网络系统设计综述

《网络工程师必读——网络系统设计》教学课件欢迎词非常感谢贵校选择本书作为教材！《网络工程师必读——网络系统设计》是一本真正意义上的网络系统设计图书，因为它是真正从设计角度来进行章节安排和内容组织的，而绝非一般系统集成类图书那样仅介绍一些网络设备根底知识和技术。整书按照网络系统设计的流程介绍了全过程的设计思路和方法，同时提供了大量读者可拿来即用的实用方案。

在此以本书作者身份，祝您们的学员通过对本书的学习能取得实实在在的进步，学到真正的网络系统设计知识和方法。

目录

第1章网络系统设计综述

第2章用户需求调查与分析

第3章网络拓扑结构设计

第4章综合布线系统设计

第5章网络体系结构规划与设计

第6章应用系统的选型

第7章网络设备的选型

第8章中小型网络系统方案

第9章大中型网络系统方案教学目的与要求通过本书的学习学员要到达以下根本目的：了解系统集成、网络系统设计与网络组建之间的关系了解局域网和广域网系统设计的主要内容掌握用户调查与分析的主要内容与方法掌握网络拓扑结构、综合布线系统、网络体系结构等子系统设计的根本原那么与流程掌握主要网络设备选型的根本原那么与方法掌握主要网络应用系统的选型原那么与方法了解主要网络设备商的各种类型网络方案对学习本书的根本要求是从全局的角度来学习，从整体上把握整个网络系统设计的根本思路和方法。在学习时一定要结合以往的实际工经验进行比较，分析得出正确的思维方法。另外，书中介绍了大量的实用经验，赏在学习时一定要注意吸收。对于书中提供的方案，可以有选择性地采用，以实验的方式分析得到相应方案的可行性和主要特性，从中可以学到许多实用的网络技术。根本教学思路

本书是目前来说一本真正的网络系统设计图书，而绝非一般的系统集成类图书。全书真正从设计角度介绍了整个网络系统设计的根本思路和方法。书中很少有纯理论的介绍，主要是实用的经验和方案介绍。在本书在教学中，建议授课老师遵循以下教学思路：对于第本书的第一章要认真学习，这是学习后面各章，从宏观角度把握网络系统设计的前提。要求学员一定要从全局、设计角度来考虑系统设计，而绝不能像通常认为的那样是简单的软、硬件集成。因本书内容较多，所以本课件所涉及的大局部内容仍在书本之中，在正式教学之前一定要求学员先对相应章节内容进行预习。在教学时建议老师结合一些比较常见的工程实例进行讲解，以便学员的理解。有条件的学校，可以设计一个简单的工程，按照书中介绍的方法来一步步完成这个工程。具体方案可以参见本书第8章，甚至第9章提供的方案。每学习完一章建议做3个课时左右的实验，以加深理解。第一章网络系统设计综述网络系统设计是网络系统组建、应用和管理的前提和根底，没有一个好的系统设计，就不可能有一个好的、完善的网络组建和应用方案，也不可能有一个便于管理、符合用户需求的网络系统。本章是对网络系统设计的根本思路和方法进行综合介绍，首先从宏观上与各位读者朋友一起认识网络系统设计工作的主要内容。本章重点如下：网络系统设计与网络系统集成之间的关系网络系统设计的综合考虑网络系统设计的根本流程网络系统设计的根本原那么网络系统设计的工程安排局域网系统设计的主要内容广域网系统设计的主要内容1.1网络系统设计根底1.1.1“网络系统设计〞与“网络系统集成〞和“网络组建〞的关系

“网络系统设计〞“网络系统集成〞和“网络组建〞这三者之间的关系可用以下图来简单描述。“网络系统集成〞包含“网络系统设计〞和“网络组建〞两局部，“网络系统设计〞与“网络组建〞之间是一种对等关系，只不过工作完成的先后顺序是先进行网络系统设计，然后再根据所进行的网络系统设计进行网络组建。通过关系图可以非常清楚地知道，整个网络系统集成工作包括两局部：首先是由网络设计工程师进行的网络系统设计，然后由网络施工工程师进行现场网络组建施工、网络和应用系统配置。1.1.2网络系统集成的主要工作内容

