《计算机网络技术及应用》电子教案()

1、计算机网络技术及应用第10章 网络规划 与设计及集成 9/2/2022第10章 网络规划与设计及集成10.1 网络规划的策略与方法 10.2 网络设计的策略与方法 10.3 网络系统集成策略与方法 9/2/2022 没有一个高水平的网络规划，就谈不上多快好省地建立一个功能完善、安全可靠、性能先进的网络系统。现实里由于网络规划不善，导致多年建立的网络多年迟迟不能正常运作，轻者网络发挥不了作用，重者完全不能用，给国家和单位造成了极大的损失。 10.1.1 网络规划的任务与意义 10.1.2 网络规划的基本策略 10.1.3 网络规划的基本方法 10.1.4 网络规划的技术文档 10.1 网络规划的

2、策略与方法 一个好的网络规划是您赢的开始！10.1.1 网络规划的任务与意义 网络规划的任务就是为即将建立的网络系统提出一套完整的设想和方案，就网络的体系、规模、功能、设备做出全面科学的论证，并对建立网络系统所需的人力、财力和物力投入等做出一个总体的计划。经验表明，一个好的网络规划的意义在于： 不但可保证网络系统能解决所需要解决的问题，而且可使网络系统发挥出更大的潜力，能扩大新的应用范围。 不但可保证网络系统具有完善的功能，而且还保证网络系统具有较高的可靠性和安全性。 不但可保证网络系统具有先进的技术支持，并具有足够的扩充能力和灵活的升级能力，使其先进性能保持最长的周期。 不但是保质保量按时完

3、成系统建立的直接保证，而且也是杜绝浪费、减少失误的第一道屏障。 不但为一个高质量、高水平的网络系统奠定了重要的基础，而且为未来网络的管理与维护、人员的培训与提高提供了足够的活动空间。10.1.2 网络规划的基本策略 如前所述，网络规划的任务，就是为即将建立的计算机网络系统提出一套完整的设想和方案。在网络规划的过程中，应遵循怎样的原则才能保证做出一个高水平的网络规划呢？一般情况下，总体上应把握以下原则： 第一，网络规划要有根有据，有条有理。 建立计算机网络系统是为了利用它更好地解决具体的实际问题，不是为了好听或好看。因此，建立计算机网络必须有一个正确和明确的目的，网络规划的一切都是为了达到这个目

4、的。因此，网络规划必须切合实际，最反对一味求全求新而好高骛远，超过了用户的承受能力。 第二，规划的网络要技术先进而且还应具有很好的稳定性和可靠性。 任何一个网络规划者都会毫不犹豫地使所要建立的计算机网络系统，具有最先进的技术和设备、最强大的功能，并达到最高的应用水平。可见，网络的先进性在网络规划中占有十分突出的位置。 第三，规划的网络要具有一定得灵活性和扩充性，即，不但要求网络功能完善，并且要着眼未来。 在网络规划中，对涉及网络应用的各个方面都要有周到的考虑。这也就意味着所规划的网络要具有强大而完善的功能。但是，随着网络用户的不断增加，应用的范围不断扩大，网络新技术层出不穷，网络的性能、能力和

5、技术水平都有不同程度地相对降低，如果因此而再建立一个新的网络系统显然是不现实的。 第四，所建设的网络硬具有良好的可管理性和安全性 没有管理的网络是一个不完整的网络。网络管理是计算机网络中非常重要的组成部分之一。具有良好可管理性的网络，使网管人员可借助先进的网管软件，方便地完成设备配置、状态监视、信息统计、流量分析、故障报警、诊断和排除等任务。当然，网络管理的目的不仅仅是监控网络工作状态，更重要的是使网络能够高效地运行。 第五，遵循国际标准，坚持开放性原则 网络的建设应遵循国际标准，采用大多数厂家支持的标准协议及标准接口，从而为异种机、异种操作系统的互连提供极大的便利和可能。因此，采用开放的标准

6、、采用开放的技术、采用开放的结构、采用开放的系统组件、采用开放的用户接口，为网络未来的发展提供保证。 第六，人才规划是网络规划的一个重要部分。 大量的实践经验表明，人才问题是一个网络系统能否高效运作的直接而重要的环节。在计算机网络界已经有人在大声疾呼：提高网络性能，教育比投资更重要！ 第七，超过了用户能力的网络规划是一个失败的网络规划。 一个具有先进技术和功能完善的网络系统意味着一个大的投资，即，将需要更多的资金和更高水平的网络管理人员。网络规划的任务就是要在先进的技术与设备和有限的经费之间找出一条最佳的可行方案。而资金问题常常是制约整个网络规划的核心，这个核心问题解决的先决条件是不能超过一个

7、量资金投入计划。 10.1.3 网络规划的基本方法 网络规划的任务实际上就是为解决用户的实际问题，建立一个怎样的计算机网络进行一个总体的策划。这个策划如何能对随后的网络设计有一个明确的指导作用，在网络规划所遵循的基本原则前提下，使将要架构的网络系统能够很好地完成用户对网络应用的需求。因此，制定一个优秀的网络规划，需要经历以下几个过程：1. 扎扎实实做好用户需求调查2. 对用户提出的问题进行技术化分析3. 充分调研做好三个考察4. 把总体设想具体化5. 估算网络的负荷和容量6. 网络经费概算7. 编写网络规划技术文档 1.扎扎实实做好用户需求调查 网络的建设都是为了解决用户实际问题对网络的要求。

