100文字处理文档文字处理文档200图形计算机屏幕图形计算机屏幕500演示文档演示文档2,000高分辩率图像高分辩率图像(打印质量打印质量)50,000多媒体对象多媒体对象100,000数据库备份数据库备份1,000,000第38页，共53页，编辑于2022年，星期二估计主干或广域网上的通信负载估计主干或广域网上的通信负载客户机电子邮件服务器主干网CAD服务器子网1子网
34、2子网3文件服务器主干流量Web服务器第39页，共53页，编辑于2022年，星期二通信量分布表通信量分布表应用应用每子网分布率每子网分布率模拟会话模拟会话平均事务大小平均事务大小总访问容量总访问容量电子邮件电子邮件33/33/33150/秒秒3KB4.6 Mpbs文件传输文件传输25/25/50100文件文件/小时小时4.5MB560 kpbsWeb浏览浏览50/25/25200网页网页/秒秒50KB10 MpbsCAD服务器服务器0/50/5065/小时小时40MB5.78 Mpbs第40页，共53页，编辑于2022年，星期二案例案例1：网络实验室局域网的设计：网络实验室局域网的设计案例教学
35、要求：案例教学要求：掌握设计规模达几十台掌握设计规模达几十台PC的专用的专用LAN的技能与方法的技能与方法掌握用掌握用Visio绘制该绘制该LAN网络拓扑图的方法网络拓扑图的方法案例教学环境：案例教学环境：PC 1台，台，Microsoft Visio软件软件1套套设计要点：设计要点：为新建的网络实验室设计局域网，需要进行网络需求分析。为新建的网络实验室设计局域网，需要进行网络需求分析。该实验室具有该实验室具有80台台PC，且它们需要共享实验服务器信息，且它们需要共享实验服务器信息用百兆交换机若干用百兆交换机若干配置交换机的链路聚合功能配置交换机的链路聚合功能第41页，共53页，编辑于2022
36、年，星期二需求分析和设计考虑需求分析和设计考虑一个具有一个具有80台台PC的网络实验室仍然属于一个小型的网络实验室仍然属于一个小型LAN，但由于该，但由于该网络有几十名学生要在较短时间内（如网络有几十名学生要在较短时间内（如10秒时间内）打开共享实验秒时间内）打开共享实验服务器上的信息需求，需要对网络应用需求进行分析，并进行相应服务器上的信息需求，需要对网络应用需求进行分析，并进行相应的设计：的设计：第42页，共53页，编辑于2022年，星期二需求分析需求分析取取4台台PC为一组，组内突发流量峰值可达几十为一组，组内突发流量峰值可达几十Mpbs，组间的通信量通常，组间的通信量通常较小。组内使用
37、一个较小。组内使用一个8端口的百兆交换机端口的百兆交换机80台台PC需要同时共享实验服务器的信息，打开实验支持系统网站页需要同时共享实验服务器的信息，打开实验支持系统网站页面面(约约30KB)、下载软件实验工具、下载软件实验工具(约约3MB)和文档和文档(约约80KB)。为了使。为了使时延感觉不致太大，要求访问文件的时延不大于时延感觉不致太大，要求访问文件的时延不大于10秒秒要求在要求在10秒内从一台服务器向外输出量将约达秒内从一台服务器向外输出量将约达250MB，即约，即约199Mpbs考虑到一台服务器输入数据需要处理动态网页和处理数据库的能考虑到一台服务器输入数据需要处理动态网页和处理数据
38、库的能力，将难以保证在力，将难以保证在10秒内完成这样的任务。因此，可以考虑采秒内完成这样的任务。因此，可以考虑采用双服务器设计方案用双服务器设计方案第43页，共53页，编辑于2022年，星期二设计方案设计方案每每40台台PC共享一台服务器，这样共需两台服务器共享一台服务器，这样共需两台服务器由于目前的专用由于目前的专用PC服务器通常都标准配置两块千兆网卡，服务器与交服务器通常都标准配置两块千兆网卡，服务器与交换机连接可采用两个百兆链路聚合的措施，增强访问服务器的能力换机连接可采用两个百兆链路聚合的措施，增强访问服务器的能力每每4台台PC组成一组，共需组成一组，共需20组；每组用一个组；每组用
39、一个8端口百兆交换机将它们端口百兆交换机将它们相连，共需相连，共需20个这样的交换机个这样的交换机每每10组用一个组用一个16端口的百兆交换机互联，形成多星结构端口的百兆交换机互联，形成多星结构为了增加容错能力，我们还将这两台为了增加容错能力，我们还将这两台16端口的百兆交换机用百兆双端口的百兆交换机用百兆双绞线连接起来绞线连接起来第44页，共53页，编辑于2022年，星期二一种网络实验室的设计方案一种网络实验室的设计方案第45页，共53页，编辑于2022年，星期二设计提示设计提示选用交换机时应用注意交换机的规格系列，选用交换机时应用注意交换机的规格系列，交换机的接口数量规格通常只有交换机的接
40、口数量规格通常只有8口、口、16口、口、24口、口、48口等口等接口速率通常有接口速率通常有10/100 Mpbs、1000 Mpbs和和10 Gpbs接口类型通常有双绞线和光纤，而且接口类型通常有双绞线和光纤，而且1000 Mpbs及以上速率的接及以上速率的接口通常为光纤介质口通常为光纤介质第46页，共53页，编辑于2022年，星期二案例案例2：办公环境局域网的设计：办公环境局域网的设计案例教学要求：案例教学要求：掌握设计规模达掌握设计规模达200台台PC的办公的办公LAN的技能与方法的技能与方法掌握用掌握用Visio绘制该网络拓扑图的方法绘制该网络拓扑图的方法案例教学环境：案例教学环境：P
