第9章 网络规划课程设计

第9章构建网络系统问题原由通过前面各章的学习，已掌握了计算机网络的基本知识、基本理论、基本工作原理和新型网络技术。那么，如何融会贯通这些理论知识与应用技术呢,我们希望通过构建网络系统来综合掌握工程应用。本章重点讨论课程设计的目的意义、网络分析、网络规划、网络设计、网络实施、校园网建设实例。教学重点能力要求了解：计算机网络规划设计的基本方法和步骤。熟悉：规划设计局域网的基本方法，以达到融会贯通计算机网络知识内容的目的。掌握：编写规划书、Visio2003的使用方法。§9.1

课程设计概述§9.6

校园网建设实例§9.5

网络实施§9.4网络设计§9.2

网络分析§9.3

网络规划本章目录计算机网络技术知识结构课程设计概述校园网建设实例用户需求分析网络实施网络规划拓扑图制作软件Visio2003课程设计的目的系统可行性分析子网划分选择体系结构拓扑结构设计网络设备选型网络设计网络设计的基本原则校园网需求分析校园网结构设计校园网建设规划校园网建设概况网络安装调试与切换网络综合布线网络系统集成网络实施方案网络规划课程设计网络分析§9.1课程设计概述

9.1.1课程设计的目的

1、加深对理论知识的理解计算机网络课程的教学目标是能够灵活运用所学的基本理论知识解决实际问题。通过课程设计，可加深对局部知识的掌握和理解；掌握内部网络的构建原则、方法等。

2、提高综合应用能力通过课程设计,掌握网络分析、规划、设计、实施的基本方法，以此提高分析问题和解决问题的综合应用能力。

3、掌握网络工程概念计算机网络工程是指为满足一定的应用需求和达到一定的功能目标，按照一定的设计方案和组织流程进行的计算机网络建网工作。我们把网络工程的各个阶段称为生命周期，网络工程生命周期各阶段的主要工作如图9-1所示。9.1.1课程设计的目的网络交接4测试验收管理维护网络规划1系统可行性分析用户需求分析网络设计2子网划分与地址分配网络设备选型选择体系结构拓扑结构设计布线安装调试切换网络实施3网络系统集成图9-1网络工程各阶段的主要工作及其相互关系9.1.2拓扑图制作软件Visio2003

在制作网络规划书时需要制作大量的网络拓扑图,制作拓扑图常用的工具软件有SmartDraw、Rose、Powerdesigner、AutoCAD、Visio等，也可以利用Word中的绘图功能。1、Visio2003的主要功能

Visio2003目前已成为MicrosoftOffice2003套件中的一个重要软件，是一套易学易用的图形处理软件,它功能很强大,可以建立流程图、组织图、时间表、网络方案设计图、软件系统结构图、程序流程图等多种图表,并且可以把特定的图表加入到文件中进行编辑和修改。2、Visio的工作界面

Visio2003是一个简单易用的集成环境。打开Visio后，显示如图9-2所示的工作界面。9.1.2拓扑图制作软件Visio20039.1.2拓扑图制作软件Visio20033、Visio工作窗口

Visio2003的工作窗口与其他软件相似,由菜单栏、工具栏、格式栏和主界面组成,如图9-3所示。

9.1.2拓扑图制作软件Visio2003每一种模具中均含有多个图形，从模具中将图形拖到绘图页上来创建图表。模具“网络符号”中所有图形如图9-4所示。图9-4“网络符号”模具图形库§9.2网络分析

9.2.1用户需求分析

1网络功能要求：详细了解用户对拟建网络必须具备的基本功能和所提供的服务要求，并将它们按项目归类。2网络性能要求：分析用户对网络的信息处理能力、存储能力、系统的容错能力、网络的安全性、网络的响应时间等要求。3网络扩充性要求：包括提高网络的传输速率、增加子网的数目和扩大网络的规模，例如允许增加服务器或工作站的数目。4网络运行环境要求：对新建网络，确定系统联网方式；对原有部门特别分散的子网，现在需要进行网络互联。1、确定对网络的综合要求需求分析是在调查研究的基础上,对拟建网络提出综合性的要求，主要包括以下4个方面的内容。

