教学课件：《网络规划与设计教程》.ppt

1、第1章 绪论内容提要 数据网络的发展和演化 网络规划与设计概述数据网络的发展和演化 数据网络的发展历程 数据网发展的驱动力 IP网络传输结构的演化 数据网络发展趋势 数据网络的发展历程 第一阶段：面向终端的计算机网络 第二阶段：数据通信网络 第三阶段：开放的标准化网络 第四阶段：基于IP的新一代网络数据网发展的驱动力应用 1、技术驱动网络的发展 2、应用驱动1、技术驱动网络的发展（1）网络技术演化的S曲线1、技术驱动网络的发展（2）网络产品市场生命周期曲线网络产品走向市场的生命周期 1、技术驱动网络的发展（2）网络产品市场生命周期曲线网络技术创新的生命周期曲线 2、应用驱动（1）应用要求网络宽

2、带化（2）应用要求网络提供有保证的服务（3）应用对网络传输服务模式的要求IP 网络的传输结构的演化 1、IP over ATM 2、IP over SDH 3、IP over DWDM 4、千兆以太网1.1.4 数据网络发展趋势 1、数据网络的高速、宽带化发展 2、通信协议进一步“简化”、功能越来越强 3、基于IP的无线数据网络发展势头强劲 4、IP网络智能化 5、下一代网络NGN（Next Generation Network）内容提要 数据网络的发展和演化 网络规划与设计概述网络规划与设计概述 相关概念及本书范畴 影响网络设计的因素 网络设计过程 相关概念及本书范畴 1、网络规划与网络设计

3、 2、不同类型的网络设计 3、网络设计的范围 4、网络设计内容影响网络设计的因素应用驱动和业务驱动未来需求和当前需求企业需求和用户需求丰富应用和特定的应用相互制约的网络设计相关因素 网络设计过程 1、设计过程各阶段网络设计过程 2、网络设计生命周期（1）流程周期（2）涡旋周期第二章：网络互联技术概述内容提要 网络技术标准及标准化组织 网络体系结构 局域网技术 广域网技术 IP网络技术 IP网络互连与网络设备网络技术标准及标准化组织 网络技术标准网络技术标准 标准化组织 国际标准化组织国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization-ISO）

4、美国国家标准协会（美国国家标准协会（ANSI）IEEE和和IEEE计算机学会计算机学会 国际电信联盟国际电信联盟（InternationalTelecommunicationUnion-ITU）ITU-T 标准化过程 网络体系结构 网络分层概念 1、网络协议及功能分层、网络协议及功能分层 2、服务原语、服务原语 开放系统互联参考模型 1、物理层、物理层 2、数据链路层、数据链路层 3、网络层、网络层 4、传送层、传送层 5、会晤层、会晤层 6、表示层、表示层 7、应用层、应用层网络体系结构 网络分类 1、按传输方式分类、按传输方式分类（1）点）点点式网络点式网络（2）广播式网络）广播式网络 2

5、、按地域分类、按地域分类（1）局域网（）局域网（LAN）（2）园区网）园区网（3）城域网）城域网（4）广域网（）广域网（WAN）局域网技术 局域网概念 局域网协议及标准 1、局域网参考模式、局域网参考模式（1）介质访问控制）介质访问控制（2）逻辑链路控制）逻辑链路控制 2、IEEE802标准标准（1）IEEE802主要标准包括：主要标准包括：（2）IEEE802.3标准允许多种物理介质标准允许多种物理介质 应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数据链路层物 理 层O OS SI I参参考考模模型型逻辑链路控制子层媒质访问控制子层物 理 层I IE EE EE E 8 80 02 2

6、模模型型以太网 1、网络体系结构、网络体系结构（1）物理层物理层（2）数据链路层）数据链路层 2、介质访问控制方法、介质访问控制方法 3、快速以太网、快速以太网(1)快速以太网的主要特点快速以太网的主要特点 (2)传输介质传输介质 4、千兆以太网、千兆以太网（1）千兆以太网特点）千兆以太网特点（2）千兆以太网标准）千兆以太网标准CSMA中的冲突以太网 5、交换式以太网、交换式以太网（1）交换式以太网的特点）交换式以太网的特点（2）交换原理）交换原理（3）交换式以太网的网络结构）交换式以太网的网络结构 工作组模式 服务器集群模式 主干网模式以太网 6、虚拟局域网、虚拟局域网(VLAN)（1）虚拟

