网络设计与项目管理基础教学PPT

1、1 网络工程 任课教师：杨扬 参考书目：网络工程设计与系统集成 （杨威） 网络系统集成与工程设计 （杨卫东） computer networks （ andrew s. tanenbaum） 网络设计与项目管理基础网络设计与项目管理基础 2.1网络工程需求分析网络工程需求分析 磨刀不误砍柴工细致的需求分析，能有 效的提高网络实施效率。 大总管统揽全局项目经理的“职责” 好性不如烂笔头需求调查文档记录、用 户调查、市场调研、网络需求规格、网络工程 方案内容 2021-5-93 网络工程设计网络工程设计 （1）基于网桥的崩塌式网络结构（）基于网桥的崩塌式网络结构（collapsed backbon

2、e network) 组成：网络中心与各楼宇之间用网桥连接，楼内主机用组成：网络中心与各楼宇之间用网桥连接，楼内主机用hub汇接，汇接， 路由器既用于路由器既用于ip地址解析，同时作为园区网对外连接的边界；地址解析，同时作为园区网对外连接的边界； 拓扑：星型结构；拓扑：星型结构； 特点：平面型二级网络结构，全网是一个广播域，集中式访问控制特点：平面型二级网络结构，全网是一个广播域，集中式访问控制 （由路由器承担）；（由路由器承担）； 问题：问题： 广播风暴严重；广播风暴严重； 任两任两ip子网中间通信都必须经过唯一的第三层设备路由器，子网中间通信都必须经过唯一的第三层设备路由器， 路由器负担重

3、；路由器负担重； 访问控制唯一依靠路由器，控制能力差。访问控制唯一依靠路由器，控制能力差。 网络中心网络中心 楼宇楼宇 网桥网桥/fddi环环 网桥网桥 集线器集线器 路由器路由器 internet 网桥网桥网桥网桥 4 园区网络结构 组成：网络中心与各楼宇之间用路由器连接，楼内主机用组成：网络中心与各楼宇之间用路由器连接，楼内主机用hub汇接；汇接； 拓扑：星型拓扑：星型 特点：分层网络结构，多个广播域，无广播风暴；特点：分层网络结构，多个广播域，无广播风暴； 分布式访问控制，控制能力强；分布式访问控制，控制能力强； 问题：问题： 路由器延时大，数据交换能力稍弱；路由器延时大，数据交换能力稍

4、弱； 投资大。投资大。 网络中心网络中心 楼宇楼宇 集线器集线器 路由器路由器 internet 路由器路由器路由器路由器路由器路由器 5 2、交换式网络结构、交换式网络结构 （1）用第二层交换机组成的网络结构）用第二层交换机组成的网络结构 用交换机替代网桥，尽管交换机的性能高于网桥，仍然是一崩塌式网络结构，用交换机替代网桥，尽管交换机的性能高于网桥，仍然是一崩塌式网络结构， 崩塌式网络固有的问题依旧存在。崩塌式网络固有的问题依旧存在。 网络中心网络中心 楼宇楼宇 集线器集线器 交换机交换机 internet 交换机交换机 交换机交换机 交换机交换机 路由器路由器 6 第三层交换机出现后园区网

5、结第三层交换机出现后园区网结 构有了很大发展：构有了很大发展： 摆脱了崩塌式网络的局摆脱了崩塌式网络的局 限，性能有了很大提高；限，性能有了很大提高； ip ip地址解析和访问控制趋地址解析和访问控制趋 向分布化；向分布化； 网络结构分为网络结构分为3 3个层次：个层次： 核心层核心层 提供可靠、高速的通信链提供可靠、高速的通信链 路；路； 汇接层（分布层）汇接层（分布层） 接入设备汇聚，实现分布接入设备汇聚，实现分布 路由解析和访问控制；路由解析和访问控制； 接入层接入层 支持用户主机接入。支持用户主机接入。 核心层 汇接层 接入层 7 网络层次结构 在网络中心和汇接点配备第三层交换机，引入