2、制定网络建设方案

根据用户对网络的综合要求，初步形成建网方案。方案中应包括：根据用户需求，制定设计原则与实现目标；确定网络技术选型（包括网络硬件设备和系统软件）；根据网络的实际地理位置，制定网络布线方案。

3、形成需求分析说明书

经过需求分析，使用户、系统分析员和网络技术人员在网络的功能和性能上达成共识，再以需求分析说明书的形式加以描述并形成文档（这是网络工程生命周期中的第一份文档）。经评审专家评审后，若已达到要求，则转入可行性分析阶段。9.2.1用户需求分析9.2.2系统可行性分析网络传输用户接口服务器和网络管理网络控制与安全可行性分析主要内容系统可行性分析也称为网络规划的论证。在完成了需求分析后，接下来的工作就是对需求分析进行技术性论证，论证组网的必要性、正确性和科学性。在完成了需求分析后,接下来的工作就是对需求分析进行技术性论证，论证组网的必要性、正确性和科学性。1、可行性分析的主要内容9.2.2系统可行性分析可行性分析报告所包括的内容

对拟建网络的认同性描述

节点的地理分布网络运行描述

网络应用要求

响应时间要求扩展性要求可靠性要求对拟建网络概括性的介绍

网络支持的通信负载要求

数据的安全性要求

2、可行性分析报告§9.3网络规划获得网络容量需求网络结构路由选择网络估算节点+链接分析成本可行性测量估算

网络规划是网络系统建设中极为重要的一个环节。网络规划的主要任务是依据网络建设的指导思想，在系统分析和可行性论证的基础上，确立网络建设目标，制定网络建设任务，提出一整套网络系统规划的过程。网络规划的基本步骤是：

◆规划建设方案

◆形成技术文档9.3.1规划建设方案1、网络规划的重要意义

网络规划是网络工程的第一步，是为即将建立的网络系统提出一套完整的设想和方案，网络规划对建立一个功能完善、安全可靠、性能先进的网络系统至关重要。核心路由器CPEPSTN边缘路由器接入集中设备VoIP网关9.3.1规划建设方案2、网络规划的基本原则

1需求分析到位：网络规划要切合实际，需求分析一定要深入调研、实事求是，所提要求要有根有据、有条有理。2系统性能优良：网络规划要充分保证网络的先进性、可靠性、安全性和实用性。3网络功能完善：网络规划时应统一建网模式，确定总体架构，对各项选择进行充分论证，在联网时根据实际需求选择系统。4系统扩充性好：充分考虑网络系统的开放性和网络规模的扩充性,采用良好的网络拓扑结构和具备良好的扩充性的网络设备。5便于管理维护：所建设的网络必须方便管理，具有良好的可维护性，这也是保证网络系统可靠性、安全性、保密性的前提。9.3.1规划建设方案3、网络规划的主要内容

1网络的分布：包括网络用户的数量、地理位置、最大距离、关系分类；区域要求和限制，可直接利用的通信设备与线路等。2网络的基本设备和类型：包括用户工作站、服务器、网络共享设备、网络互连设备、网络用户所需其它设备的数量和类型。3网络的基本规模：考虑建立的是局域网、城域网还是广域网，是工作组网、校园网、还是企业网。4网络的基本功能和服务项目：包括数据库管理、网络管理、电子邮件服务、网络互联、虚拟网络、网络防火墙等。5网络投资预算：除网络硬件设备投资外,还包括网络工程施工、软件购置和开发、安装调试、人员培训、运行维护等费用。9.3.2形成规划技术文档

网络系统规划文档对网络的设计和工程实施起着指导性的作用，要求文档要规范、简明扼要、全面和准确。1、

文档的内容

技术文档包括总体规划方案、可行性报告、用户需求分析报告、技术性论证报告、体系结构和选型方案、建设目的、设备档次和类型、投资预算报告、工程施工、售后服务等。2、文档的标题