7、局域网类型）虚拟局域网类型（2）虚拟局域网实现技术）虚拟局域网实现技术 端口端口VLAN MACVLAN 三层三层VLAN IP组播组播VLAN（3）VLAN的应用的应用环状局域网 1、网络体系结构、网络体系结构RIRIRIRIRIHHHHHRIRIRIRIRIHHHHH控制装置(a)(b)环接口控制器功能图环状局域网 2、通信证方式、通信证方式 3、报文包方式、报文包方式（1）随机通信证方式）随机通信证方式（2）其它方式）其它方式无线局域网 1、无线局域网的网络结构、无线局域网的网络结构接入点AP有线网基本业务域Ad Hoc基础设施网络Ad Hoc网络IEEE 802.11定义的网络拓扑结构

8、无线局域网 2无线局域网分层无线局域网分层上上 面面 各各 层层数据链路层数据链路层LLCMACMAC管理（管理（MLME）管管理理信信息息库库物理层物理层PHYPLCPPHY管理（管理（PLME）PMD无线局域网 3、无线局域网协议、无线局域网协议（1）802.11标准标准（2）蓝牙）蓝牙（3）家庭网络）家庭网络HomeRF（4）IrDA广域网技术 广域网概念广域网概念 PSTN公共电话交换网 ISDN DDN网络 ADSL网络网络 X.25网络网络 帧中继网络帧中继网络 ATM网络网络 SONET/SDH（同步光网络）（同步光网络）广域网概念 1、广域网特点广域网特点（1）功能综合）功能综

9、合（2）结构复杂）结构复杂（3）规模庞大）规模庞大（4）因素众多）因素众多 2、广域网组织、广域网组织（1）通信子网）通信子网（2）用户资源子网）用户资源子网互连系统（通信子网）CPCPCPCPCPC/BC/BC/BHSSCP：通信子网节点，S：服务器，C/B：客户机/浏览器广域网组织图 PSTN公共电话交换网 1、概述、概述 2、PSTN的结构的结构 3、PSTN的传输方式的传输方式 PSTN结构图ISDN 1、定义、定义 2、ISDN的信道结构的信道结构 3、ISDN承载的业务承载的业务 4、接入方式、接入方式（1）基本接入方式）基本接入方式（2）一般数字接入方式）一般数字接入方式 （3）

10、一次群接入方式）一次群接入方式（4）数字接入链路）数字接入链路（5）接入网络）接入网络DDN网络 1、定义、定义 2、DDN网特点网特点 3、业务定位、业务定位 4、业务种类、业务种类（1）基本业务）基本业务（2）其它业务）其它业务 一点对多点通信业务一点对多点通信业务 话音话音/G3传真业务传真业务 5、DDN的网络结构的网络结构 6、接入方式、接入方式 DDN网络结构示意图ADSL网络 1、定义、定义 2、结构、结构 3、接入方式、接入方式 Adsl客户端接入方式图X.25网络 1、定义、定义 2、X.25的组织结构的组织结构 3、连接方式、连接方式X.25公共数据网接口X.25协议层帧中

11、继网络 帧中继（Frame relay，FR）采用统计复用技术（即带宽按需分配）向用户提供共享的网络资源。FR可提供链路层虚电路（VC）的复用和交换、链路层的差错检测、将帧从一个节点中继到下一个节点。ATM网络 ATM（Asynchronous Transfer Mode，ATM，异步传输模式）是采用统计复用技术、以信元为单位进行交换的网络。ATM采用大小固定的数据包，即信元。ATM采用的是虚电路方式。物理层规定了ATM数据流和物理介质之间的接口，其中包括两个子层：物理介质相关子层和传输会聚子层。ATM的最高层是ATM适配层（AAL)。SONET/SDH（同步光网络）SONET(同步光纤网同步

12、光纤网)是一种光纤技术，其数据传输是一种光纤技术，其数据传输速率可以高达速率可以高达1Gbps以上。以上。SONET可应用在以下情况：在两个相距很远的网络之间提供高速的数据连接。在两个相距很远的站点之间举行视频会议。远程教学。高质量的音频和视频播放。复杂图形的高速传输，例如，通过卫星拍摄得到的地形学地图和图像。IP网络技术 TCP/IP网络协议集 Internet/Intranet IPv6 TCP/IP网络协议集 1、TCP/IP协议的特点协议的特点（1）网际互连）网际互连（2）开放的协议标准）开放的协议标准（3）统一网络编址）统一网络编址（4）可靠的端到端服务）可靠的端到端服务 2、TCP