6、汇接点减少了全星型结构在网络中心和汇接点配备第三层交换机，引入汇接点减少了全星型结构 时的光纤投入和核心交换机端口数量，增强了时的光纤投入和核心交换机端口数量，增强了ip解析和访问控制能力；解析和访问控制能力； 园区内园区内ip路由解析和边界路由功能分离，提高了出入口性能；路由解析和边界路由功能分离，提高了出入口性能； 网络中心网络中心 汇接点汇接点 l3核心交换机核心交换机 internet l3交换机交换机l3交换机交换机l3交换机交换机 楼宇楼宇 边界路由器边界路由器 楼层楼层 接入层接入层 汇接层汇接层 核心层核心层 8 园区网络结构 （3）第三层交换到楼宇 网络中心网络中心 汇接点汇

7、接点 l3核心交换机核心交换机 internet 低端第三层交换机的出现推动了第三层交换到楼宇，将访问控制推向贴低端第三层交换机的出现推动了第三层交换到楼宇，将访问控制推向贴 近用户接入的地方，进一步增强访问控制能力；近用户接入的地方，进一步增强访问控制能力； 缩小广播域，提高了网络性能。缩小广播域，提高了网络性能。 l3交换机交换机 l3交换机交换机l3交换机交换机 楼宇楼宇 边界路由器边界路由器 楼层楼层 l3交换机交换机 l2交换机交换机 l3交换机交换机 sisi sisi 网络结构和可靠性 小规模校园网小规模校园网 单一核心交换机单一核心交换机 树型结构，节点处是树型结构，节点处是

8、单一故障点。单一故障点。 汇接点交换机间汇接点交换机间 增加一互连线路，增加一互连线路， 代价不大，但可代价不大，但可 靠将有很大改善靠将有很大改善。 sisi sisi 小规模校园网小规模校园网 单一核心交换机单一核心交换机 10 sisisisisisi sisisisisisi 网络结构和可靠性网络结构和可靠性 双核心交换机双核心交换机+汇汇 接点冗余上行链路接点冗余上行链路 网状或环型主干交换机网状或环型主干交换机 +汇接点冗余上行链路汇接点冗余上行链路 中规模中规模 校园网校园网 大型大型 校园网校园网 汇接交换机双汇接交换机双 上行链路均接上行链路均接 入主干交换机入主干交换机 不

9、如形成网状不如形成网状 连接，一般主连接，一般主 干交换机端口干交换机端口 较贵，且可扩较贵，且可扩 展性也差。展性也差。 sisisisisisi sisisisisisi 主干交换机主干交换机 和汇接点交和汇接点交 均采用网状均采用网状 或环型连接。或环型连接。 11 多校区网络互连结构和可靠性 校区1 校区2 校区3 校区间网状互连形成核心层；校区间网状互连形成核心层； 每个校区具有相对独立且有冗余路由的汇接层每个校区具有相对独立且有冗余路由的汇接层; 核心层和汇接层无单链路故障点，但每个校区核心交换机是单一故障点。核心层和汇接层无单链路故障点，但每个校区核心交换机是单一故障点。 消除校

10、区间的单一故障点方法消除校区间的单一故障点方法1 校区1 校区2 校区3 每个校区配置两台核心交换机，以消除校区间每个校区配置两台核心交换机，以消除校区间 的单一故障点；的单一故障点； 主要问题是核心交换机较昂贵，代价太大。主要问题是核心交换机较昂贵，代价太大。 多校区网络互连结构和可靠性 13 校区1 校区2 校区3 从每个校区的一个汇接点连接一个相邻校区从每个校区的一个汇接点连接一个相邻校区 的核心交换机；的核心交换机； 路由配置使得数据包主要走校区间的主干线，路由配置使得数据包主要走校区间的主干线， 仅出现故障时才由部分辅助干线全力支撑。仅出现故障时才由部分辅助干线全力支撑。 消除校区间

11、的单一故障点方法消除校区间的单一故障点方法2 多校区网络互连结构和可靠性 14 校区1 校区2 校区3 确保任一个校区的核心交换机故障或任一条线确保任一个校区的核心交换机故障或任一条线 路故障时，网络核心层和汇接层仍是连通的；路故障时，网络核心层和汇接层仍是连通的； 硬件设备的代价小。硬件设备的代价小。 消除校区间的单一故障点方法消除校区间的单一故障点方法2 多校区网络互连结构和可靠性 网络工程设计基础网络工程设计基础 高效的扁平结构（图高效的扁平结构（图2.5） 有线与无线融合（图有线与无线融合（图2.6） 服务器部署位置（图服务器部署位置（图2.7） 用户a 路由器路由器 用户b 无线传输

