计算机三级-3.2第2章

第2章中小型网络系统总体规划与设计方法考点1路由器技术指标考点2网络系统分层设计（上下级之比、核心层设计）考点3交换机技术指标总带宽计算方法考点4网络服务器性能（系统高可用性）211基于网络的信息系统基本结构211基于网络的信息系统基本结构网络运行环境是指保障网络系统安全、可靠与正常运行所必需的基本设施与设备条件。它主要包括机房与电源两个部分。网络系统支持信息系统的网络包括网络传输基础设施、网络设备两部分。网络操作系统网络应用软件开发与运行环境。包括网络数据库管理系统和网络软件开发工具。网络管理与网络安全系统212网络系统组建工程的阶段划分P30图22213网络需求调研与系统设计的基本原则从充分调查入手，充分理解用户业务活动和用户信息需求；在调查、分析的基础上，在充分考虑需求与约束的前提下，对网络系统组建与信息系统开发进行可行性论证；运用系统的观念，完成网络工程技术方案的规划和设计；根据工程时间要求，将网络系统组建分为设计、论证、实施、验收、用户培训、维护等阶段；强调各阶段文档资料的完整性与规范性。221实训任务一网络用户调查与网络工程需求分析（P3134）一、网络用户调查网络用户调查、网络应用需求调查二、网络结点地理位置分布情况建筑物内部结构情况调查、建筑物群情况调查三、应用概要分析四、网络需求详细分析（08上）网络需求详细分析主要包括网络总体需求分析、综合布线需求分析、网络可用性与可靠性分析、网络安全性分析，以及网络工程造价估算。【2008年4月】在网络需求详细分析中除包括网络总体需求分析、综合布线需求分析、网络可用性与可靠性分析、网络安全性需求分析，还需要做的工作是（）A、网络工程造价估算B、网络工程进度安排C、网络硬件设备选型D、网络带宽接入需求分析答案A（P33）222实训任务二网络总体设计基本方法（P3436）一、网络工程设计总体目标与设计原则二、网络结构与拓扑构型设计方法大型和中型的网络结构必须采用分层的设计思想，这是解决网络系统规模、结构和技术的复杂性的最有效方法。图23是否需要分成3层组建的经验数据是如果结点数为2505000个，一般需要按3层结构来设计；如果结点为100500个，可以不必设计接入层网络，结点直接通过汇聚层的路由器或交换机接入；如果结点数为5250个，也可以不设计接入层网络与汇聚层网络。三、核心层网络结构设计核心层网络是整个网络系统的主干部分，应该是设计与建设的重点。统计表明，核心层网络一般要承担整个网络流量的4060。目前应用于核心层网络是主要技术标准是GE/10GE，核心设备是高性能交换路由器，连接核心路由器的是具有冗余链路的光纤。三、核心层网络结构设计（12上，12下）图A是采取链路冗余的办法直接连接两台核心路由器，图B是采用专用服务器交换机，同时采用链路冗余的办法，间接地连接到两台核心路由器。方案A的优点是直接利用了核心路由器的带宽，但是占用比较多的核心路由器端口，而高端路由器端口价格高，使得设备成本上升；方案B在两台核心路由器之上再增加一台连接服务器集群的交换机，其优点是可以分担核心路由器的带宽，缺点是容易形成带宽瓶颈，并且存在单点故障的潜在危险。四、汇聚层与接入层网络结构设计汇聚层网络用于将分布在不同位置的子网连接到核心层网络，实现路由汇聚的功能。在一般规模的网络系统中，尤其是在一期工程是设计中，人们经常采用多个并行的GE/10GE交换机堆叠的方式来扩展端口密度，由一台交换机使用光端口通过光纤向上级联，将汇聚层与接入层合并成一层。接入层网络用于将终端用户计算机接入到网络之中。网络系统分层设计的另一个好处是可以方便地分配和规划带宽，有利于均衡负荷，提高网络效率。根据实际经验总结层次之间的上联带宽与下一级带宽之比一般控制在120。例如，如果一个接入交换机有24个10/100MBPS端口，那么上联带宽可以控制在（24100）20120MBPS,留有一个余量后,一般定为200MBPS。如果有10个规模相同的接入交换机，那么总的上联带宽可以选择2GBPS。（08上，09下）【2012年3月】下图是企业网中集群服务器接入核心层的两种方案。关于两种方案技术特点的描述中，错误的是（）A、两种方案均采取链路冗余的方法B、方案（A）较方案（B）的成本高C、方案（A）较（B）的可靠性低D、方案（B）较（A）易形成带宽瓶颈答案C（P33）【2012年9月】下图是大型企业核心层设计的两种方案。