13、/IP的分层模型的分层模型 （1）应用层）应用层（2）传送层）传送层（3）网际层）网际层（4）网络接口层）网络接口层应用层传送层网际层网络接口层TCP/IP协议集分层模型应用层表示层会晤层传送层网络层链路层物理层ISO参考模型 TCP/IP协议分层与ISO参考模型对应关系图Internet/IntranetInternet：采用一种层次结构，它由：采用一种层次结构，它由Internet主干主干网，国家或地区主干网，地区网或局域网以及网，国家或地区主干网，地区网或局域网以及主机（或服务器）构成。主机（或服务器）构成。Intranet又称为企业内部网，是Internet技术在企业内部的应用。它实际

14、上是采用Internet技术建立的企业内部网络，在网络上运行TCP/IP协议，在应用形式上采用Web技术。Intranet的基本思想是：在内部网络上采用TCP/IP作为通信协议，利用Internet的Web模型作为标准信息平台，同时建立防火墙把内部网和Internet分开。IPv6 （1）IPv6协议特点协议特点 地址结构地址结构 头部结构头部结构 服务质量服务质量 安全性安全性 移动性移动性（2）IPv6与与IPv4共存技术共存技术 解决过渡问题的基本技术主要有三种：解决过渡问题的基本技术主要有三种：双协议栈（双协议栈（DualStack,RFC2893）隧道技术（隧道技术（Tunnel,R

15、FC2893）NAT-PT（NetworkAddressTranslation-ProtocolTranslation，RFC2766）。）。IP网络互连与网络设备 局域网互连及设备 1、物理层互连、物理层互连（1）重发器（）重发器（repeater）（2）集线器（）集线器（HUB）2、链路层互连、链路层互连（1）网桥）网桥（2）以太网交换机）以太网交换机（3）三层交换机）三层交换机IP网络互连与网络设备广域网互连及设备1、网络层互连、网络层互连功能与特点功能与特点路由器分类路由器分类2、网络层以上的高层互连、网络层以上的高层互连2022-7-2149第3章：网络规划与设计相关工具2022-7

16、-2150内容提要 测试和接口检测工具 协议分析仪 网络监测工具 网络管理工具及平台 网络仿真工具 网络设计辅助工具 2022-7-2151测试和接口检测工具 定义及分类：测试工具和接口检测器用来测试传输媒体和在媒体上传送的与通用接口约定一致的物理信号。模拟测试装置：用来检测在模拟传输过程中信号的状态。数字测试装置：是检测数字传输通路和设备接口。网络设计中的作用？辅助已有网络的性能分析网络物理层面的验证2022-7-21522022-7-2153协议分析仪 定义：是检验网络协议执行过程的实体，目的就是详细的了解网络中通信过程。使用步骤：首先，协议分析仪对网络中传输的比特 流进行译码；然后，协议

17、分析仪根据协议的结构化格 式来显示这些比特。网络设计中的作用：协议的确定互连技术的选择2022-7-2154协议分析仪的功能模型 2022-7-2155协议分析仪的功能 在局域网领域协议分析 应对以太网、快速以太网、令牌环和FEDI接口提供支持 在广域网的接口方面 应对V.24，X.21，V.35，V.36，RS449，RS530，ElTl，ISDN和ATM，E3，DSl，DS3或OC-3C提供支持。也有支持x.25、帧中继、SDMS、IP和其他标准的协议分析仪，存在支持无线传输的协议分析仪 越复杂的协议或者越高的传输速率，对专用设备的依赖性就越高。2022-7-2156协议分析仪其它功能 协

18、议分析仪可用于网络的故障和性能分析 分析依据，滤波器通常至少描述了下述变量：所有的分组 所有存在缺陷的分组 所有预定义类型错误的分组 发送者、目的地或者源到目的地对 或者某种类型的分组（如广播）分析内容 所有不同类型的错误（例如，CRC错误、错误地址、分组长度错误、未被认可的分组类型和冲突）计数器（发送、已接收和延迟分组）统计（吞吐量、网络负载、峰值时的网络工作量、均值或者统计分布）等 2022-7-2157协议分析仪的实现方式 纯软件的协议分析系统 基于笔记本加数据采集箱的便携式协议分析仪 手持式综合协议分析仪 分布式协议分析仪2022-7-2158纯软件的协议分析系统 协议分析软件加PC网

19、卡的工作方式 在局域网环境中得到广泛应用，例如，Fluke的OptiView-PE 基于此简单的协议分析系统可以开发实现功能强大网络监视功能 例如Windows2000基于协议分析的网络监视系统 可以捕获从局域网上接收的帧 检测和解决在本地计算机上可能遇到的网络问题 主要特点是：简单廉价的软件或自由软件；小巧实用；功能较弱；2022-7-2159笔记本加数据采集箱的便携式协议分析仪 纯软件的分析仪不能够应付所要求的吞吐量（无数据丢失的高记录速度）专用的数据捕获系统 可应用于各种复杂和高速的网络链路上 在复杂和高速的网络链路上，要想全线速地捕捉或更有效地进行实时数据过滤采集，采用专用的数据采集方