12、 2.2.5安全管理思想 n网络安全前期防范网络安全前期防范 “木桶原理” n网络安全在线保护网络安全在线保护有效防护、实时监测、 快速恢复 n网络安全有效性与实用性网络安全有效性与实用性找到那个“平衡 点” n网络安全等级划分与管理网络安全等级划分与管理 “该去哪去哪， 能去哪就去哪” 17 应用服务器应用服务器 网络中心网络中心 l3/l4交换机交换机 网络边界结构和可靠性 核心交换机核心交换机 边界路由器边界路由器 单一故障点单一故障点 边界结构仅影响对外连接的可靠性；边界结构仅影响对外连接的可靠性； 路由器和路由器接入的核心交换机是两个单一故障点。路由器和路由器接入的核心交换机是两个单

13、一故障点。 18 应用服务器应用服务器 网络中心网络中心 l3/l4交换机交换机 网络边界结构和可靠性 核心交换机核心交换机 边界路由器边界路由器 单一故障点 路由器分接两个核心交换机，两条链路带宽可以是对称的，路由器分接两个核心交换机，两条链路带宽可以是对称的， 也可以是非对称的；也可以是非对称的； 路由器最好与两个不同校区的核心交换机连接；路由器最好与两个不同校区的核心交换机连接； 边界路由器是单一故障点，性能不太高的边界路由器在网边界路由器是单一故障点，性能不太高的边界路由器在网 上病毒泛滥时极易崩溃。上病毒泛滥时极易崩溃。 2021-5-919 网络边界结构和可靠性 边界路由器边界路由

14、器 双边界路由器通过两个双边界路由器通过两个l2交换机连接校园网的两个核心交换机；交换机连接校园网的两个核心交换机； 边界路由器可采用中等性能的边界路由器可采用中等性能的l3交换机；交换机； 对外只接一个网络时，总会存在一个单一故障点。对外只接一个网络时，总会存在一个单一故障点。 校区校区/ /楼宇楼宇1 1 核心交换机核心交换机 校区校区/ /楼宇楼宇2 2 核心交换机核心交换机 对对 外外 服服 务务 器器 边界路由器边界路由器 入入 侵侵 监监 测测 非军事区非军事区 dmz 外网外网2 外网外网1 对对 外外 访访 问问 控控 制制 点点 自学部分 n网络项目管理基础 n项目质量管理基

15、础 n项目成本及效益测算 综合布线系统综合布线系统 平时我们平时我们谈论的布线系统主要是指谈论的布线系统主要是指建筑物综合布建筑物综合布 线系统线系统pds。建筑物综合布线系统。建筑物综合布线系统pds是其它布线系统的是其它布线系统的 基础，它主要包括基础，它主要包括“语音和数据通信语音和数据通信”的布线系统，简的布线系统，简 称称“综合布线系统综合布线系统”。 是美国电话电报公司（是美国电话电报公司（at&t）贝尔实验室在）贝尔实验室在85年首年首 先推出的，并于先推出的，并于1986年通过美国电子工业协会（年通过美国电子工业协会（eia）和）和 通信工业协会（通信工业协会（tia）的认证，

16、于是很快得到世界范围内）的认证，于是很快得到世界范围内 的广泛认同，并在全球范围内推广。的广泛认同，并在全球范围内推广。 物理网络设计物理网络设计综合布线系统综合布线系统 n综合布线系统是一种跨学科、跨行业的系统工程，综合布线系统是一种跨学科、跨行业的系统工程， 能够支持综合型的应用。它使得线缆不再仅仅用能够支持综合型的应用。它使得线缆不再仅仅用 来连接网络设备，而是被看作一种重要的建筑实来连接网络设备，而是被看作一种重要的建筑实 体：线缆设备、线缆系统或建筑物布线体：线缆设备、线缆系统或建筑物布线 23 综合布线的优点综合布线的优点 n综合布线系统具有良好的综合性和兼容性综合布线系统具有良好

17、的综合性和兼容性 24 n 它集语音、数据、图像与监控等设备于一体，将多它集语音、数据、图像与监控等设备于一体，将多 种终端设备的插头、插座标准化，能满足不同厂商种终端设备的插头、插座标准化，能满足不同厂商 终端设备的需要，连接不同类型的设备，兼容不同终端设备的需要，连接不同类型的设备，兼容不同 的系统的系统 n 综合布线系统适用性强、便于扩展、使用灵活综合布线系统适用性强、便于扩展、使用灵活 n 综合布线系统采用模块化设计，布线系统采用积木综合布线系统采用模块化设计，布线系统采用积木 式标准组件，易于扩充与重新配置式标准组件，易于扩充与重新配置 美国电话电报公司（at&t），at&t是最早进