8、网络建设的一切都要围绕如何满足用户的需求而进行。因此，网络规划的首要任务就是要扎扎实实地做好用户需求的调查，了解用户对网络应用的具体要求，通过对用户的这些要求进行科学的分析研究，制定网络建设的总体目标和分阶段建设目标。调查的结果是网络规划和设计的依据，也是网络规划和设计的归宿。经验表明，用户需求的前期调查工作做得越细，就越能把网络规划和设计方案做得更好，并能够把失误和问题减少到最小。 用户需求调查的方式和方法多种多样，但共同的目的只有一个，把用户的真正需求列举出来，以便分析归类，使网络和设计有一个基本的依据。用户需求调查一般有三种方式： 方法一：提问法。 方法二：用户自述法。 方法三：借鉴法。

9、 2.对用户提出的问题进行技术化分析 任何单位和机构要建立一个计算机网络系统，肯定都有自己的目的和要求，建立网络系统就是为了解决实际业务与管理中的困难问题。网络规划的核心就是围绕着如何保证所建立的网络系统能有效地解决用户提出的问题，网络规划也正是围绕此目的而开展工作的。没有明确的需要网络解决的问题，网络规划就无从做起。 提出问题是网络规划的开始，又是网络规划的归宿。网络规划与网络建立的过程，就是提出问题和解决问题的过程。 用户提出的问题是多种多样的，但一定要简单、明了、准确。对用户提出的问题要进行全面系统的研究和分类，为进一步对用户问题进行技术化分析打下良好的基础。由于用户的问题常常是由不懂计

10、算机网络或计算机的人员提出的，他们对网络的要求和建议都是非常具体的工作用语，网络规划的一个重要任务就是将用户的问题作技术化分析，从中找到用网络系统解决这些问题的途径方案或设想。 问题：总经理想要能随时掌握手下各个部门的工作计划、进度以及其它有关信息，如财务收支情况。 技术分析：需要一个文件服务器和一个可共享的网络化应用系统软件。 问题：各个部门之间要频繁进行数据交换和发布消息。 技术分析：最好能建立一个内部电子邮件系统。 问题：有一些部门距离总部较远，但也想把它们归入网络系统之中。技术分析：有一些部门距离总部较远，但也想把它们归入网络系统之中，即建立VPN。 问题：个别用户的办公地点经常改变，

11、办公大楼刚刚装修不宜重新打眼布线 技术分析：可采用无线局域网技术。 问题：网络中传输的数据不仅仅是一般的数据文件，还有图像和声音等。 技术分析：进一步确定图像和声音问题传送的通信量，看是否需要采用高速网络技术。问题：如何防止计算机病毒侵入网络系统？ 技术分析：可为每个客户机安装计算机防病软件，最好在内部网络建立病毒防范体系，如安装病毒防范策略中心服务器等。技术分析：配置网络打印服务器，利用软件对用户使用打印机加以限制。 问题：有一些计算机外设，如：打印机、绘图仪器、激光印字机等能使更多的人员使用，但又不能随便使用。 技术分析：系统要设计成多级容错系统。考虑采用磁盘镜像和双工技术。 问题：一旦网

12、络运转后，不能间断工作，且绝对不能有半点差错，可靠性要求很高。 技术分析：配备UPS不间断电源。 问题：经常断电。 3.充分调研做好三个考察 当所建网络要解决的问题确定之后，立即着手进行网络规划，并不是好主意。经验表明，这时应带着问题，化不多的时间和精力做一番有针对性的考察，将一定会获得意想不到的收获，这对网络的规划将会有很大的好处。 (1) 进行网络应用实地考察 (2) 进行技术性考察 (3) 进行必要的市场考察 3.充分调研做好三个考察 当所建网络要解决的问题确定之后，立即着手进行网络规划，并不是好主意。经验表明，这时应带着问题，化不多的时间和精力做一番有针对性的考察，将一定会获得意想不到

13、的收获，这对网络的规划将会有很大的好处。 (1) 进行网络应用实地考察 (2) 进行技术性考察 (3) 进行必要的市场考察 3.充分调研做好三个考察 当所建网络要解决的问题确定之后，立即着手进行网络规划，并不是好主意。经验表明，这时应带着问题，化不多的时间和精力做一番有针对性的考察，将一定会获得意想不到的收获，这对网络的规划将会有很大的好处。 (1) 进行网络应用实地考察 (2) 进行技术性考察 (3) 进行必要的市场考察 一旦网络的体系结构确定之后，就应开始对网络市场作一定的了解。即对所有相关的技术与设备的价格、质量以及售后服务作充分全面的了解、分析和比较。通过市场考察，一可做出准确的预算；

14、二可有准备地进行商务谈判；三可节约经费以免被骗。这里需提醒一点，市场调研的目的不仅仅是为了寻找最低价。对建立一个具有非常复杂技术的网络系统来说，除了质量和价格之外，完善的售后服务和强健的技术支持可能更加重要。 4.把总体设想具体化 在经过前面两个步骤之后，所要建立的计算机网络系统的概貌基本上已经形成，网络系统的规模和功能也已经确定。把总体设想具体化，须从以下几个方面开展工作： (1)网络的分布：确定网络总体规划的最基本问题； (2)网络的基本设备和类型； (3)网络的基本规模； (4)网络的基本功能和服务项目； 5. 估算网络的负荷和容量 (1) 网络负荷通信量的估算； (2) 网络容量的估计

15、 网络负荷的大小直接决定了网络系统设计的技术要求和设备性能的指标。因此，在明确了网络用户的数量以及用户的基本网络性业务行为后，还必须对未来网络系统的平均负荷和最大负荷做出一个粗略的估算网络的通信量的大小计算。 5. 估算网络的负荷和容量 (1) 网络负荷通信量的估算； (2) 网络容量的估计 网络容量是指在任何时间间隔，网络所能承担的通信量。网络容量是网络性能的一个重要参数，它直接与网络的响应时间相关。 对网络通信量估算和网络容量进行估算的意义在于，网络规划者只有在掌握了网络上将负担的通信量以及用户对网络的响应时间的要求后，才能有的放矢地选择网络的类型与网络配置，使之能更好地满足用户的要求。