20、式是必须的 2022-7-2160 手持式综合协议分析仪 功能强大并能将多种网络测试手段集于一身的综合式测试分析手段 根据网络中的具体需求，协议分析仪的功能也将不断进行扩展 加入网络管理功能 自动网络信息搜集功能 智能的专家故障诊断功能等 更有效的移动性 在网络现场分析、故障诊断、网络维护方面得到了相当广泛的应用和发展。2022-7-2161分布式协议分析仪 什么是分布式协议分析仪？将协议分析仪的数据采集系统独立开来，安置在网络的不同地方，由能控制多个采集器的协议分析仪平台进行管理和数据处理。例如RMON远程监测 对远程探测器记录的信息格式标准化 造价比较高，应用比较复杂2022-7-2162

21、网络监测工具 辅助网络规划与设计的过程，测试已有的和所设计的网络的性能及可靠性。Internet环境加速了大量专用网络检测工具的发展。它们中的大多数适合作为主流操作系统的功能部件或者作为开放软件的解决方案而提供。被列在“TCPIP Internet和互连设备监测与调试工具”（RFC l470）中的工具超过了100个。2022-7-2163 IP网络的监测工具分类 支持网络故障监视和配置的工具 支持性能测量及监视的工具 很多网络监测、管理和诊断的工具是Unix（Linux）和Windows系统提供的命令行检测工具。包括状态监视、流量监视和路由监视等三类工具 2022-7-2164支持网络故障监视

22、和配置的例子 Ping：使用ICMP响应分组进行网络层可达性分析；Netmon：使用轮询和中断对配置数据进行查询；Snmpset：对每个互连网资源的参数进行设置；Traceroute：对路径可达性进行分析。2022-7-2165支持性能测量及监视的例子Spray：负载产生器；Snmpxperfom：简单的通信量监测器；Netstat：能够显示管理信息（例如，通信量计数器），对评估网络状态特别有用。Tcpdump：实现了协议分析仪，能对如Ethernet，FDDl，ARP，RARP，TCP和IP协议进行分析。Flstats：Flstats是从Tcpdump文件中抽取流统计的一个工具。TCP-Wr

23、apper：是安全管理工具的一个实例。目标是通过使用IP地址检查限制接入TCP服务器，并对每次使用进行记录。2022-7-2166Unix（Linux）和Windows系统提供的命令行检测工具 状态监视工具工具名称工具名称操作系统操作系统描述描述ifconfigUnix配置或显示配置或显示TCP/IP网络的网络接口参数网络的网络接口参数ipconfigWindeows显示所有当前的显示所有当前的TCP/IP网络配置值网络配置值pingUnixWindeows检查节点和主机状态检查节点和主机状态nslookupUnixWindeows显示来自域名系统显示来自域名系统(DNS)名称服务器的名称服务

24、器的信息信息digUnixDNS 查询实用程序查询实用程序hostUnix把一个主机名解析到一个网络地址或把把一个主机名解析到一个网络地址或把一个网络地址解析到一个主机名一个网络地址解析到一个主机名2022-7-2167Unix（Linux）和Windows系统提供的命令行检测工具 流量监视工具 工具名称工具名称操作系统操作系统描述描述pingUnixWindows用于测量往返丢包用于测量往返丢包bingUnix测量点到点之间的链路测量点到点之间的链路etherfindUnix检查以太网数据包检查以太网数据包snoopUnix捕获并检查网络包捕获并检查网络包tcpdumpUnix过滤、统计分析

25、数据包过滤、统计分析数据包getethersUnix把所有主机地址作为一个以太局域网部把所有主机地址作为一个以太局域网部分分iptraceUnix检测网关的性能检测网关的性能2022-7-2168Unix（Linux）和Windows系统提供的命令行检测工具 路由监视工具 工具名称工具名称操作系统操作系统描述描述netstatUnix显示各种网络相关的数据结构的内容显示各种网络相关的数据结构的内容arprarpUnixWindows显示和修改互联网到以太网地址转换显示和修改互联网到以太网地址转换表表traceroutetracertUnixWindows打印打印 IP 数据包至某个网络主机的路

26、由数据包至某个网络主机的路由2022-7-2169网络管理工具和平台 在网络规划与设计过程中，有时也需要借助网络管理工具或软件测试网络运行状况，分析网络通信流量和性能。网管工具 相对简单，只提供某一方面的管理功能，如配置管理工具、故障监视工具、性能监视及管理工具等。网管平台 是网络管理系统；提供全面的网络管理功能；良好的扩展性和二次开发能力。2022-7-2170网络管理工具平台举例HP OpenViewAT-SNMPcCA Unicenter系统管理解决方案Cisco WorksSNMP的管理软件系列IBM Tivoli NetView2022-7-2171Hp OpenViewHP Ope