我们把拟建网络的文档称为网络建设规划，不同单位拟建网络的规划必须具有其标题。

3、文档的规范

网络建设规划书是一份重要的技术档案，书写网络建设规划书时，一般要做到逻辑清晰，层次分明，书写整洁。§9.4网络设计

网络规划是为拟建的网络系统提出一套完整的设想和方案，网络设计是对规划的进一步分析和论证，把它具体落实的过程。两者相辅相成，缺一不可。9.4.1网络设计的基本原则网络设计的基本原则网络建设的目标是实现优化的网络设计、安全的数据管理、高效的信息处理以及友好的用户界面。经济性与实用性先进性与成熟性安全性与可靠性灵活性与可扩充性开放性与互连性管理性与可维护性9.4.2选择体系结构网络系统的体系结构包括功能分层及各对等层实体间通信所遵守的协议，核心内容是决策所用的协议集合。网络体系结构的确定，与系统要求、现有系统的状况、网络技术的现状和发展、现有网络产品及其特点密切相关。常用的网络体系结构主要有ISO/OSI、TCP/IP、SNA、DNA等。TCP/IP已成为事实上的国际工业标准,并得到了广泛的应用,相关的规范可查阅RFC技术文档。在支持多媒体业务的统一网络平台上，相关的协议仍在不断的完善和发展之中。设计完毕后，应该用一张图表示网络体系结构和设计结果，该图应说明分为几层、每层的基本功能、各层所采用的协议等。9.4.3子网划分隔离不同用户组间的通信利于分层结构设计利于地址分配利于流量聚合子网划分的重要作用1、子网划分的意义

将网络划分成一个个逻辑段，即把某地理位置内的所有机器分为一个逻辑组，我们将它称为子网。子网划分的目的是为了利于网络管理，提高网络性能，增强网络安全性。具体说，子网划分主要有4个方面的重要作用。9.3.3子网划分2、子网划分的原则①把分布相对集中的机器划分成一个子网。②将需要对外开放的服务器划分在同一网段。③除接入Internet的路由器外,将所有网络设备划分到专有的网段。④不同部门的机器最好划分到不同的网段中,并且要充分考虑未来的扩展性需求。⑤划分的子网应使IP地址管理简单,并且要避免IP地址资源的大量浪费。⑥使用子网掩码将几个C类地址分配给同一个大的子网或将一个C类地址分配给几个小的子网。⑦局域网内部IP地址采用保留IP地址,连接Internet的子网采用真实的IP地址。9.4.3子网划分3、子网划分的步骤

在划分子网时需要明确分成几个网段和子网,每个子网或网段连接哪些区域和哪些网络设备。划分子网具体步骤如下：①确定IP地址的类型和主机位数。②确定要划分的子网数目。③将子网数目对2取对数，然后加1，得到N。④将主机位的高N位置为1,加上原有的网络地址位，即可得到新的子网掩码。⑤除去掩码所占的位数,剩下的位数就是可用的主机位数m，可用的主机地址数目就是2m－2，写出除子网地址和子网广播地址之外的所有可用主机地址范围。9.4.4拓扑结构设计图9-5层次化拓扑结构核心层、校园骨干网园区骨干网汇集层接入层园区网LAN网络拓扑结构设计包括物理拓扑结构设计和逻辑拓扑结构设计。物理拓扑结构设计是确定各种设备以什么方式相互连接起来；逻辑拓扑结构设计是按设备的功能和地理位置进行组网,并划分为核心层、汇聚层及接入层,如图9-5所示。

9.4.4拓扑结构设计核心层设计核心层的设计应该注意两点：第一，不要在核心层执行网络策略，尽量避免增加核心层路由器配置的复杂程度；第二，核心层的所有设备应具有充分的可到达性。汇聚层设计汇聚层的设计目标主要包括：隔离拓扑结构的变化；通过路由聚合控制路由表的大小；收敛网络流量。