16、6.网络经费概算 在基本确定了网络的规模档次之后，应及时地对网络的费用做一个全面的估算。在网络的费用估算中应注意两点： 第一，应事实求是。对各项费用要逐一落实，不可放大，也不可缩小。但应对市场的可能波动和不可预见事故留有余地。 第二，对网络所需的各项费用的估算要切实周到和全面。特别一提的是，应在网络规划的经费里把人才规划的实施经费预以充分考虑。 7.编写网络规划技术文档 为了使网络规划的工作更有条理性和系统性，要求必须把上述网络规划的工作归纳总结，编写出一个完整的有关网络规划的技术性文档。该文档的一般格式如下： 网络系统名； 网络要解决的问题； 问题的技术化分析； 网络系统要达到的目标； 网络

17、系统建立的指导思想； 网络的基本体系结构； 网络的费用概算。 在网络规划阶段，不要求拿出具体方案的细节。所以文档可写得要简明扼要，但要求准确和全面。该文档是下一步制订网络规划清单的主要依据。 从上述网络规划的过程可以看出，在网络规划期间的工作重点是提出问题，然后在技术和经费两个方面给出解决这些问题的可能性，并把各个问题的答案放到一个完整的网络系统中，由此得到网络费用的概算，最后编写出一个简明扼要的网络规划技术文档。 10.1.4 网络规划的技术文档 无论是网络规划，还是网络设计，都须采用现代系统工程方法来完成，因此，要求在网络规划的每一个阶段都要建立相应的技术文档。这些技术文档对网络设计和网络

18、的工程实施阶段都是必不可少的，也是未来网络维护的最重要的第一手原始资料。可见，建立网络规划清单具有十分重要的意义，网络规划以制定出网络规划清单而告一个段落。 网络规划技术文档主要包括两个最基本的文档：网络总体规划报告和网络规划清单。 网络总体规划报告一般会与网络设计技术文档同时起草。其实，这是不对的。网络总体规划报告应该早于网络设计方案出来，在网络总体规划中，会对网络建设提出了各方向性的意见，对网络的体系、拓扑结构、网络设备、服务器系统、安全体系以及网络的功能选择提出一些较明确的要求和设想，并提出一些在网络设计中应遵循的基本原则。随后的网络技术方案将按照总体规划的要求做出最佳的选择和论证。 网

19、络规划清单是网络规划者在技术上，对未来网络建设所需要的设备进行实地考察与调研的统计分析结果。显然这些网络规划清单是网络设计时所需要的第一手参考数据。网络规划清单的编写格式，一般来说根据规划者的习惯和要求来决定。 在圆满成了网络规划之后，并于用户方经过多方交流，并得到用户方的认可之后，方可开始对网络进行系统设计。网络设计的基本任务，就是把网络规划的项目逐一进行具体化。但网络设计并不是简单的意义上的网络规划的放大与充实，网络设计有其自己的设计原则和方法。网络设计是一种更高层次的创造性劳动。 10.2 现代计算机网络的设计 10.2.1 网络设计的策略与原则 网络规划为建立计算机网络系统提出了一套完

20、整的设想和方案。网络设计的任务将对网络规划做进一步的分析和论证，把网络规划的总体框架加以充实和具体化。即，根据网络规划所提出的网络系统建设的总体目标和用户的需求分析，对网络规划所策划的项目与系统加以确认，并对其细节进行具体的设计。不过，对网络系统进行基本设计和详细设计的过程中，应遵循以下原则：开放性原则 采用开放的标准、采用开放的技术、采用开放的结构、采用开放的系统组件、采用开放的用户接口，为网络未来的发展提供保证。实用性原则 设计结果应能满足用户对计算机网络建设的应用要求，如，在智能大厦的计算机网络系统，除了要满足基本数据通信功能之外，还要为大厦智能化设备管理、多媒体信息应用以及管理需求提供

21、服务。可靠性原则 计算机网络是信息系统应用所依赖的基础，因此计算机网络必须能够连续、稳定、可靠地运行，具有很高的MTBF（平均无故障时间）和很低的MTBR（平均无故障率），为此系统设计应尽量采取冗余设计，支持故障检测和恢复，具有很强的可管理性。 安全性原则 在现代网络环境下，没有安全保证的网络是不健全的网络系统，也不能成为可投入实用的网络系统。没有网络的安全，信息安全无从谈起。仅有安全措施是不够的，安全措施必须有效可信，并能够在多个层次上实现安全控制。 先进性原则 技术的先进性是网络系统具有高性能的重要保证，也是所设计的网络系统具有鲜明的时代特征和技术特点的网络设计必须坚持的最基本原则。网络技

22、术的先进性是确保未来建设的网络系统能够较长时期内不落后，并能够满足网络系统应用的需要。多业务支持原则 现代计算机网络已经不是单一的数据通信系统，多媒体的各种应用以及Internet业务都可能同时存在与该系统之上。多业务支持原则要求在所建立的网络系统平台上同时支持数据、语音和视频等业务的运行。可扩展性原则 可扩展性原则包括两个层面的意义：其一，是所建设的网络应该未来的扩展留有余地与接口；其二，在网络设计中要注意借用原有网络系统的可扩展能力，最大限度地保护已有的投资。 10.2.2 网络总体设计 网络的规划完成之后，开始对网络规划中所提出的各种技术规范、系统性能要求，以及网络设备选型与经费做进一步

23、的分析和研究，并根据用户提出的问题制订出一个明确的网络总体实施方案。这就是网络总体设计的任务。 网络总体设计将明确对以下问题： 网络采用的拓扑结构；网络采用的网络体系；网络服务器的类型和容量；网络用户连接设备和所支持的协议；网络通信的类型、通道数、通信容量，以及数据的传输速率等；网络的管理能力，包括网络管理的范围、管理的层次、管理的要求，以及网络控制的能力；网络的可靠性和安全性措施。 在上述问题明确之后，便可制定具体的网络系统实施的总体方案网络的物理结构和逻辑关系结构。一个完善的网络设计需要完成以下具体的设计： 网络结构设计网络边界设计网络应用设计网络服务器系统设计网络可靠性设计网络安全性设计