27、nView是HP公司开发的网络管理平台，是一种当前网络管理领域比较流行的、开放式、模块化、分布式的网络/系统管理解决方案。它集成了网络管理和系统管理的优点，并把二者有机地结合在一起，形成一个单一而完整的管理系统。2022-7-2172AT-SNMPc AT-SNMPc是一个分布式的通用网络管理系统平台，可以直观显示、监控和前瞻性地管理网络，能有效地监控整个网络的基础架构，并支持SNMP v3。具有主备冗余服务器功能、网络拓扑图功能、多厂商支持特性，支持最新的SNMP v3身份验证和加密功能、可伸缩性的分布式结构、前瞻性的监控和告警技术、智能事件处理功能、支持控制台远程管理、网络趋势报告功能、完

28、善的路由器、交换机、服务器的管理功能、无人值守服务器功能等。2022-7-2173CA Unicenter不仅功能完整、高度集成，而且十分开放，可支持包括Linux在内的所有主流平台。Unicenter系统管理解决方案分为网络系统管理解决方案、自动化操作解决方案、IT资源管理解决方案、数据库管理解决方案、Web基础设施解决方案和应用管理解决方案六大部分。2022-7-2174Cisco Works 是Cisco公司提供的一个基于SNMP的管理软件系列，它可集成在多个现行的网络管理系统上，如SunNet Manager、HP Open View以及IBM Net View等。Cisco Work

29、s提供以下几个方面的应用：1、可执行自动安装任务，简化手工配置；2、提供调试、配置和拓扑等信息，并生成相应的Drofile文件；3、提供动态的统计、状态和综合配置信息以及基本故障监测功能；4、搜集网络数据并生成相应图表和流量趋势以提供性能分析；5、具有安全管理和设备软件管理功能。2022-7-2175IBM Tivoli NetView 它可在短时间内对大量信息进行分类，捕获解决网络问题的数据，确保问题迅速解决，并保证关键业务系统的可用性。IBM Tivoli NetView的新的位置敏感性拓扑特性可让网管人员通过简单的配置说明来指导Tivoli NetView的映象布局过程。它可自动生成一些

30、与管理人员对网络的直观认识更加贴近的拓扑视图，将有关网络的地理、层次与优先信息直接合并到拓扑视图中。2022-7-2176网络模拟与网络仿真“模拟”：即选取一个物理的或者抽象的系统的某些行为特征，用另外一个系统来表示它们的过程；“仿真”：即用另一数据处理系统，主要是硬件来全部或者部分地模仿某一数据处理系统，以至于模仿的系统能像被模仿的系统一样接受同样的数据，执行同样的程序，获得同样的结果。2022-7-2177 网络仿真和网络规划与设计 1、网络仿真的引入经验、试验和计算作为三种传统的网络设计方法在大型、复杂网络规划与设计中都有其局限性，网络仿真以其独特的技术手段，可以在大型网络的设计和优化方

31、面提供许多决策依据。2022-7-2178 网络仿真和网络规划与设计 2、网络仿真的作用首先，网络仿真能够为网络的规划设计 提供可靠的定量依据。其次，网络仿真能够验证实际方案或比 较多个不同的设计方案。2022-7-2179网络仿真技术应用步骤 1、收集和消化网络工程设计文档 2、建立网元模型 3、建立网络模型 4、建立网络流量模型 5、仿真设计和仿真计算 6、结果分析并提交仿真报告2022-7-2180网络仿真工具介绍 模拟工具种类：高端：复杂的建模机制、比较完备的模型库、完善的外部接口、强大的功能、比较可靠的模拟 低端：简单的建模机制、较小的模型库、简单的外部接口，功能单一、模拟结果的可靠

32、性较差，价位偏低2022-7-2181网络仿真工具OPNET OPNET网络模拟软件简介：1986年由麻省理工大学的两个博士创建的，并于1987年建立了商业化的OPNET齐全的的基本模型库：路由器、交换机、服务器、客户机、ATM设备、DSL设备、ISDN设备等 三类客户 网络服务提供商 网络设备制造商 一般企业2022-7-2182网络仿真工具OPNET四个系列产品核心包括：1.ServiceProviderGuru：面向网络服务提供商的智能化网络管理软件。2.OPNET Modeler：为技术人员（工程师）提供一个网络技术和产品开发平台。3.ITGuru：帮助网络专业人士预测和分析网络和网络