关于两种方案技术特点的描述中，错误的是（）A、两个核心路由器之间采取冗余链路的光纤连接B、核心层目前主要是GE/10GE网络C、方案（B）核心路由器的流量压力更大D、方案（B）易形成单点故障答案C（P33）32【2009年9月】一台交换机具有16个100/1000MBPS全双工下联端口，它的上联端口带宽至少应为（）A、08GBPSB、16GBPSC、24GBPSD、32GBPS答案A（P36）223实训任务三网络关键设备选型一、网络关键设备选型的基本原则（P37了解）产品系列与厂商的选择网络的可扩展性考虑网络技术先进性考虑二、路由器选型的依据1路由器的分类据路由器背板交换能力划分高端路由器高端核心路由器中端路由器或企业级路由器低端路由器交换能力大于40GBPS的称作高端路由器；背板交换能力低于40GBPS的称为中低端路由器。2路由器关键技术指标（08上,09上,09下,10上,11下）吞吐量吞吐量是指路由器的包转发能力。路由器的吞吐量涉及两个方面的内容端口吞吐量和整机吞吐量。路由器的包转发能力与路由器的端口数量、端口速率、包长度、包类型有关。背板能力背板是路由器的输入端与输出端之间的物理通道。传统的路由器采用的是共享背板的结构，高性能的路由器一般采用的是交换式结构。背板能力决定了路由器的吞吐量。丢包率丢包率是指在稳定的持续负荷下，由于包转发能力的限制而造成包丢失的概率。丢包率通常是衡量路由器超负荷工作时的性能指标之一。延时与延时抖动延时是指数据包的第一个比特进了路由器，到该帧的最后一个比特离开路由器所经历的时间，该时间间隔标志着路由器转发包的处理时间。延时与包长度、链路传输速率有关。延时对物理性能影响很大。高速路由器一般要求为1518B的IP包，延时要小于1MS。延时抖动是指延时的变化量。由于数据包对延时抖动要求不高，因此通常不把延时抖动作为衡量高速路由器的主要指标，但是语音、视频业务对延时抖动要求较高。突发处理能力突发处理能力是指以最小帧间隔发送数据包而不引起丢失的最大发送速率来衡量的。路由表容量路由器是通过路由表来决定包转发路径的。路由器的重要任务就是建立和维护一个与当前网络链路状态与结点状态相适应的路由表。BGP协议的路由器一般要存储数万条路由表项。服务质量路由器的服务质量主要表现在队列管理机制、端口硬件队列管理和支持QOS协议上。队列管理机制是指路由器的队列调度算法与拥塞管理机制。队列排队算法主要包括支持公平排队算法、支持加权公平排队算法、虚拟输出队列、拥塞控制、优先级管理等方面。端口硬件队列管理通常是由端口硬件来实现，每个队列的优先级由队列调度算法来控制。路由器应能支持区分服务（DIFFSERV）协议、资源预留（RSVP）与多协议标记交换（MPLS）协议。网管能力路由器的网管能力表现在网络管理员可以通过网络管理程序和通用的网络管理协议SNMPV2等，对网络资源进行集中的管理和操作，包括配置管理、记账管理、性能管理、故障管理与安全管理。网络管理粒度标志着路由器管理的精细程度。路由器网管能力可以管理到端口、网段、IP地址或MAC地址。可靠性与可用性路由器的可靠性与可用性表现在设备的冗余、热拔插组件、无故障工作时间、内部钟表精度等方面。路由器的冗余是为了保证设备的可靠性与可用性。路由器的冗余表现在接口冗余、电源冗余、系统板冗余、时钟板冗余、整机设备冗余等方面。冗余量的设计需要在设备的可靠性要求与投资成本之间取一个折中的方案。路由器需要24小时不间断的工作，因此需要在更换部件时不能停止工作。要求路由器部件的热插拔是为了保证路由器的可用性。典型的高端路由器的可靠性与可用性指标应该达到无故障连续工作时间（MTBF）大于10万个小时；系统故障恢复时间小于30分钟；系统具有自动保护切换功能，主备用切换时间小于50毫秒；SDH与ATM接口自动保护切换功能，切换时间小于50毫秒；主处理器、主存储器、交换矩阵、电源、总线管理器与网络管理接口等主要部件需要有热插拔冗余备份，线卡要求有备份，并提供远程测试诊断能力；路由器系统内不存在单故障点。【2008年9月】下列关于路由器技术指标的描述中，错误的是（）A、路由器的包转发能力与端口数量、端口速率、包长度和包类型有关B、高性能路由器一般采用共享背板的结构C、丢包率是衡量路由器超负荷工作的性能指标之一D、路由器的服务质量主要表现在队列管理机制与支持的QOS协议类型上答案B（P3739）【2009年9月】下列关于路由器技术指标的描述中，错误的是（）A、吞吐量是指路由器的包转发能力B、背板能力决定了路由器的吞吐量C、语音、视频业务对延时抖动要求较高D、突发处理能力是以最小帧间隔值来衡量的答案D（P3739）【2010年9月】下列关于典型的高端路由器可靠性与可用性指标的描述中，错误的是（）A、无故障连续工作时间大于1万小时B、系统故障恢复时间小于30分钟C、主备用系统切换时间小于50毫秒D、SDH接口自动保护切换时间小于50毫秒答案A（P3739）41三、交换机分类与主要技术指标（P3941）1交换机的分类2交换机主要的性能指标交换机主要的技术指标包括背板带宽、全双工端口的总带宽、帧转发速率、延时、交换方式。背板带宽背板是交换机输入端与输出的物理通道。