24、 网络总体设计的方案往往不止一个，每个方案之间的优劣都在伯仲之间，并没有明显的差异。但一个网络规划与总体设计方案的好坏，不能只看它的技术和功能的长短，关键还要看它的可靠性和解决实际问题的能力。10.2.3 网络结构设计 网络结构决定了网络内所有设备网络的连接方法和形式。不同的网络结构意味着不同的网络控制策略，即网络数据的传输与通信的有关协议和控制的方法。实际上，采用不同的网络结构，也意味着网络连接设备将后又很大差别。因此，无论在网络的规划或设计时都必须首先决定将采用哪一种网络结构，也就是说，选择网络结构是网络设计的第一步。 1.网络物理结构设计 2.网络逻辑结构设计 1.网络物理结构设计 网络

25、物理结构的设计，就是网络拓扑结构的选择。在网络设计时，具体采用哪一种网络拓扑结构，与连接网络所采用的传输介质以及对介质的访问控制方法密切相关。一般在选择网络的拓朴结构时，应对以下三个因素加以考虑：经济性、灵活性、可靠性。 然而，网络系统经过了近二十年的发展，除了主干网的结构外，几乎所有的网络的结构全部采用了星形拓扑和星型拓扑为基本结构的树形拓扑结构，尤其是现在所建设的所有内部网都是星型拓扑的局域网。 星形网络拓扑相对与其他网络拓扑结构比较，具有最多的优点、最佳的性能、最可靠的结构、最方便的管理。因此，现代网络设计已经省去了网络拓扑结构选型的过程，所有网络（内部网）清一色的是星型拓扑结构。网络设

26、备的选型和网络传输媒介选择都将也因此围绕着星形拓扑展开。 2.网络逻辑结构设计 按照上述网络设计的原则，针对用户对于网络系统的应用需求，按照现代网络设计的基本架构，计算机局域网均采用星型拓扑，并在逻辑上划分三个层面：核心层、汇聚层和接入层。 核心层 核心层也被称为网络主干，其主要目的是快速的转发数据，原则上，在这一层是不应涉及到有碍于快速交换的转发数据，也就是通常所说的核心层的最大特点是无阻塞转发。 汇聚层 有时也被称为分布层。它是接入层和核心层的分界点，提供了VLAN聚合、工作组接入、广播域或组播域定义、VLAN间路由、介质转换以及安全等功能和特性。 接入层 接入层是网络终端用户接入的部分，

27、在该层可通过过虑和访问列表提供对用户流量的更细致的控制，并提供交换带宽和二层VLAN划分。一般网络设计中，有关选用接入层设备一个重要的准则，就是低成本、高端口密度，同时提供上述管理功能。 实际上，在具体的网络规划与设计中，并不一定完全按照上述三个层次进行网络设计。对于一个小型局域网，仅采用12交换机便构成的整个网络，这时的交换机同时完成核心层、汇集层和接入层的全部功能；而对于一个中型计算机网络系统，为了减少网络带宽竞争，均设置一个核心交换机，形成网络的核心层。直接连接用户计算机的交换机通过高速通道与核心交换机连接，就构成了网络的汇集层，这时汇集层交换机同时完成了汇集层和接入层的全部功能，这种方

28、式的网络结构性能在绝大多数方面都是最好的。现代大多数的计算机内部网都是按照上述中型计算机局域网的要求架构的。 3.核心层设计及设备选型策略 对于计算机网络的核心层设备选择，建议采用大容量且具备智能的多层交换功能的交换机设备。根据现代网络技术的发展与产品特性，核心交换机设备应达到交换容量大于60G，充分满足数千个用户的网络需求，同时提供快速的智能处理过程。考虑到现代计算机网络的应用都不可缺少多媒体的网络应用，要求具有宽带实时业务的能力，这就要具有该核心交换机应为智能多层交换机，即，具有在第四层（传输层）基于TCP端口号进行大量精确的流量处理能力。 而传统的三层交换机只支持到IP第三层（网络层），

29、而无法对于需要多媒体实时业务的流进行精确的控制，而且从安全的实现上需要增加扩展开销，不利于核心网络高速交换的运行。因此，采用智能的核心交换系统是很有必要的，在提供高速交换的同时，可以对核心的主机的业务进行良好的控制，并且能够基于硬件提供安全保障。 4.汇聚层设计及设备选型策略 从网络的实际应用的角度看，汇聚交换机主要用于接入层交换机的集中并把业务网络需求快速送往核心网络交换机。如果在汇聚层只作简单的数据交换，使全网的大容量处理、广播抑制、拥塞管理、流控、整体安全等智能功能完全的依赖核心处理，这使核心网络集中实现模块化，这就违反网络设计的基本原则，对将来网络的扩容与升级都带来不利的影响。 根据网

30、络结构设计的基本原则，满足实际的网络应用需求，需要有一个拥有容量可扩展的智能交换机来充当汇聚层的网络设备。也就是采用可堆叠的多层交换设备，同时提供可与核心配合实现整体的智能功能2/3/4层的访问控制，并且对用户进行安全的认证，可以有策略的透传二层的业务信息。 另一方面，可在汇聚层合理的对网络各层的广播进行抑制，有效的减轻对核心层的不必要压力，以减少核心业务主机的数据包与广播包的碰撞产生的错误，这也是全方位提高网络的性能，更高效的利用网络带宽的一个必要手段。 5. 接入层设计及设备选型策略 根据不同的实际应用与业务需求，接入层交换机主要用于所有的信息点与用户终端的接入。因此在接入层，提倡使用简单