33、应用的性能，诊断问题，查找影响系统性能的瓶颈，提出并 验证解决方案。4.WDM Guru：用于波分复用光纤网络的分析、评测。2022-7-2183网络仿真工具OPNET 不同领域，表现出不同用途：1）对于企业网的模拟，调用已经建好的标准模型组网。2）对于比企业网更复杂的运营商（ISP）网的模拟，焦点放在整个业务层、流量的模拟，使运营商有效查出业务配置中产生的错误。3）针对研发的需求，提供了一个开放的环境，使用户能够建立新的协议和配备，并且能够将细节定义并模拟出来。2022-7-2184网络仿真工具NS2 NS2简介：源代码公开的、免费的软件模拟平台 模块非常丰富，涉及到网络技术的所有方面 ve

34、rsion 2版本，就是NS2 学术界和教育界（论文）辅助教学的工具 NS2的特点：源代码公开 面向对象 可扩展性强 速度和效率优势明显 基于离散事件的模拟器2022-7-2185网络仿真工具NS2 NS2功能 集成了多种网络协议 路由排队管理机制 路由算法 集成了组播业务 应用于局域网仿真有关的部分、MAC层协议 其仿真主要针对路由层、传输层、数据链路层 对固定，无线，卫星以及混合等多种网络的仿真 它最适用于TCP层以上的模拟2022-7-2186 NS的工作流程 用户添加或修改C+类重新编译NS编写Otcl脚本运行NS模拟器对模拟结果进行分析修改C+代码修改Otcl脚本结束2022-7-2

35、187OPNET与NS2的比较 环境的比较：OPNET应用在Windows平台 NS2应用在Linux平台 应用的比较：OPNET是商业软件 NS2是自由软件、开源、免费2022-7-2188网络设计辅助工具 网络设计过程中不再单纯依赖于网络专家的决策，而是依据辅助工具的辅助设计得出所需网络逻辑设计方案。既可以规范网络设计方法，又能提高网络设计的科学性和效率。为什么要使用网络设计辅助工具及其作用？2022-7-2189网络设计辅助工具的应用 辅助需求分析 辅助网络的逻辑设计 对所设计的网络进行性能评价2022-7-2190辅助需求分析 在需求分析阶段，主要是确定网络系统近期和中远期对网络的应用

36、需求，并且将这些需求量化成系统内的数据分布和数据流量。这种需求量化和容量规划涉及大量的采样数据和各类算法，手工操作既繁琐又很难细化，需要有辅助设计工具的支撑。2022-7-2191辅助网络的逻辑设计 在网络逻辑设计阶段，涉及到拓扑设计、网络技术的选择、地址规划及路由设计等内容。这就需要网络设计专家依据专业知识和经验进行网络设计。但是，设计专家为数实在不多，并且，专家的评价很多都是基于经验的。因此具有专家系统功能的网络设计辅助工具可以帮助网络设计人员成功的设计网络。2022-7-2192对所设计的网络进行性能评价 对所设计的网络进行性能评价的必要性 一个性能差，不实用的网络将对企业网络系统的顺利

37、实施造成很大的影响 甚至将影响整个企业网络工程的运行效率。网络性能评价工具可以辅助完成网络性能评价的过程。2022-7-2193网络辅助工具的选择 在选择网络设计辅助工具时，应根据所建设的网络类型选择不同的辅助工具。企业网和公共数据网 企业网设计需求 应用系统的角度分析，合理分配流量，确保网络的可靠性。在对企业网进行评价时，除了考虑它的连通性以外，更重要的是考虑网络的吞吐量，利用率，传输延时和应用程序的响应时间以及网络的可靠性。因此，这就需要进行大量的计算。这涉及到网络所采用的协议、网络的拓扑、链路的数学模型、数据流模型、网络节点模型等等，利用工具辅助企业网络设计 对一个网络设计人员来说，用手

38、工来完成计算将是非常困难的。可选择辅助设计工具。可选择具有性能评价功能的网络设计辅助工具。2022-7-2194网络设计辅助工具现状及应用 目前，国外已经有了一些成功的网络设计辅助工具。如NDA公司的AUTONET CACI公司的COMNET Wandl公司的NPAT(Network Planning&Analysis Tools)等等，这些网络设计辅助工具都是面向公共数据网络和广域网的设计。国外的网络设计辅助工具价格昂贵，也存在适应性问题。第四章：需求分析 内容提要 业务需求 用户需求 应用需求 计算设备需求 网络需求 性能分析 需求的映射 内容提要 业务需求 用户需求 应用需求 计算设备需