41、C1台，台，Microsoft Visio软件软件1套套设计要点：设计要点：办公环境设计局域网，需要进行网络需求分析。该办公环境大约有办公环境设计局域网，需要进行网络需求分析。该办公环境大约有200台台PC，它们需要共享各种办公服务器信息，它们需要共享各种办公服务器信息由于该网覆盖区域较大，机器数量较多，但可容忍；可以采用千兆由于该网覆盖区域较大，机器数量较多，但可容忍；可以采用千兆交换机作为该网的主干，即采用交换机作为该网的主干，即采用“千兆到交换机，百兆到桌面千兆到交换机，百兆到桌面”的网络拓扑的网络拓扑第47页，共53页，编辑于2022年，星期二需求分析和设计考虑需求分析和设计考虑办公网
42、络环境包括了较多的网络信息服务器，如办公网络环境包括了较多的网络信息服务器，如DNS服务器、服务器、Web服务器、服务器、电子邮件服务器，支持多种信息查询，网络流量高度不均匀电子邮件服务器，支持多种信息查询，网络流量高度不均匀办公环境覆盖范围可达办公环境覆盖范围可达400500米，并可能覆盖几个楼层米，并可能覆盖几个楼层网络短时间的中断影响不大，因此不必考虑冗余备份措施，降低系统的网络短时间的中断影响不大，因此不必考虑冗余备份措施，降低系统的造价造价设置中心交换机和各楼层主交换机，它们之间采用千兆速率光缆；各楼层设置中心交换机和各楼层主交换机，它们之间采用千兆速率光缆；各楼层主交换机到各办公室
43、交换机以及各办公室交换机到桌面主交换机到各办公室交换机以及各办公室交换机到桌面PC之间采用百之间采用百兆双绞线兆双绞线各网络信息服务器与中心交换机相连各网络信息服务器与中心交换机相连48第48页，共53页，编辑于2022年，星期二设计方案设计方案如果如果如果如果6 6台台台台PCPC一组，约需一组，约需一组，约需一组，约需3434组，每组，每组，每组，每组用一个组用一个组用一个组用一个8 8端口百兆交换机，共端口百兆交换机，共端口百兆交换机，共端口百兆交换机，共需需需需3434个这样的交换机个这样的交换机个这样的交换机个这样的交换机每层安置每层安置每层安置每层安置11111212组，可用一个组
44、，可用一个组，可用一个组，可用一个1616端口的百兆交换机互联这端口的百兆交换机互联这端口的百兆交换机互联这端口的百兆交换机互联这些组些组些组些组这些层交换机应具有一个千兆光端这些层交换机应具有一个千兆光端口，与中心的一个千兆交换机相口，与中心的一个千兆交换机相连，形成多星结构连，形成多星结构为增加访问专用为增加访问专用PC服务器的速度，服务器的速度，用用2条千兆链路聚合起来与服条千兆链路聚合起来与服务器的两块千兆网卡相连务器的两块千兆网卡相连第49页，共53页，编辑于2022年，星期二第50页，共53页，编辑于2022年，星期二设计提示设计提示当当LAN中的用户机器较多时，需要用多级交换机形
45、成星型网络结中的用户机器较多时，需要用多级交换机形成星型网络结构。构。其中的设计要点是：其中的设计要点是：传输速率考虑：从桌面到层交换机的百兆，到层交换机到中心交换传输速率考虑：从桌面到层交换机的百兆，到层交换机到中心交换机的千兆；机的千兆；传输介质考虑：距离不超过传输介质考虑：距离不超过100米采用双绞线，距离超过米采用双绞线，距离超过100米采用光缆；米采用光缆；服务器效率考虑：采用交换机链路聚合技术增强共享服务服务器效率考虑：采用交换机链路聚合技术增强共享服务器能力。器能力。第51页，共53页，编辑于2022年，星期二为了确定网络的基础结构特征，首先需要勾画出网络结构图，并标示出主为了确
46、定网络的基础结构特征，首先需要勾画出网络结构图，并标示出主要网络互连设备和网段位置要网络互连设备和网段位置这包括记录主要设备和网段的名字与地址，以及识别寻址和命名这包括记录主要设备和网段的名字与地址，以及识别寻址和命名的标准方法的标准方法同时要记录物理电缆的类型和长度及环境方面的约束条件同时要记录物理电缆的类型和长度及环境方面的约束条件网络结构图是现有网络结构的反映，或反映了上面对网络分析的结果，网络结构图是现有网络结构的反映，或反映了上面对网络分析的结果，从而形成了网络设计的基本出发点从而形成了网络设计的基本出发点绘制网络结构图绘制网络结构图第52页，共53页，编辑于2022年，星期二包括逻
47、辑网络图、物理网络图和目录服务图这三部分功能包括逻辑网络图、物理网络图和目录服务图这三部分功能 逻辑网络图逻辑网络图表示网络中的设备以及如何进行相互连接表示网络中的设备以及如何进行相互连接物理网络图物理网络图表示网络设备的物理连接方式，或其在特定地点表示网络设备的物理连接方式，或其在特定地点(如服务器机房如服务器机房)的布置方式的布置方式目录服务图目录服务图利用利用 Microsoft Visio 的三种目录服务模板，可以设计新目录、创的三种目录服务模板，可以设计新目录、创建现有目录的备用设计或创建对当前网络目录服务的更新或迁建现有目录的备用设计或创建对当前网络目录服务的更新或迁移的规划移的规划第53页，共53页，编辑于2022年，星期二