1、第4章 网络工程需求分析 4.1 分析网络应用目标分析网络应用目标4.2 分析网络应用约束分析网络应用约束4.3 分析网络工程的指标分析网络工程的指标4.4 分析网络通信特征分析网络通信特征本章小结本章小结习题习题第第4章章 网络工程需求分析网络工程需求分析本章提示：本章提示：本章主要介绍用系统集成方法本章主要介绍用系统集成方法设计网络的第一步设计网络的第一步-客户需求分析的客户需求分析的主要步骤方法。先讨论分析网络应用目主要步骤方法。先讨论分析网络应用目标的步骤，明确设计的目标和项目范围。标的步骤，明确设计的目标和项目范围。然后分析有关网络应用方面约束，如政然后分析有关网络应用方面约束，如政
2、策、预算、时间等方面的结束。再介绍策、预算、时间等方面的结束。再介绍影响网络性能的主要因素以及进行网络影响网络性能的主要因素以及进行网络分析的技术指标。最后我们将讨论分析分析的技术指标。最后我们将讨论分析网络通信特征的一些常用方法。网络通信特征的一些常用方法。4.1 分析网络应用目标分析网络应用目标网络需求分析是在网络设计过程中用来获取和确定系统需求网络需求分析是在网络设计过程中用来获取和确定系统需求的方法。在需求分析阶段应确定客户有效完成工作所需的网的方法。在需求分析阶段应确定客户有效完成工作所需的网络服务和性能水平。络服务和性能水平。网络需求指明必须实现的网络规格参数。它描述了网络系统网络
3、需求指明必须实现的网络规格参数。它描述了网络系统的行为、特性或属性，是在设计实现网络系统过程中对系统的行为、特性或属性，是在设计实现网络系统过程中对系统的约束。需求分析是网络设计过程的基础。遗憾的是，许多的约束。需求分析是网络设计过程的基础。遗憾的是，许多网络在设计过程中并没有投入足够的精力做需求分析。一个网络在设计过程中并没有投入足够的精力做需求分析。一个重要的原因在于，需求分析是整个设计过程的难点。为了搞重要的原因在于，需求分析是整个设计过程的难点。为了搞清客户网络需求，需要与各方面的人员进行沟通，了解客户清客户网络需求，需要与各方面的人员进行沟通，了解客户所需和所想，并需要学习必要的客户
4、方面业务知识。其次是所需和所想，并需要学习必要的客户方面业务知识。其次是需求分析不能立即提供一个结果，它只是设计和建立网络的需求分析不能立即提供一个结果，它只是设计和建立网络的整体战略的一部分。此外由于现代网络系统通常采用系统集整体战略的一部分。此外由于现代网络系统通常采用系统集成方法进行设计，集成构件只能选取产品系列中的某些档次成方法进行设计，集成构件只能选取产品系列中的某些档次设备，而这些设备产品之间并不是连续的，有一定交叉和覆设备，而这些设备产品之间并不是连续的，有一定交叉和覆盖，看起来好象要求并不十分精确。然而，正确的需求分析盖，看起来好象要求并不十分精确。然而，正确的需求分析方法将使
5、分析基础数据与网络客户需求相一致，从而使网络方法将使分析基础数据与网络客户需求相一致，从而使网络设计结果与客户应用需求相一致，否则会产生不可预测的严设计结果与客户应用需求相一致，否则会产生不可预测的严重后果。重后果。良好的需求分析有助于为后继工作建立起一个稳定的工作基良好的需求分析有助于为后继工作建立起一个稳定的工作基础。如果在设计先期没有就需求达成一致，加上在整个项目础。如果在设计先期没有就需求达成一致，加上在整个项目的实施过程中，需求将会不停地发生变化。这些因素综合起的实施过程中，需求将会不停地发生变化。这些因素综合起来就可能会破坏项目设计计划和工程预算。来就可能会破坏项目设计计划和工程预