39、求 网络需求 性能分析 需求的映射 业务需求 业务需求收集 业务需求内容 1、主要里程碑 2、网络项目类型、范围和投资规模 3、业务活动类型 4、预测增长率 5、可靠性和有效性 6、安全性 7、Web站点和Internet连接性 8、远程访问 确定网络设计目标和初始条件 用户需求 用户关注点 用户级的需求是基础，将影响应用、计算平台甚至网络。用户需求的关注点包括以下几方面内容：信息及时传输 可预测的响应时间 网络可靠、可用性 适应性强 可升级性好 安全 成本低 用户需求信息的收集用户需求信息的收集 用户需求信息的整理 用户需求用户需求信息的收集1、与用户群进行交流2、访谈数量和质量调查和问卷调

40、查集中访谈个人采访用户需求信息的整理 收集的用户需求必须记录下来，文档有助于将需求用书面形式记录下来以便于交流，也便于以后说明需求和网络性能的对应关系。应用需求 服务类型 1、“尽力而为尽力而为”服务服务 2、有保证的服务、有保证的服务 3、可预测服务、可预测服务 服务性能 1、容量、容量 2、延迟、延迟 3、RMA 应用类型 1、任务关键的应用、任务关键的应用 2、速率关键的应用、速率关键的应用 3、实时、实时/交互式应用交互式应用应用需求 应用分组 1、遥感勘测、遥感勘测/命令和控制应用命令和控制应用 2、可视化应用、可视化应用 3、分布式计算应用、分布式计算应用 4、Web访问应用访问应

41、用 5、大块数据传输应用、大块数据传输应用 6、远程服务应用、远程服务应用 7、运营、管理、维护和提供（、运营、管理、维护和提供（Operation,Administration,Maintenance,andProvisioning,OAM&P）应用应用 8、客户、客户/服务器应用服务器应用应用需求 应用信息收集、测量及分析 1、应用信息收集与整理、应用信息收集与整理 2、应用性能测量、应用性能测量 3、刻画行为特性、刻画行为特性（1）建模与仿真）建模与仿真（2）用户行为）用户行为 （3）应用的行为）应用的行为 网络性能行为的仿真 用户行为的特性应用需求 应用位置 与对应用进行分类和分组一样

42、，确定在环境的何处使用应用对需求分析是很有帮助的。应用地图计算设备需求 设备需求类型计算设备需求 计算设备类型 1、普通终端、普通终端 2、服务器、服务器 3、专用设备、专用设备 计算设备性能特性计算设备性能特性 设备各组成部分的性能内容有：设备各组成部分的性能内容有：存储性能：闪存、磁盘或磁带的性能；存储性能：闪存、磁盘或磁带的性能；处理器处理器CPU的性能；的性能；内存性能：内存访问时间；内存性能：内存访问时间；总线性能：总线容量和仲裁效率；总线性能：总线容量和仲裁效率；操作系统性能：协议栈和操作系统性能：协议栈和API的效率。例如，协议栈中内存数量，的效率。例如，协议栈中内存数量，或给定

43、的操作系统在特定处理器上的运行性能；或给定的操作系统在特定处理器上的运行性能；设备驱动程序性能等。设备驱动程序性能等。设备部件计算设备需求 设备位置设备位置网络需求网络需求类型网络需求 现有网络和迁移现有网络和迁移 网络拓扑结构。网络拓扑结构。网络可伸缩性依赖。网络可伸缩性依赖。位置依赖。位置依赖。性能约束。性能约束。网络，系统和支持服务依赖。网络，系统和支持服务依赖。互操作性依赖。互操作性依赖。网络报废。网络报废。网络需求网络管理需求 1、网络管理任务、网络管理任务网络监视和故障管理网络监视和故障管理性能监视和性能分析性能监视和性能分析配置管理配置管理2、管理方法、管理方法网络管理协议。管理

44、模式及管理参数。带内管理和带外管理需求。集中管理方式和分布式管理方式。性能需求。被管理的网络元素网络需求 网络安全需求网络安全需求 1、风险分析、风险分析 2、远程访问和、远程访问和Internet连接连接 网络冗余及灾难恢复需求网络冗余及灾难恢复需求 1:1冗余：在这种情况下，网络中每一个有此冗余：在这种情况下，网络中每一个有此需求的节点或链路都有一个备份节点或链路。需求的节点或链路都有一个备份节点或链路。1:N冗余：在这种情况，多个网络共用一套冗冗余：在这种情况，多个网络共用一套冗余系统。相比于余系统。相比于1:1的冗余方案，这是一个较的冗余方案，这是一个较低等级但却更廉价的冗余方案。低等