背板带宽越宽，交换机数据处理能力就越快，数据包转发延时越小，性能越优越。全双工端口带宽重点掌握P40（08上,08下,09上,09下,10上,10下,11上,12上，13上）全双工端口带宽的计算方法是端口数端口速率2。例如，一种交换机具有48个10/1000BASETX端口与两个可扩展的1000BASEX端口，那么在交换机满配置的情况下，其全双工端口的总带宽为481002210002136GBPS。2交换机主要的性能指标帧转发速率机箱式交换机的扩张能力了解P40支持VLAN能力3交换机配置选择（了解P41）机架插槽数扩展槽数最大可堆叠数端口密度和端口类型最小/最大GE端口数支持的网络协议类型缓冲区大小MAC地址表大小可管理性设备冗余【2008年4月】一台交换机具有24个10/100MBPS全双工端口和2个1000MBPS全双工端口，如果所有端口都工作在全双工状态，那么该交换机总带宽应为（）A、44GBPSB、64GBPSC、68GBPSD、88GBPS答案D（P40）【2010年9月】一台交换机的总带宽为88GBPS,如果该交换机拥有两个全双工1000MBPS光端口，那么最多还可以提供的全双工10/100MBPS电端口的数量是（）A、12B、16C、24D、48答案C（P40）224实训任务四网络服务器选型一、网络服务器的分类网络服务器从应用的角度的分类文件服务器、数据库服务器、INTERNET通用服务器与应用服务器等。知识点1应用服务器的主要技术特点（12下）采用了浏览器/服务器（B/S）模式。传统的C/S结构的数据库服务器采用的是客户与服务器的2层结构，而应用服务器形成了3层的体系结构。2网络服务器从主机硬件角度的分类（P44）基于CISC处理器的INTEL结构（IA）的PC服务器具有RISC结构处理器的服务器小型服务器大型中型计算机和超级服务器都采用RISC结构处理器，操作系统采用UNIX。（11上）3按照网络应用规模分类（13上）基础级服务器1个CPU工作组级服务器12个CPU部门级服务器24个CPU，采用SMP技术企业级服务器48个CPU，采用SMP技术4服务器采用的相关技术（P4445）知识点1对称多处理（SMP）技术可以在多CPU结构的服务器中均衡负荷，提高系统工作效率。因此在多CPU结构的服务器中是否采用对称多处理技术是十分重要的一个指标。知识点2集群技术（11上、11下）集群CLUSTER技术是向一组独立的计算机提供高速通信线路，组成一个共享数据存储空间的服务器系统，提高了系统的数据处理能力。同时，如果一台主机出现故障，它所运行的程序将转移到其他主机，因此集群计算机技术可以大大提高服务器的可靠性、可用性和容灾能力。知识点3独立磁盘冗余阵列（RAID）技术在提高磁盘容量的基础上，通过改善并行读写能力，提高硬盘的存储能力和吞吐量。通过磁盘容错处理，提高系统的可靠性。知识点4热拔插功能（12上）热拔插功能允许用户在不切断电源的情况下，更换存在故障的硬盘、板卡等部件，从而提高系统对突发事件是应付能力。【2011年9月】当服务器组中一台主机出现故障，该主机上运行的程序将立即转移到组内其他主机。下列技术中能够实现上述需求的是（）A、RAIDB、CLUSTERC、RISCD、CISC答案B（P4445）【2012年3月】允许用户在不切断电源的情况下，更换存在故障的硬盘、电源或板卡等部件的功能是（）A、热插拔B、集群C、虚拟机D、RAID答案A（P4445）【2013年3月】下列关于服务器技术的描述中，错误的是（）A、服务器磁盘性能表现在磁盘存储容量与I/O速度B、集群系统中一台主机出现故障时不会影响系统的正常服务C、热插拔功能允许用户在不切断电源的情况下更换硬盘、板卡等D、企业级服务器采用对称多处理器（SMP）技术时，一般使用13个CPU答案D（P4445）42二、网络服务器性能网络服务器选型的重要依据是服务器的性能。服务器的性能主要表现在运算处理能力、磁盘存储能力、高可用性、数据吞吐能力、可管理性与可扩展性。1运算处理能力如果CPU1的主频为M1，CPU2的主频为M2，CPU1与CPU2采用相同的技术，M2M1，且M2M1200MHZ，则配置CPU2比配置CPU1服务器性能提高（M2M1）/M150,这就是CPU的50定律。2磁盘存储能力了解3系统的高可靠性P46（08下,09上,09下,10上,11上,11下,12下,13上）系统高可靠性可以描述为系统高可靠性MTBF/MTBFMRBR其中MTBF为平均无故障时间，MTBR为平均修复时间。如果系统高可靠性达到999，那么每年的停机时间88小时系统高可靠性达到9999,那么每年的停机时间53分钟系统高可靠性达到99999,那么每年的停机时间5分钟。【2010年9月】下列关于服务器技术的描述中，错误的是（