网络系统集成只是整个“系统集成〞的一个方面〔因为系统集成还包括像通信、消防、水电和保安等系统〕，是通过结构化的综合布线系统和计算机网络技术，将各个别离的设备、功能和信息等集成到相互关联的、统一和协调的系统之中，使资源到达充分共享，实现集中、高效、便利的管理。系统集成应采用功能集成、网络集成、软件界面集成等多种集成技术。系统集成实现的关键在于解决系统之间的互连和互操作性问题，是一个多厂商、多协议和面向各种应用的体系结构。需要解决各类设备、子系统间的接口、协议、系统平台、应用软件等与子系统、建筑环境、施工配合、组织管理和人员配备等面向集成的问题。

系统集成的主要目的是用硬件设备和软件系统将网络各局部连接起来，不仅实现网络的物理连接，还要求能实现用户的相应应用需求，也就是应用方案。具体来讲，系统集成主要包括：硬件集成、软件集成、数据和信息集成、技术与管理集成和人与组织机构集成等几方面的内容。1.1.3网络系统设计概述

在网络系统设计中，不仅要考虑到当前系统的应用，还要考虑到与之关联的其他系统的应用与互连；不仅要考虑到网络应用需求，还要考虑到网络平安需求；不仅要考虑到当前的应用需求，还要考虑到在未来一段时间内的应用需求开展；不仅要考虑到关键应用性能需求，还要尽可能平衡各用户节点的性能；不仅要考虑到高性能，还要追求高的性价比，是一项综合的系统工程。正因如此，在进行网络系统设计时一定要有全局观念，否那么很可能设计出来的网络系统局部，甚至全部不能满足用户的需求。

另外，如今的网络应用不再仅局限于单一局域网中，许多关键性的应用通常是涉及到多个局域网的互联〔如通过VPN互连而实现的不同局域网系统数据库、ERP系统互连等〕，或者与其他外部网络〔如因特网〕的连接，如电子商务。在这样一个彼此关联的网络系统中，网络应用所需的带宽和平安需求就成了重中之重。通常的局域网系统设计包括：机房规划、根本网络拓扑结构、综合布线结构、IP地址规划、域系统结构、各种网络效劳器〔如DNS效劳器、DHCP效劳器、WINS效劳器等〕部署、效劳器选型〔包括效劳器档次、效劳器架构、所支持的磁盘阵列级别等〕、效劳器操作系统、客户端操作系统、OA办公系统、打印系统、数据库系统、MIS系统、ERP系统、电子商务、数据存储系统、数据备份与容灾系统、防火墙系统〔包括DMZ区域部署〕、病毒防护系统、入侵检测系统等。当然以上各方面并不要求在设计之初就全部到位，有些应用〔如网络打印、ERP、电子商务和入侵检测系统等〕可能暂时没有部署的必要，也不是要求所有网络系统都需要设计以上各局部，特别是网络功能和应用系统局部，但在网络系统设计时最好兼顾考虑，这样就可以为日后的应用扩展打下良好的根底。

如果是广域网系统设计，那么要充分考虑的是：网络接入方式、网络中继传输方式和数据交换方式。当然在这些网络选型中一定要结合所支持的业务类型和本钱综合考虑。另外，选择适宜的ISP〔因特网效劳提供商〕，或者NSP〔网络效劳提供商〕也是非常重要的。1.1.4网络设计的综合考虑

在企业网络系统设计之初，首先要考虑以下几个方面：

1．网络通信协议考虑

这里所说的网络通信协议选择包括局域网和广域网两个范畴，在局域网中其实没有太多的可选择余地，因为目前的局域网系统根本上都是基于TCP/IP协议的，所以只需选择TCP/IP协议即可。在广域网系统中可选择的通信协议决定于具体的接入网和交换网类型，如MODEM拨号的PPP协议、ISDN的LAPD，ADSL的PPPoE和PPPoA，分组交换网中的X.25、HDLC，帧中继的LAPF，ATM的ALL5等。另外，对于路由器之类网络边界设备，还需要充分考虑到路由器所支持的路由协议和平安防御功能。

2．网络规模和网络结构考虑

网络规模在相当大程度上决定了以后具体网络设计中所采取的技术和设备，因为不同规模的网络对网络技术的采用、网络拓扑结构的配置、IP地址的分配和设备的选择都有不同的要求。3．网络功能需求考虑