45、级但却更廉价的冗余方案。性能分析RMA分析 1、可靠性分析、可靠性分析2、可维护性分析、可维护性分析3、可用性、可用性正常运行时间和停工时间正常运行时间和停工时间测量正常运行时间测量正常运行时间测量的频度测量的频度测量位置测量位置如何测量如何测量性能分析延迟分析 端到端延迟与往返延迟端到端延迟与往返延迟延迟抖动延迟抖动 用户需求的时延估计交互式突发应用和交互式大宗应用性能分析 容量分析 确定可预测和有保证的性能需求确定可预测和有保证的性能需求 确定性能需求是否可预测基于以下考虑：确定性能需求是否可预测基于以下考虑：确定应用是否任务关键的、速率关键的、实时确定应用是否任务关键的、速率关键的、实时

46、的或者交互的；的或者交互的；确定是否存在任何环境特定的阈值；确定是否存在任何环境特定的阈值；如果必要，使用通用阈值；如果必要，使用通用阈值；与用户一起讨论就哪些需求考虑为可预测性需与用户一起讨论就哪些需求考虑为可预测性需求达成共识。求达成共识。需求的映射 多重需求地图需求的映射 校园需求地图第5章：流分析内容提要 流概念及特性 流模式 流标识 流组合和流优先化 流分析指导及实践内容提要 流概念及特性 流模式 流标识 流组合和流优先化 流分析指导及实践流概念及特性 什么是流 流（flow）：单一会话期间在网络上传输的应用或协议数据流。也称为通信流或者数据流，是具有共同属性的一组网络通信量，这些共

47、同属性可以是源/目的地址、信息类型、通信方向或者其他端到端信息等。流是源或目的应用/主机之间的端到端的信息。在链路和网络上都可检测到.流方向 按照数据流向，流可以分成单向流和双向流。数据源和数据宿 数据源和数据宿是为流提供方向属性的实体 数据源产生网络数据 数据宿从网络中接收数据流性能 每个应用流在容量、延迟和可靠性等方面的性能需求需求分析获得。流的容量：应用所需的带宽；流的延迟：应用的响应时间；可靠性：主要指可用性指标。需要描述应用的服务质量（QoS）需求特征。流类型 单一流和复合流 按数据流的复合特性分 一般流和关键流 按应用流的重要性划分单一流和复合流 单一流：一个单独的应用的流，是通信

48、流的一个基本单元。具有不同的流特性 Best-effort 应用.有特定性能要求的应用 复合流 共享同一路径、链路或网络的单一流的组合 仅对Best-effort 应用 流才能加以组合。有特定性能要求的应用流只能以单一流的形式存在。用于容量规划.按不同的复合层次，复合流可分为组合流（composite flow）和骨干流（backbone flow）。单一流和复合流有保证的服务需求的单一流 复合流的例子关键流 服务于重要的用户，对应于企业重要应用的流。通常是那些在速率、实时性、交互性等方面具有更高、更严格的性能需求的应用流。对流进行排序时，关键流和带有服务质量保证要求的单一流通常需要优先考虑。

49、在很多时候，关键流是有保证需求的单一流，即二者通常是一致的。流模式 对等模式 流模式 客户/服务器模式流模式 层次化客户服务器模式流模式 分布式计算模式 流标识 在位置图上确定应用流的分布情况及流方向并加以标注，确定流的性能特性，确定流的汇聚点。流标识通常基于应用地图、应用需求描述、应用流模式、应用性能等。流标识的常用方法包括：标识一个特定的应用流 开发流模板 结合源和宿特性映射流 选择前N个应用流进行标识 如何标识应用流？示例：数据迁移应用 根据需求分析，对于每个应用的单个会话，发生3个流：1、从用户设备分段传输数据容量：100Kbs；延迟：未知；可靠性：l00 2、在服务器之间迁移数据容量

50、：500Kbs；延迟：未知；可靠性：100 3、将数据迁移到远程存储位置容量：10Mbps；延迟：未知；可靠性:100应用1应用2绘制应用地图 用户设备到第三方存储服务器之间的流视频设备到存储服务器之间的流在地图中映射应用1的流 应用流的映射可以是：设备之间楼宇之间 用户设备到存储服务器之间的流用户设备到存储服务器之间的流用户设备到存储服务器之间的流服务器之间的流在图中标识流性能细化流标识引入了流汇聚点 开发流模板 使用模板标记应用流：同一组应用会应用到一个用户组或者整个用户集合上；不同的流具有相同的性能需求 应用到具有相同性能特性的多个流上的一个模板 结合源和宿特性映射流 在应用2地图中映射