第一章网络工程概述ppt课件

第1章网络工程概述 1 1计算机网络体系结构 世界上第一个计算机网络体系结构是由美国IBM公司于1974年提出的 它就是著名的SNA 系统网络结构 凡是遵循SNA标准生产的设备就称为SNA设备 由于遵循了共同的标准 这些SNA设备可以方便地进行互连 1 1 1计算机网络体系结构概述 计算机网络的功能特性首先 计算机网络应该在源结点和目标结点之间提供传输线路 这种传输线路可能要经过一些中间结点 如果是远程联网 则要通过服务商提供的公用通信线路 这些通信线路可能是地面链路 也可能是卫星链路 2 网络协议与分层体系结构通过通信信道和设备互连起来的多个不同地理位置的计算机系统 要使其能协同工作实现信息交换和资源共享 它们之间必须具有共同的语言 交流什么 怎样交流及何时交流 都必须遵循某种互相都能接受的规则 1 网络的体系结构及其划分所遵循的原则计算机网络系统是一个十分复杂的系统 将一个复杂系统分解为若干个容易处理的子系统 然后 分而治之 这种结构化设计方法是工程设计中常见的手段 分层就是系统分解的最好方法之一 图1 1计算机网络的层次模型 层次结构的要点 除了在物理媒体上进行的是实通信之外 其余各对等实体间进行的都是虚通信 对等层的虚通信必须遵循该层的协议 n层的虚通信是通过n n 1层间接口处n 1层提供的服务以及n 1层的通信 通常也是虚通信 来实现的 层次结构划分的原则 每层的功能应是明确的 并且是相互独立的 当某一层的具体实现方法更新时 只要保持上 下层的接口不变 便不会对邻居产生影响 层间接口必须清晰 跨越接口的信息量应尽可能少 层数应适中 若层数太少 则造成每一层的协议太复杂 若层数太多 则体系结构过于复杂 使描述和实现各层功能变得困难 网络的体系结构的特点 以功能作为划分层次的基础 第n层的实体在实现自身定义的功能时 只能使用第n 1层提供的服务 第n层在向第n 1层提供的服务时 此服务不仅包含第n层本身的功能 还包含由下层服务提供的功能 仅在相邻层间有接口 且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽 3 几种流行的参考模型目前由许多种参考模型 最为流行的是ISO 国际标准化组织 的OSI 开放系统互联 参考模型 IEEE802的局域网 LocalAreaNetwork LAN 参考模型以及TCP IP参考模型 1 OSI参考模型国际标准化组织ISO制订和发布了最为著名的开放系统互连参考模型OSI 开放系统互连中的 开放 是指不同的厂家和研究机构所开发的各种网络产品只要遵循这个标准 就可以实现互连 符合OSI标准的产品可以于位于任何地方 遵循统一标准的任何其它系统进行通信 2 LAN参考模型由于计算机局域网的飞速发展 为了促进产品的标准化和便于组网 IEEE在1980年成立了LAN标准化委员会即IEEE802委员会 专门从事LAN的协议制订 它已被ISO采纳 作为ISO的国际标准 称为ISO8802系列标准 因为LAN是一个通信网 所以它只对应ISO的最低两层 即物理层和数据链路层 由于LAN没有路由问题 不存在中间节点和交换问题 所以不需要单独设立网络层 而将寻址 流控 差错控制等功能放在数据链路层中实现 数据链路层在LAN中又分为两个子层 逻辑链路控制层 LLC 介质访问控制子层 MAC 3 TCP IP参考模型TCP IP参考模型不同于OSI和LAN参考模型 它是一种建立在既成事实上的标准 TCP IP参考模型是在TCP IP协议之后制订的 最早的TCP IP参考模型是由Kahn在1974年定义的 目前TCP IP协议正在迅速发展 已成为Internet上使用的标准协议 它的发展不仅仅因为它是美国军方使用的协议 更重要的是它很好的适应了世界范围内数据通信的需要 1 1 2开放系统互连参考模型 图1 3数据的实际传递过程 1 1 3局域网参考模型图1 4局域网参考模型与OSI RM的对应关系 1 1 4TCP IP参考模型 1 1 5网络操作系统 1 Windows类2 NetWare类3 Unix系统4 Linux 1 2局域网技术 1 2 1局域网的特点区别于一般的广域网 WAN 局域网具有以下特点 1 地理分布范较小 一般为数百米至数公里 可覆盖一幢大楼 一所校园或一个企业 2 数据传输速率高 一般为0 1 100Mbps 目前已出现速率高达1000Mbps的局域网 可交换各类数字和非数字 如语音 图象 视频等 信息 3 误码率低 一般在10 11 10 8以下 这是因为局域网通常采用短距离基带传输 可以使用高质量的传输媒体 