31、的二层线速交换机进行网络接入。 注意，当为汇聚层交换机配置较高的端口密度，可满足目前的基本应用，所以不再配置接入层设备！如果需要，可随时被接入设备加入到汇集层交换机上，也可继续扩展汇集层交换机的端口密度，满足不断增长的应用需求。 可用作网络接入层的交换机型号很多，可以这样说，目前所有品牌的主流交换机，不论是二层交换机还是具有管理功能的三层或二层半的交换机都可以作为接入层交换机。不过，为了能够更方便地对网络系统进行管理，接入层交换机最好应具有堆叠能力。这类交换机在各厂家的产品系列为3000或2000,如华为的3500和2600系列交换机以及CISCO的2900系列交换机等都是接入层交换机的高配置

32、选择。 不过，在现代计算机网络的层次结构设计里，当接入层管理点不是很多。且接入端口密度不是太大时，往往会把汇聚层与接入层合并，删除汇聚层，在接入层引进一台具有宽带上联功能的交换机与核心层交换机连接，其他接入层交换机与此交换机堆叠或级连，构成一个复合性接入层，不仅可减少投资，也提高了网络的性能。这种网络层次结构，在实际应用中非常普遍。 10.2.4 网络应用设计 网络应用设计，实际上也就是网络功能的设计。从一般意义上讲，网络应用设计是为网络规划所提供的应用及服务。但为了使网络的应用与服务能够良好运作，网络的安全与可靠性措施也是网络基本功能的一部分。不过，在网络设计的过程中，后者的网络基本功能是网

33、络规划设计者，根据网络的规模、性质、经费以及应用的目的进行全面系统的规划和设计，而前者的网络基本功能则是依据用户对网络的应用需求加以规划设计的。 从技术与应用的角度，网络的基本功能的规划设计，最终落实在了对用户进行需求调研后形成的调研报告中，该计算机网络系统建设的基本要求。下面是作者为某个省级国家机关的计算机网络规划设计时，提出的网络基本功能要求的一些主要内容： l、根据国家相应安全保密制度，整个网络分为内网和外网，内网主要提供内部办公与数据共享使用。要求外网能有效地与国内公用网、相关专用网、国际互联网互连，开发面向公众的服务。 2、在内网和外网分别架构网站，机关内网的网站服务于内部各种业务活

34、动，外网网站用于对外宣传和对外业务的联系与推广。 3、为了使机关内部具有一个更加可靠和高效的信息交流平台，需要在企业内部构建一个电子邮局。要求该邮局并能够与Internet公共邮局互联，并且对于用户是透明的。 4、为了实现企业全面信息化建设与无纸化办公和管理的需要，企业所有资源进行统一管理。为此，在内部网须建立相应的高性能的大容量的数据库系统和文件服务系统。 5、为了保证机关内部网的最大限度的安全，要求内部网与外网应物力隔离，而外部网络则要求在保证对外服务器安全的条件下，用户对Internet的访问要尽可能地通畅。 6、为了保证机关主业务的应用在内部网的高性能地可靠运行，建立一个独立的应用服务

35、器是必要的。 7、本网络的总体架构为主干要求是GB Ethernet（可平滑过渡10GB Ethernet），100M到桌面。这就是所谓的千兆主干，百兆桌面。 8、保证网络的可靠性、安全性、以适应网络应用的实时效应，数据安全和应急备份的要求，内网与外网实施物理隔离，建立有效的网络安防系统，建立有效的防火墙、IDS、防病毒等系统，入侵监视系统，利用授权、查验、审计阻止非法侵入。 9、局域网内部数据安全：服务器采用磁盘镜像技术，用磁带机系统对数据进行备份，可考虑采用数据库异地备份等措施。 10、实现网络的互连性、开放性和先进性。采用标准网络协议和国际、国内通用技术设备，不得采用私有协议阻碍与其他厂

36、商产品的互联。 11、充分考虑网络的可扩展性，以适应网络功能扩充，新技术应用和网络系统的升级。网络应支持TCPIP、SPXIPX、X25、Farme Realy等多种协议。 12、统一网管，所有网络设备支持SNMPV2或SNMPV3、RMON等协议。网管采用开放的软件平台，建立一整套完整的网络管理系统。 13、应满足子网与子网之间的安全互连与相关业务的往来，整个网络可按策略、协议、端口等要求划分安全子网。 14、本计算机网络系统的拓扑结构星型以太网结构，并支持全网VLAN管理。 15、软件系统包括网络操作系统、网管软件、数据库软件、内部网网站和对外门户网站以及办公自动化应用软件。 16、为了对

37、付网络内部可能发生的计算机病毒，现代计算机网络病毒防范与杀毒管理的技术发展趋势，是在局域网中设置一个网络病毒防范与管理中心，整个网络的计算机病毒防范策略管理与病毒防范规划以及监测，全部由该中心承担。 通过对以上网络规划所提出的网络功能基本要求，在网络的结构设计、可靠性设计、安全设计以及服务器系统设计时，都要一一加以对照给出答案。对与网络应用设计而言，就是为网络完成用户的应用需求所应建立的服务，提出应建立哪些服务器以及相应的软件系统。 以下是一个现代企业、机关或机构的计算机网络需要配置的网络应用服务器系统： Web服务器 邮件服务器 数据库服务器 业务与办公自动化应用服务器 病毒防范策略与管理服