一般的中小型企业网络在功能上没有什么特别需求，但对于一些行业用户，或者大中型企业网络系统，网络功能方面的需求可能就比较多。如高级别的磁盘阵列系统、具有全面保护技术的内存结构、全面的网络管理系统、专门的效劳器管理系统、共享上网访问控制需求、容错系统需求、网络存储系统需求，特殊的Web网站、FTP网站、邮件效劳器系统和各种复杂的广域网连接需求等。

4．网络应用需求考虑

在网络应用方面，主要考虑到在网络中传输的数据类型，以及网络传输实时性的要求。一般的网络文件共享没有另外的要求，但如果网络中主要传输的是图片、图像、动画。这时如果没有足够的带宽保证，就无法保证上述任务正常的工作，可能出现停滞、不连续，甚至死机现象。

在企业网络应用方面，还有一种比较普遍的现象，那就是现在各种信息化数据库软件〔如进销存软件、财会软件、ERP和B2B、B2C电子商务软件等〕的使用。由于这类软件一般同时有非常多用户在持续使用，所以对网络带宽也较高，在网络设计时要充分考虑这些用户的网络应用对所连的网络带宽的需求。5．可扩展性和可升级性考虑

网络的可升级性主要表达在综合布线、网络拓扑结构、网络设备、网络操作系统、数据库系统等多个方面。

6．性能均衡性考虑

网络性能与网络平安都遵循一个“木桶〞原那么，所以我们在设计网络时，一定要对整个网络性能综合考虑，上层的是要好些，但下层的也不能太差，通常是按“千-千-百〞“千-百-百〞，或者是“万-千-千〞“万-千-百〞的原那么来设计。

7．性价比考虑

在网络组建时，特别是在大型网络组建时更应注意性价比。否那么虽然网络性能足够了，但这么高的性能，如果企业目前或者未来相当长一段时间内都不可能用得上，那么就会造成网络投资的浪费。

8．本钱考虑

在网络投资本钱中，最大一笔投资就是网络设备，特别是像效劳器、企业级路由器、交换机和防火墙等。另外，影响投资本钱的另一个重要因素就是网络技术的采用了。双上各方面的具体考虑内容参见书中介绍。1.2网络系统设计的一般步骤和原那么网络系统设计是一个系统工程，必须遵循一些根本的步骤和原那么，按部就班式地按流程进行，不能操之过急，更不能仅凭“想当然〞。否那么系统设计出来后，连设计人员自己都不清楚是否符合用户需求，更别说得到用户的认可和褒奖了。

1.2.1网络系统设计的一般步骤

以下图显示了整个网络系统设计的一般步骤，除了其中包括的“网络组建〞工程外，其余的都属于“网络系统设计〞工程所需进行的工作。

1．用户调查与分析

设计人员应做好以下几个方面的需求分析工作。

〔1〕一般状况调查

〔2〕性能和功能需求调查

〔3〕应用和平安需求调查

〔4〕本钱/效益评估

〔5〕书写需求分析报告

2．网络系统初步设计在全面、详细地了解了用户需求，并进行了用户现状分析和本钱/效益评估后，在用户和工程经理人认可的前提下，就可以正式进行网络系统设计了。首先需给出一个初步的方案，其中主要包括以下几个方面。

〔1〕确定网络的规模和应用范围

〔2〕统一建网模式

〔3〕确定初步方案3．网络系统详细设计

主要包括以下几个方面的工作：

〔1〕网络协议体系结构确实定

〔2〕节点规模设计

〔3〕确定网络操作系统

〔4〕选定通信介质

〔5〕网络设备的选型和配置

〔6〕结构化布线设计

〔7〕确定详细方案

4．用户和应用系统设计

前面3个步骤是设计网络架构的，接下来要做的是进行具体的用户和应用系统设计。其中包括具体的用户计算机系统设计和数据库系统、MIS管理系统选择等。具体包括以下几个方面。