从而提高了数据传输质量 4 以PC机为主体 包括终端及各种外设 网中一般不设中央主机系统 5 一般包含OSI参考模型中的低三层功能 即涉及通信子网的内容 6 协议简单 结构灵活 建网成本低 周期短 便于管理和扩充 1 2 2局域网的拓朴结构 网络拓扑结构主要有以下四大类 1 星型结构 2 环型结构3 总线型结构 4 混合型结构 1 星型结构 2 环型结构 3 总线型结构 4 混合型拓扑结构 1 2 3局域网的基本组成 现在局域网大多采用以太网的拓扑结构 物理上由服务器 工作站 集线器 交换机 路由器 网卡 RJ45水晶头 网线等组成 1 2 4局域网协议 1 2 5局域网的IEEE802标准IEEE802委员会成立于1980年2月 它的任务是制定局域网的国际标准 802委员会目前有12个分委员会 它们研究的内容如下 802 1局域网概述 体系结构 网络管理和性能测量等 802 2逻辑链路控制协议 802 3总线网介质访问控制协议CSMA CD及物理层技术规范 802 4令牌总线网介质访问控制协议及其物理层技术规范 802 5令牌环网介质访问控制协议及其物理层技术规范 802 6城域网介质访问控制协议DQDB及其物理层技术规范 802 7宽带技术咨询组 为其他分委员会提供宽带网络技术的建议 802 8光纤技术咨询组 为其他分委员会提供光纤网络技术的建议 802 9综合话音 数据的局域网 IVDLAN 介质访问控制协议及其物理层技术规范 802 10局域网安全技术标准 802 11无线局域网的介质访问控制协议及其物理层技术规范 802 12100Mb s高速以太网按需优先的介质访问控制协议100VG AnyLAN 1 2 6局域网的管理模式 1 对等网 Peer to Peer 2 客户机 服务器网 C S 1 2 7虚拟局域网 1 VLAN的概念VLAN是一个在物理网络上根据用途 工作组 应用等来逻辑划分的局域网络 是一个广播域 与用户的物理位置没有关系 VLAN中的网络用户是通过局域网交换机来通信的 一个VLAN中的成员看不到另一个VLAN中的成员 2 VLAN的特征同一个VLAN中的所有成员共同拥有一个VLANID 组成一个虚拟局域网络 同一个VLAN中的成员均能收到同一个VLAN中的其他成员发来的广播包 但收不到其他VLAN中成员发来的广播包 不同VLAN成员之间不可直接通信 需要通过路由支持才能通信 而同一VLAN中的成员通过VLAN交换机可以直接通信 不需路由支持 3 VLAN的特点VLAN的特点是 控制通信活动 隔离广播数据顺化网络管理 便于工作组优化组合 VLAN中的成员只要拥有一个VLANID就可以不受物理位置的限制 随意移动工作站的位置 增加网络的安全性 VLAN交换机就是一道道屏风 只有具备VLAN成员资格的分组数据才能通过 这比用计算机服务器做防火墙要安全得多 网络带宽得到充分利用 网络性能大大提高 4 VLAN的分类VLAN通常分为两类 交换式以太网VLAN和ATMVLAN 从技术角度来讲 VLAN既可以在交换式以太网中实现 也可以在ATM骨干网中实现 比较起来 在ATM环境中实现VLAN技术相对要困难些 5 VLAN实现原理当VLAN交换机从工作站接收到数据后 会对数据的部分内容进行检查 并与一个VLAN配置数据库 该数据库含有静态配置的或者动态学习而得到的MAC地址等信息 中的内容进行比较后 确定数据去向 如果数据要发往一个VLAN设备 VLAN aware 一个标记 Tag 或者VLAN标识就被加到这个数据上 根据VLAN标识和目的地址 VLAN交换机就可以将该数据转发到同一VLAN上适当的目的地 如果数据发往非VLAN设备 VLAN unaware 则VLAN交换机发送不带VLAN标识的数据 1 3网络工程基础概述 1 工程的含义及特点简单地讲 工程是指按计划进行的工作 1 工程要有非常明确的目标 这在工程开始之前就要确定 在工程进行中不能轻易更改 2 工程要有详细的规划 规划一般分为不同的层次 有的比较概括 如总体规划 有的非常具体 如实施方案 3 工程要有正规的依据 例如国际标准 国家标准 军队标准 行业标准或是地方标准 4 工程要有完备的技术文档 例如可行性论证报告 总体技术方案 总体设计方案 实施方案以及各子系统 模块 的相关文档 5 工程要有法定的或固定的责任人 并有完善的组织实施机构 如项目经理 或承包商 或领导小组 或指挥部等 6 工程要有可行的实施计划和方法 7 工程要有客观的监理和验收标准 2 计算机网络工程的含义及特点 1 计算机网络工程的含义计算机网络工程是为达到一定的目标 根据相关的规范 通过详细地规划 