38、务器 网络安全及身份认证服务器 Internet访问代理服务器 通信应用服务器 DNS服务器 VPN服务器 . 实际上，以上所有的服务器在一个计算机网络中并不都需要。完全要根据用户真实的要求和应用的环境以及投资预算等，进行规划和设计。脱离了实际需要的网络应用设计将一定是一个失败的网络应用设计！ 随着计算机网络技术应用的不断深入发展，人们对计算机网络的依赖已经无法改变。因此对网络的可靠性要求必将越来越高，网络的可靠性问题已经成为网络系统必须很好解决的首要问题，否则，一旦网络发生故障，将会造成巨大的经济损失和社会影响。据有关资料统计，美国大公司的网络系统故障率大约是 6，网络故障不但加剧了网络维护

39、成本的增长，并且由于网络故障每年造成的损失也是相当巨大的。10.2.5 网络的可靠性设计 我国的网络技术应用起步较晚，由于各种原因，在建设网络的过程中，考虑比较多的是网络的实用功能，即着重于网络基本的共享能力与通信能力的开发和应用，而对网络的可靠性问题考虑得一般都很有限，好一点的网络系统也只是充分利用了一些网络操作系统支持的服务器节点的容错能力，如磁盘双工、双机容错等，而对一个网络系统整体的可靠性设计问题仍然有不少的误区。以下从应用的角度，结合当前比较新的网络可靠性技术，介绍如何建立一个高可靠性的网络应用系统的基本策略和方法。 1.网络故障分析 网络系统是一个由众多计算机和网络设备，以及网络系

40、统软件构成的一个复杂的集成系统。网络的故障包括网络系统所有部分可能出现的故障，也就是说，网络系统中的每一个部分都是故障可能的“发生地”。网络故障可以是由于组成网络的各个部分本身的缺陷引起的，也可以是所设计的网络的系统结构的缺陷造成的。然而，要能找出对付故障的措施，首先必须弄清楚网络故障发生的现象和原因。 根据网络故障的部位，网络故障分为下面几类： 1.网络电缆故障 连接网络各个部分的是电缆，无论是光纤电缆、同轴电缆或双绞线，还是组合式布线系统，都有可能出现各种各样的故障。造成这类故障的主要问题有： (1)电缆线的电气指标达不到工程要求，信号衰减过度，引起网络的通信故障。 (2)由于电缆的连接不

41、良，如插头虚接、松落等，造成网络通信断路。 (3)电缆线受到外界侵蚀造成的老化，或受到过大机械力而造成的电缆损坏。 若损坏的电缆仅连接一个独立的网络设备，这类故障比较容易查找和定位，并且修复也比较简单；但如果损坏的电缆连接着多个网络设备，这类故障的诊断和定位将相当困难。 2.网络单元故障 网络单元故障，指由网络交换机、网络桥接器、网络路由器、网络中继器、网络多路复用器和网络控制器等网络单元故障造成的网络故障。由于网络上的各个单元担负着不同的重要任务，它们的故障往往造成整个网络的严重故障，甚至瘫痪。因此，网络单元的可靠性对于一个网络系统来说是至关重要的。 现在网络设计中普遍采用网络交换机，这一方

42、面确实减少了接线等其他故障，但交换机同其他网络单元一样，自身问题造成网络故障，对网络来说可能是致命的。交换机的故障一般出现在控制模块、电源部分以及接线插座等地方。对其他网络单元来说，各种针式结构的连线插座与插头都是容易出故障的地方，这类故障看起来简单，但危害却很大。 3. 网络部件故障 网络部件通常指网络适配器(网络接口板)，又称网卡。网卡故障也是网络经常出现的故障之一。对于一个大型网络，当网卡出现故障时，查找故障点往往就象大海捞针一样困难。若再加上网络单元的故障，使网络故障的检修相当艰难。 4. 通信线路故障 构成广域网的通信基础是专用通信线路或公共数据交换线路，通信线路的任何故障，都将迫使

43、广域网络不能正常工作。 5. 网络服务器故障 网络服务器是网络系统的中心，它的任何故障直接影响着整个网络系统的正常运作。服务器故障最常出现的部位有：硬盘控制卡、硬盘、服务器电源和主板。 6. 网络供电系统故障 网络供电系统的故障将使网络不得不停止运转。 7. 网络结构故障 由于网络结构设计上的缺陷或不合理所造成的故障，轻者将降低网络系统运作效率，重者将使网络系统瘫痪。 2.网络容错设计策略 到目前为止，还没有一种技术可完全消除网络故障，故一般采用多级容错的系统设计方法，来建立网络的可靠性系统结构。当网络出现故障时，网络的容错系统可确保网络继续正常运行。这种网络容错系统的建立，是当前对付网络故障

44、的基本对策和方法，它对于大中型网络是至关重要的，否则，频繁的网络故障将使网络无法正常运行，而且也将大大增加维护网络的费用。 网络容错系统通过多级容错技术加以实现，使网络具有一定的自我保护和自愈能力，当网络出现多种故障时，容错技术使网络仍能正常工作，损坏的部分无需立即修复或更换，这样就可使网络管理与维护人员可根据轻重缓急加以处理，从而减少了对网络管理技术人员的需求，降低维护网络的成本。 目前，网络容错系统主要是针对网络常见故障而采取的措施，并已经形成了一整套成熟的容错解决方案以及有效的技术和产品。容错的级别主要有： (1)第一级容错：电缆容错; (2)第二级容错：网络部件容错； (3)第三级容错

45、：网络单元容错； (4)第四级容错：通信线路容错; (5)第五级容错：网络服务器容错; (6)第六级容错：网络管理容错; (7)第七级容错：网络中心容错。 各种容错系统的实现方法： 1. 第一级容错：电缆容错 电缆容错采用的主要方法是，使用双线或多线容错网络收发器。一般是在网络的主干线或重要的支线上布置双线或多线，当主电缆线路发生断路时，容错网络收发器可自动切换到另一根备用的电缆线上，以保证网络的正常运行。为了降低电缆线路同时损坏的可能性，可考虑沿着不同的路径分别布线，使同一主干电缆在不同的路径上布线；另一方面，也可考虑采用交换机作为控制单元，构成星形网络结构，以降低由于线路接插头接触不好所引