〔1〕应用系统设计

〔2〕计算机系统设计

〔3〕系统软件的选择

〔4〕机房环境设计

〔5〕确定系统集成详细方案5．系统测试和试运行

系统设计后还不能马上投入正式的运行，而是要先做一些必要的性能测试和小范围的试运行。性能测试一般是通过专门的测试工具进行，主要测试网络接入性能、响应时间，以及关键应用系统的并发用户支持和稳定性等方面。试运行通过网络系统的根本性能进行评估，特别是对一些关键应用系统。试运行的时间一般不得小于一个星期。小范围试运行成功后即可全面试运行，全面试运行时间不得小于一个月。

在试运行过程中出现的问题应及时加以改进，直到用户满意为止，当然这须结合用户的投资和实际应用需求等因素综合考虑。

有关系统测试方面的内容将在第二版的《网管员必读——网络测试与实验》一书中介绍。

以上各步骤所涉及到的具体内容参见书中介绍。1.2.2网络系统设计的根本原那么根据目前计算机网络现状和需求分析以及未来的开展趋势，在网络设计时应遵循以下几个原那么。

1．开放性和标准化原那么

首先采用国家标准和国际标准，其次采用广为流行的、实用的工业标准，只有这样，网络系统内部才能方便地从外部网络快速获取信息。同时还要求在授权后网络内部的局部信息可以对外开放，保证网络系统适度的开放性。

2．实用性与先进性兼顾原那么

在网络系统设计时首先应该以注重实用为原那么，紧密结合具体应用的实际需求。在选择具体的网络技术时一定要同时考虑当前及未来一段时间内主流应用的技术，不要一味地追求新技术和新产品，一方面新的技术和产品还有一个成熟的过程，立即选用时那么可能会出现各种意想不到的问题；另一方面，最新技术的产品价格肯定非常昂贵，会造成不必要的资金浪费。3．无瓶颈原那么

这一点非常重要，否那么会造成花了高的本钱购置了主档次设备却得不到相应的高性能。网络性能与网络平安一样，最终取决于网络通信链路中性能最低的那局部。

4．可用性原那么

效劳器的“四性〞中有一个“可用性〞，网络系统也一样。它决定了所设计的网络系统是否能满足用户应用和稳定运行的需求。

5．平安第一原那么

网络平安涉及到许多方面，最明显、最重要的就是对外界入侵、攻击的检测与防护。还有一个重要方面，就是数据备份和容灾。在设计网络系统时，一定要充分考虑到用户对数据备份和容灾，部署相应级别的备份和容灾方案

6．适度的可扩展性原那么

这是为了适应用户业务和网络规模开展的需求，相当重要，特别是对于中小企业网络。网络的可扩展性保证主要是通过交换机端口、效劳器处理器数、内存容量、磁盘架数等方面来保证。

7．充分利用现有资源原那么

任何一个用户都希望尽可能降低网络投资本钱，尽管他们都希望尽可能用到性能高的网络系统。在资源的利用上还有一个重要方面需要着重考虑，那就是数据资源。如企业邮件、数据库数据等。

8．易管理性原那么

随着网络规模和复杂程度的增加，管理和故障排除就越来越困难。在网络设计中，我们将提供先进而完善的网络管理的软、硬件系统。

9．易维护性原那么

网络系统的可维护性好坏主要取决于所设计的网络系统结构是否合理；所用传输介质和接口连接是否符合相应标准；布线走线是否标准、是否条理清晰；是否有完善的标记措施记录各节点所对应的交换端口；是否在设计之初就作了详细的设计记录，等等。当然如果能有一个好的网络管理系统，可以为网络维护带来极大的方便，但这并不是每个企业所能承受得起的。

10．低本钱原那么

此处强调的是用尽可能少的钱来组建一个满足公司需求，并且尽可能高效、稳定、良好扩展性、易管理与维护的网络，也就是通常所说的“用最少的钱，办最多、最好的事〞。另外，在这里的“本钱〞不仅表达在组建本钱上，更多的是要考虑网络建成后的维护和管理本钱上。

以上原那么的具体内容参见书中介绍。1.3网络系统设计工程安排1.3.1网络系统设计工程小组组成

系统集成的外在行为表现为具体客户的工程、产品研发的工程等。工程组应由该工程相关的各平行部门指派相应的人员组成，由工程经理全权负责该工程的管理。如果把系统集成的运作比作工业流水线，它同样面临着责、权、利的分配。从功能上可以划分为销售、市场、技术3大块，所以也可划分为3个相对独立的工作小组，每个小组指派一名负责人，整个工程