18、入我国 的“结构化综合布线系统” 公司，在我国的市场占有 率最高。at&t公司在八十年代末完成新华社新办公 大楼的“结构化综合布线系统”工程（这是一个支持 多文种数据处理系统）； 美国（amp）公司，主要完成上海三和花园的“结构 化综合布线系统”工程； 美国西蒙（siemon）公司 “综合布线系统综合布线系统”的主要生产厂商：的主要生产厂商： 综合布线系统构成综合布线系统构成 综合布线系统国际标准综合布线系统国际标准iso/iec11801、北美地区、北美地区 标准标准eia/tia568a、eia/tia569欧洲地区标准欧洲地区标准 en50173 26 工作区子系统工作区子系统 水平布线

19、子系统水平布线子系统 垂直主干线子系统垂直主干线子系统 管理子系统管理子系统 设备间子系统设备间子系统 建筑群主干子系统建筑群主干子系统 工作区子系统工作区子系统 n工作区子系统是指从终端设备到信息插座的整个区域，即工作区子系统是指从终端设备到信息插座的整个区域，即 一个独立的需要设置终端设备的区域划分为一个工作区。一个独立的需要设置终端设备的区域划分为一个工作区。 工作区可支持电话机、数据终端、计算机、电视机、监视工作区可支持电话机、数据终端、计算机、电视机、监视 器以及传感器等终端设备。器以及传感器等终端设备。 工作区适配器的选用应符合下列要求：工作区适配器的选用应符合下列要求： 确定信息

20、插座的数量和类型、根据楼层平面图计算每层楼确定信息插座的数量和类型、根据楼层平面图计算每层楼 布线面积布线面积 估算估算i/o插座数量一般设计两种平面图供用户选择、确定插座数量一般设计两种平面图供用户选择、确定i/o 插座的类型插座的类型 28 29 工作区子系统工作区子系统 确定信息插座的数量和类型插座的数量：确定信息插座的数量和类型插座的数量： 基本型基本型9平方米一个信息插座（微机或电平方米一个信息插座（微机或电 话）。话）。 增强型增强型9平方米两个信息插座。平方米两个信息插座。 30 水平子系统水平子系统 n水平子系统由建筑物各层的接线间至各工作区信水平子系统由建筑物各层的接线间至各

21、工作区信 息插座之间所配置的线缆构成，根据用户需求可息插座之间所配置的线缆构成，根据用户需求可 以选用支持话音、数据、图象传输信号的双绞线以选用支持话音、数据、图象传输信号的双绞线 和光纤。和光纤。 31 水平子系统应根据下列要求进行设计：水平子系统应根据下列要求进行设计： n根据用户工程提出近期和远期的终端设备要求根据用户工程提出近期和远期的终端设备要求 n每层需要安装的信息插座数量及其位置每层需要安装的信息插座数量及其位置 n终端将来可能产生移动、修改和重新安装的详细终端将来可能产生移动、修改和重新安装的详细 情况情况 n一次性建设与分期建设的方案比较一次性建设与分期建设的方案比较 32

22、n直接埋管方式直接埋管方式对于线缆比较少的建筑物（老 的建筑物，“管道过线盒各个支管”），缺 点是穿线比较麻烦。 n先走线槽后走支管方式先走线槽后走支管方式金属线槽走吊顶，至 各房间后剔墙而下走支管，布线方便， 价格较贵。 n地面线槽方式地面线槽方式在地面垫层中埋线槽，每隔 48米安装一个过线盒或出线盒，与直接埋管方 式类似。 要考虑的原则 n容量不得超过线槽截面积的70% n非屏蔽双绞线弯曲半径至少为线缆外直径的4 倍，屏蔽线至少为6倍 n牵引拉力要均匀：1根为100n，2根为150n， 3根为200n n但最多不能超过400n！ 干线（垂直）子系统干线（垂直）子系统 设计要求设计要求 n干