接入层设计接入层的设计应该注意两点：第一，不要在核心层执行网络策略，尽量避免增加核心层路由器配置的复杂程度；第二，核心层的所有设备应具有充分的可到达性。在进行各层设计时，应注意以下事项：9.4.5网络设备选型核心层设备核心层设备的选择：在选择设备之前一定要估算它所承载的信息流量。核心层设备的配置：设备的具体选择要依赖于学校在网络建设方面的投资。汇聚层设备汇聚层设备的选择：在校园网总体规划中将各楼部署为汇聚分中心。汇聚层设备的配置：可用三层交换机作为汇聚。接入层设备三层结构是根据校园网物理拓扑结构而分别采用支持各层的设备。核心层和汇聚层设备必须支持第三层交换，但核心层设备在性能上应比汇聚层设备高一个层次。网络的组建和实现均靠网络设备来实现,各层选型规则如下：§9.5网络实施

1环境调查：对建筑物分布、建筑物层数及长度、网络结点的位置以及室内网络插座方位进行调查和定位,以便分层结构设计。2系统安装：包括网卡、服务器、工作站、集线器、交换机、路由器的安装；然后分别给服务器和工作站安装软件。3系统集成：是计算机网络工程实施的核心阶段，主要包括综合布线系统、软件系统和硬件设备的安装、调试测试和试运行。4工程验收与优化：检验技术指标和参数是否在标准范围之内，设备和系统的运行是否正常，工程任务是否全部按时完成等。网络实施是完成了网络建设规划、制定了网络设计方案之后,将纸上方案付诸实践的过程，是网络系统的具体实现。1、网络实施要点9.5.1网络实施方案9.5.1网络实施方案2、网络实施步骤网络实施步骤工作任务1.程实施计划首先列出安装项目、费用、项目负责人以及任务进度表，并对设备验收、系统测试、网络运行、网络维护、人员培训等作出合理安排。2.设备验收按定单核实设备数量,并对网络设备进行功能和性能测试。3.系统安装包括系统布线、设备安装、主机服务器、系统软件、软件安装等。4.系统调试网络系统安装完成后,进行联机试验,这是保证网络安全可靠的基础。5.系统试运行网络建设完成且开通后,验证网络性能与功能,考核系统的稳定性。6.系统切换是从原有的系统迁移到新的网络环境下运行,在电信部门，这是一个很关键的行为。7.人员培训人员培训是网络建设的重要环节，也是保证系统正常运行与妥善维护的重要因素。8.技术支持和服务网络建设完成且开通后,良好的技术支持和售后服务,是赢得用户信任的重要保证。9.5.2网络综合布线

1、网络综合布线的概念

所谓综合布线，就是用标准化、简洁化、结构化的方式在建筑群中进行线路布置，它是一套标准的集成化分布式布线系统。9.5.2网络综合布线2、综合布线的主要特点经济性开放性

兼容性

可靠性

灵活性

先进性9.5.2网络综合布线1EIA/TIA568A标准2ANSI/EIA/TIA568标准3

ISO/IECll801标准4EN5016、50168、50169标准5

GB/T50311-2000标准6综合布线的结构3、综合布线的标准与结构9.5.2网络综合布线4、综合布线系统的组成

综合布线系统通常由6个子系统组成，如图9-7所示。图9-7综合布线系统的6个子系统9.5.2网络综合布线工作区子系统工作区是指办公室或计算机和其它设备所处的区域，是工作人员利用终端设备进行工作的地方。工作区子系统由终端设备和把终端设备连接到信息插座的连线组成。水平子系统是将干线布线的干线线路延伸到用户工作区的通信插座。水平子系统由每层配线间到信息插座的配线线缆和工作区用的信息插座组成。管理子系统是为建筑物楼层中水平布线的线缆和终端提供场所，是将各子系统连接起来实现综合布线系统灵活性的关键所在。它由配线间的配线硬件、输入输出设备等组成。垂直子系统用于接线间、设备间和建筑物引入设施之间的线缆连接。通过垂直子系统可以将布线系统的其它部分连接起来，以满足各个部分之间的通信要求。设备间子系统设备间通常是安装有大型通信设备、主机或服务器的区域。设备间系统主要包括用于连接内部网或公用网络所需要的各种设备和线缆。建筑群子系统指线缆从一个建筑物延伸到建筑群中的另外一些建设物上所需的通信设备和装置。建筑群子系统由用于楼群间通信的传输介质及各种支持设备