46、起的网络故障率。 2. 第二级容错：网络部件容错 通常在设计网络设备时都是采用一次到位的整机方式，设备故障实际上是网络设备内部件的故障。当该设备中的任何一个部件出现问题时，将使网络交换机不能正常工作，导致与此连接的所有客户机脱离网络系统。因此，现在大多数网络设备均采用智能化模块式设计方式，网络设备由无源主板、双多容错电源机箱和具有各种功能的插件板组成，且主要的插件均可双或多板配置，当其中一块模块出现故障时，可自动切换另一块接替工作，从而实现了部件级的容错。 一般情况下，用户可根据应用的需要选择相应的部件，组合成各种不同用途的具有一定容错水平的网络设备。此外，实验表明，优秀网卡的平均故障间隔时间

47、均在几十年以上，所以部件级的容错不考虑网卡的故障(廉价的兼容网卡另论)。 3. 第三级容错：网络单元容错 非智能化的网络单元，如网络集线器、非管理型交换机、网络多路复用器、网络收发器和网络控制器等都不具备容错能力。原则上，目前流行的“智能网络设备”具有一定的设备间的容错能力，这类智能化的网络设备的基本功能就是保证，当一台设备出现故障时，自动切换到另一台设备上，使网络系统能正常运行。 实现多台设备容错的方式是多种多样的，可以构成主从容错方式，也可设计成平等容错方式或混合容错方式，到底采用哪一种方式，要根据具体的网络设备和对容错水平的要求而定。注意，网络单元容错的实现，不仅需要网络也需要设备具有容

48、错的能力，并且需要网管员进行周密的策划和配置。 4. 第四级容错：通信线路容错 通信线路容错的方法比较简单，一般采用双通信线路和双公共数据交换网容错端口，并在端口处使用智能网络接口设备，以实现双路式通信线路容错。当一条通信线路出错时，网络可自动切换到另一条线路上继续工作。 5. 第五级容错：网络服务器容错 关于网络服务器容错有两种解决方案：一是，服务器厂商设计网络服务器时，就采用多种容错手段，使服务器具有很强的容错能力。如服务器采用双容错电源、RIAD 1级容错等措施；二是，把网络服务器的容错能力与网络操作系统联系在一起考虑，即采用具有容错处理能力的网络操作系统，现在最有影响的Windows

49、2000 Server系列网络操作系统中，其中Advance Server版就具有三级容错能力，即磁盘镜像、磁盘双工、双服务器和多服务器镜像或热备份服务器功能。 6. 第六级容错：网络管理容错 使用网络管理软件可对网络系统进行监视和控制，随时掌握网络系统的运行状态，并可检测和确定网络故障的种类、发生地点、作用范围及危害程度等。实践表明，网络管理软件是网络管理人员的得力助手，在及时准确查找和分析故障，排除故障等方面起着十分重要的作用，越来越受到网络管理者的重视和欢迎。因此，网络管理软件已经成为大中型网络系统中不可缺少的网络工具，利用它可大大缩短排除网络故障的时间，降低了维护网络的费用，提高了网络

50、的可靠性。 7. 第七级容错：网络中心容错 对于超大型网络系统，考虑到天灾人祸和其他外来因素的影响和破坏，要求在不同地域建立主从或平等关系的两个或多个网络控制和管理中心，其中一个网络中心的灾难不会影响整个网络系统的正常运转，同时，网络中心之间采用广域容错技术来解决网络中心之间的容错问题。 3.网络容错设计中应注意的问题 在实际的网络可靠性设计时，需对以下问题加以注意： 第一，要根据实际的要求与具体的应用场合合理地采用容错技术。因为网络系统的可靠性是以提高网络造价成本为代价的，更高的网络可靠性意味着更大的资金投入，盲目地采用容错技术，造成的经济损失往往是相当大的。所以网络可靠性的设计是一件非常重

51、要而困难的工作。 第二，要在采用哪一级网络容错与一旦网络发生故障可能带来的损失之间客观地加以权衡，因为用于加强网络可靠性的代价，很有可能远远大于建立一个一般网络的费用，甚至超过了故障本身带来的损失。所以，一般采用折中的办法，即只在一些关键部位采取相应的网络容错技术措施，而不会影响到整个网络系统的其他部分，可降低相应的可靠性容错要求，这样不但大大减小了灾难性后果发生的可能性，又节约了相当多的资金。 从实际应用的角度看，网络的关键部位有：关键的数据驻留点、网络主干线路、网络主干通信线路、网络控制中心或单元、服务器系统等。因此，一般网络可靠性容错设计，都是针对上述关键部位进行的。 第三，网络的可靠性

52、容错设计，应从对网络传输介质、连接部件与配件以及各种网络设备的选择开始，从严挑选质量可靠，性能稳定的网络器材与设备，不可盲目追求新技术，但也不可放弃那些的确可靠有效，并可简化网络容错解决方案的最新技术。 总之，在高质量地完成了网络的规划和基本设计之后，还必须再对网络进行必要的可靠性分析，并采取相应的对策，经过精心的实施，才能获得一个可靠的高性能实用化网络系统。 4. 网络可靠性设计实例分析 上海某化装品公司，为了有效地应付日益增长的商务活动，决定采用计算机网络系统处理业务活动与日常事务。该公司除了在上海的总部外，二级公司分布于全国的主要大城市，三级公司是那些遍布各地的县、区级公司。该网络系统总