23、线子系统由设备间子系统、管理子系统和水干线子系统由设备间子系统、管理子系统和水 平子系统的引入设备之间的相互连接线缆组成。平子系统的引入设备之间的相互连接线缆组成。 它是建筑物内的主馈线缆，用于楼层之间垂直它是建筑物内的主馈线缆，用于楼层之间垂直 （水平）干线线缆的统称（水平）干线线缆的统称 干线子系统布线的拓扑结构干线子系统布线的拓扑结构 n主要有星型、总线型、环型、树状型等主要有星型、总线型、环型、树状型等 35 垂直干线子系统设计步骤垂直干线子系统设计步骤 n确定干线子系统规模确定干线子系统规模 n确定每层楼的干线确定每层楼的干线 n确定整座楼的干线确定整座楼的干线 n确定楼层配线间至设

24、备间的垂直干线线缆确定楼层配线间至设备间的垂直干线线缆 路由路由 n确定单层平面到设备间的水平主干线线缆确定单层平面到设备间的水平主干线线缆 路由路由 线缆管道法线缆管道法专用管道。专用管道。 线缆井法线缆井法建楼时已做设计。建楼时已做设计。 管道井法管道井法利用已有的管道或竖井（通风利用已有的管道或竖井（通风 井或强电井）。井或强电井）。 托架法托架法架设专用的托架走线。架设专用的托架走线。 37 设备间子系统设备间子系统 n设备间是在每一幢大楼的适当地方安装进出线设备间是在每一幢大楼的适当地方安装进出线 设备和主配线架。并进行布线管理和维护的场设备和主配线架。并进行布线管理和维护的场 所。

25、由建筑物进线设备，如语音、数据、图像所。由建筑物进线设备，如语音、数据、图像 等各种设备及其保安配线设备和主配线架等组等各种设备及其保安配线设备和主配线架等组 成成 n位置及大小应根据进出线设备的数量、规模、位置及大小应根据进出线设备的数量、规模、 最佳管理等因素，择优选取最佳管理等因素，择优选取 38 39 设备间设备方法设备间设备方法 n设备间位置设备间位置 n设备间的使用面积设备间的使用面积 n建筑结构建筑结构 n设备间的环境条件设备间的环境条件 n安全分类安全分类 n结构防火结构防火 n内部装修内部装修 n火灾报警及灭火设施火灾报警及灭火设施 40 建筑群子系统建筑群子系统 n建筑群子

26、系统是指由两个以上的建筑物的电话、建筑群子系统是指由两个以上的建筑物的电话、 数据、电视系统等组成的一个建筑群综合布线系数据、电视系统等组成的一个建筑群综合布线系 统，由连接各建筑物之间的缆线组成建筑物子系统，由连接各建筑物之间的缆线组成建筑物子系 统。统。 n这部份的布线方法可以采用架空法、直埋法、底这部份的布线方法可以采用架空法、直埋法、底 下管道法等。下管道法等。 41 注意：注意： n了解敷设现场了解敷设现场 n确定线缆系统的一般参数确定线缆系统的一般参数 n确定建筑物的线缆入口确定建筑物的线缆入口 n确定明显障碍物的位置确定明显障碍物的位置 n确定主线缆路由和另选线缆路由确定主线缆路

27、由和另选线缆路由 n选择所需要线缆类型和规格选择所需要线缆类型和规格 n确定每种选择方案所需的劳务费确定每种选择方案所需的劳务费 n确定每种选择方案所需的材料成本确定每种选择方案所需的材料成本 n选择最经济、最实用的设计方案选择最经济、最实用的设计方案 42 线缆布线方案线缆布线方案 n架空线缆架空线缆 通常只用于有现成电线杆，而且线缆的走线通常只用于有现成电线杆，而且线缆的走线 方式不是主要考虑的场合。方式不是主要考虑的场合。（离最近的建筑物不（离最近的建筑物不 得少于得少于30m) 43 防护及接地防护及接地 需采取防护的情形需采取防护的情形 在大楼内部存在下列的干扰源，且不能保持安全在大楼内部存在下列的干扰源，且不能保持安全 间隔时：间隔时： n配电箱和配电网产生的高频干扰配电箱和配电网产生的高频干扰 n大功率电机电火花产生的谐波干扰大功率电机电火花产生的谐波干扰 n荧光灯管，电子启动器荧光灯管，电子启动器 n电源开关电源开关 n电话网的振铃电流电话网的振铃电流 n信息处理设备产生的周期性脉冲信息处理设备产生的周期性脉冲 在大楼存在下列的干扰源，且处于