按照可行的方案 将计算机网络的技术 系统 管理 高效地集成到一起的工程 2 计算机网络工程涉及的要素1 工程设计人员要全面了解计算机网络的原理 技术 系统 协议 安全 系统布线的基本知识 发展现状 发展趋势 2 总体设计人员要熟练掌握网络规划与设计的步骤 要点 流程 案例 技术设备选型以及发展方向 3 工程主管人员要懂得网络工程的组织实施过程 能把握住网络工程的方案评审 监理 验收等关键环节 4 工程开发人员要掌握网络应用开发技术 网站web技术 信息发布技术 安全防御技术 5 工程竣工之后 网络管理人员使用网管工具对网络实施有效地管理维护 使网络工程发挥应有的效益 1 3 2网络工程的工作内容 1 网络规划的任务和工作 确定网络的规模环境分析业务需求分析管理需求分析安全性需求分析网络拓扑结构分析与外部网络的互联网络扩展性分析 2 网络工程的组织工程甲方工程乙方工程监理方3 网络工程实施工程任务与实施方案工程实施要点工程监理的实施 硬件系统选型 网络服务器设备与选型网络互联设备与选型网络服务器系统与选型 网络安全系统与选型网络管理系统与选型数据库系统与选型数据备份系统与选型Web服务器系统与选型软件系统选型 图1 11硬件软件系统选型的工作内容 2 网络工程的具体工作范围 1 确定用户需要一个多大容量的服务器 并估算该部门有多少兆字节的信息量 来确定服务器 2 确定网络操作系统 3 确定网络服务软件 如E Mail等 4 了解地理布局 用户数量及其位置 任何两个用户之间的最大距离 在同一楼内 用户之间的从属关系 楼与楼之间布线走向 楼层内布线走向 有什么特殊要求或限制 交换机 或HUB 供电问题与解决方式 对工程施工的材料要有所要求 5 了解用户设备类型 要确定用户有多少 目前个人计算机有多少台 将来最终配置会有多少个人计算机 还需要配些什么设备以及数量等问题 6 了解网络服务范围 数据库 应用程序共享程度 文件的传送存取 用户设备之间的逻辑连接 网络互联 电子邮件 多媒体服务要求程度 是否有电子商务的需求等 7 通信类型 数字信号 视频信号 语音信号 电话信号 8 网络拓扑结构 选用星型结构或总线结构或其他 9 网络工程经费投资 设备投资 软件 硬件 网络工程材料费用投资 网络工程施工费用投资 安装 测试费用投资 培训与运行费用投资 维护费用投资 对网络工程进行分析和设计 一般应注意以下几点 1 选用成熟的产品 选用成熟的产品的优点有 减少开发时间 用户能够得到长期的支持 价格便宜 有完备的技术资料 2 选择厂家与施工单位 制定出功能需求说明书 供厂家 施工单位用 厂家 施工单位投标竞选 评议标书 投标单位进行答辩 签定合同 保证售后和施工后的服务支持 3 建网时须解决的问题 网络系统使用什么样的软件 网络应用的重点是什么 办公自动化 文件传输 电子邮件等 与Internet有什么联系 要根据业务需求来选择一个能够符合你业务需求的软件和网络体系 做好网络规划 网络的用户个数 用户分布状态如何 各业务部门与网络之间的关系要如何规划 设备需求分析 信息安全性考虑 信息的备份系统 信息保密系统 计算机病毒的防范 网络管理 网络规划 在进行网络规划时 必须依照原先确定的目标 作出决定 网络系统和硬件结构的评估和选择 网络操作系统的评估与选择 网络应用软件的评估与选择 安装设计 在完成规划工作后 要考虑安装设计 综合使用网络用户的业务和环境位置 进行初步的布线结构设计 招标 施工和验收 它的技术力量如何 它的背景有什么 指技术支持 做过什么工程 有必要的话要进行实地考察 服务质量如何 包括维护服务 价格问题 价格问题不是决定一切的因素 主要取决于价格 质量比的问题 一个高素质的厂家当然要比名声小的厂家要价高 应允许高出10 15 厂家在理论研究和应用方面具有什么样的特色 如果选择素质不高的厂家将会给工程带来隐患 网络的使用和教育培训 网络系统建立后 首要任务是使用 一个网络系统建设成功与否 主要看用户的使用情况 使用首先又是教育培训 培训一般分为4种情况 管理阶层的培训 领导层 管理人员的培训 网络软件开发人员的培训 一般用户的培训 在进行计算机网络设计时 要做好下述工作 请教资深的专家 1 工程甲方组织网络专家进行计算机网络工程的可行性论证编制标书 组织招投标工程监督2 工程乙方编制投标书签订工程合同进行用户需求调查进行规划设计制订实施计划产品选型系统集成合同规定的其他工作 1 3 3网络工程组织 3 工程监理方 1 组织结构工程监理方的人员组织包括总监理工程师 监理工程师 监理人员等 2 具体工作网络工程监理方的具体工作包括以下几个方面 帮助用户做好需求分析 帮