53、体上要求，在上海总公司设置总的清算、交割和信息统计分析等，在二级公司设置地区级的清算、交割及信息处理，而三级公司一般只与二级公司进行清算、交割和信息交换。一级公司和二级公司之间的业务数据交换频繁，实效性要求较强。 总之，上述网络系统，由于业务性质的要求，对可靠性、安全性以及实效性的要求都相当高。为了达到网络具有上述的要求，在网络的可靠性设计上采取了以下措施： （1）网络服务器均采用具有RIAD 1级的网络服务器。 （2）网络的操作系统采用支持容错功能的网络操作系统，进一步加强服务器的可靠性容错能力。 （3）在上海总部的计算机机房带有管理功能的核心交换机，构成本地的局域网管理中心，网络干线采用双

54、线容错方式。 （4）使用网络管理系统软件运行于网络管理中心的客户机上。该客户机同时作为网络管理中心的控制台，并且还有其他的用途。 （5）在总部大楼均设置带有管理功能的汇聚交换机，相对比较集中地管理和控制网络客户机。 （6）二级公司也采用带有管理功能的交换机和相关的网络管理系统软件，构成本地的高可靠性局域网。 （7）二级公司局域网与总公司局域网的连接，采用智能容错型的广域网连接设备，也可采用VPN技术。通过Internet与总公司网络互联，并配备相应的网络管理系统。 （8）在总部网络管理中心的广域网连接端口采用双信道，构成双信道线路的容错。 （9）三级公司一般采用单机远程客户机或小型的局域网，它

55、们本身的可靠性对网络系统的影响很小，故重点是它们与上级公司的通信的可靠性问题。因此单机远程客户机采用电话专线或拨号专线，若三级公司也是局域网，则可采用VPN技术借助Internet与二级公司或总公司进行数据交换。 通过以上网络容错措施，基本做到了电缆级容错、网络部件级容错、网络单元级容错、网络通信线路级容错和网络管理级容错。 从以上分析可以看到，网络系统的可靠性规划与设计，是一个十分重要的系统工程。可以这样说，没有可靠性措施的网络系统，根本称不上是一个实用的网络系统。因此，网络系统的可靠性设计，已经成为网络建设或网络升级时，用户和设计人员都十分重视的课题。 安全是网络的生命，一个缺乏安全保证的

56、网络系统就不能称之为一个合格的网络系统。在网络安全中，内部安全无疑最重要，但当局域网接入Internet时，内部局域网与Internet互连边界安全问题更为突出，也十分重要。一个成熟的网络设计者，对于任何一个网络工程规划、设计和施工，都将必须自始至终把网络安全贯串于网络的设计与工程实施之中，特别是网络边界的设计。边界安全是现代网络设计中的安全设计的核心之一。 10.2.6 网络边界安全设计 1. 网络边界安全分析 下面以Internet接入为例，说明网络安全的基本层面及其相互关系。Internet上提供了丰富的信息，Internet技术也极大地方便了大厦与各级相关单位之间的沟通。然而，同时In

57、ternet也是一把双刃剑，它给我们带来方便的同时，也给企业内部网的安全防范提出了新的问题如何保证企业内部网络的安全不受外部网络非法用户的侵犯，这无疑是网络系统安全解决方案的关键部分之一。 但是，网络安全仅靠某一种技术和手段是远远不够的，一定需要依靠综合手段才能够实现，一方面需要好的安全技术产品，好的安全策略，另一方面就是要有完善的安全管理制度。对于网络安全管理制度，首先要从技术和安全策略上配合网络安全全面解决方案，并还需要根据网络工程实施中发现的问题和企业网络运作与管理的实际情况，才能制定出一个有效的网络安全管理制度。 2. 网络安全防范层次与手段 网络安全防范分为三个层次：安全防护、主动安

58、全评估和安全实时监控。 1）安全防护。安全防护是属于消极防范范畴。即购买一些防火墙产品，或这利用网络设备提供的安全特性，对进出网络的数据包进行控制，限制一些不符合安全策略的数据包通过网络。同时，在应用程序、主机上限制非法用户或用户的非法访问。所有这些措施都是一种被动防范行为，对于一般的安全系统来说，实现消极防御就已经足够了。 在安全防护方面，为使网络或者系统更安全，可采用以下手段： （1）设计合理的网络拓扑结构。好的网络拓扑结构，一方面可以让我们很好地控制网络中数据流，限制违反安全策略的数据包进出网络；另一方面，让攻击者难以发现我们网络的内部结构，从而难以供给我们的系统。 （2）制定安全策略。

59、选择合适的产品、技术，以实现我们的安全控制策略，例如，限制某些范围的用户对某些网络资源的访问，借助路由器的ACL就可以实现；对有危害性的SMTP操作命令进行过滤，对TCP SYN攻击包进行过滤等借助防火墙就可以实现；为保护数据传输过程中的安全性，对数据加密、认证，可借助IPSec、CA等技术可以实现。 （3）提高系统中产品本身的安全性。例如选择更安全网络操作系统、网络设备本身可以提供多种安全防护手段。 （4）记录用户对资源的访问。例如，利用操作系统，可以记录用户对文件的访问，利用AAA认证服务器，可以对用户访问网络的试件等进行记录。 2）主动安全评估。主动安全评估属于主动防御。指在实施了系统消

60、极防御措施之后，对这些消极防御措施进行评估，验证消极防御措施是否正确，是否有效。经过主动安全评估的系统的安全性显然要强于只有简单的消极防御的系统。主动安全评估除了需要一些工具之外，更重要的需要有丰富经验的专家，具体的内容有： （1）检查所有的网络设备和应用服务器是否存在不必要的网络服务。例如，在WWW服务器上，开放了不必要的RCP、FTP等服务； （2）检查网络设备和应用服务器是否存在可能安全漏洞的网络服务。例如，有些服务，例如Windows NT上的SNMP服务，存在在安全上的漏洞，在严格安全要求条件下，对这类服务应该坚决予以关闭。 (3)检查网络设备和网络资源的访问策略是否合理。例如，如果