6、算。了解客户的网络应用目标及其约束是网络设计中一个至关重了解客户的网络应用目标及其约束是网络设计中一个至关重要的方面。只有对客户的商业目标进行全面的分析，才能提要的方面。只有对客户的商业目标进行全面的分析，才能提出得到客户认可的网络设计方案。出得到客户认可的网络设计方案。4.1.1 工作步骤需求分析是要决定需求分析是要决定“做什么，不做什么做什么，不做什么”。了解需求的主要。了解需求的主要步骤包括：首先，从企业高层管理者开始收集商业需求；其步骤包括：首先，从企业高层管理者开始收集商业需求；其次，收集客户群体需求；最后，收集支持客户和客户应用的次，收集客户群体需求；最后，收集支持客户和客户应用的
7、网络需求。网络需求。在与客户探讨网络设计项目的商业目标之前，可以先研究一在与客户探讨网络设计项目的商业目标之前，可以先研究一下该客户的商业状况。例如，搞清该客户从事的行业，研究下该客户的商业状况。例如，搞清该客户从事的行业，研究该客户的市场、供应商、产品、服务和竞争优势。了解该客该客户的市场、供应商、产品、服务和竞争优势。了解该客户的商业及外部关系以后，就可以对技术和产品进行定位，户的商业及外部关系以后，就可以对技术和产品进行定位，帮助客户提高其在行业内的地位。帮助客户提高其在行业内的地位。首先要请客户解释公司的组织结构。最终的网络设计很可能首先要请客户解释公司的组织结构。最终的网络设计很可能
8、要体现公司的结构，因此最好对公司在部门、商业流程、供要体现公司的结构，因此最好对公司在部门、商业流程、供应商、商业伙件、商业领域以及本地区或远地办公室等方面应商、商业伙件、商业领域以及本地区或远地办公室等方面的组织有所了解。对公司结构的了解有助于确定主要的用户的组织有所了解。对公司结构的了解有助于确定主要的用户群及其通信流量特征。公司中的信息技术（群及其通信流量特征。公司中的信息技术（ITIT）方面的雇员，）方面的雇员，可能对公司在这方面的目的和任务较为了解，同时也能够更可能对公司在这方面的目的和任务较为了解，同时也能够更多地提供与商业一致的网络需求。多地提供与商业一致的网络需求。4.1.2
9、明确网络设计目标要想设计一个好的网络，首先要明确网络设计目标。典型网要想设计一个好的网络，首先要明确网络设计目标。典型网络设计目标包括：络设计目标包括：增加收入和利润。加强合作交流，共享宝贵的数据资源。加强对分支机构或部属的调控能力。缩短产品开发周期，提高雇员生产力。与其他公司建立伙伴关系。扩展进入世界市场。转变为国际网络产业模式。使落后的技术现代化。降低通信及网络成本，包括与语音、数据、视频等独立网络有关的开销。将数据提供给所有雇员及所属公司，以使其做出更好的商业决定。提高关键任务应用程序和数据的安全性与可靠性。提供新型的客户服务。4.1.3 明确网络设计项目范围决定网络设计的项目范围是网络
10、设计的另一个重要步骤。要决定网络设计的项目范围是网络设计的另一个重要步骤。要明确是设计一个新网络还是修改现有的网络，是针对一个网明确是设计一个新网络还是修改现有的网络，是针对一个网段、一个（组）局域网、一个广域网，还是远程网络或一个段、一个（组）局域网、一个广域网，还是远程网络或一个完整的企业网。完整的企业网。设计一个全新、独立的网络的可能性非常小。即使是为一座设计一个全新、独立的网络的可能性非常小。即使是为一座新建筑物或一个新的园区设计网络，或者用全新的网络技术新建筑物或一个新的园区设计网络，或者用全新的网络技术来代替旧的网络，也必须考虑与来代替旧的网络，也必须考虑与Internet相连的问
11、题。在更相连的问题。在更多的情况下，需要考虑现有网络的升级问题，以及升级后与多的情况下，需要考虑现有网络的升级问题，以及升级后与现有网络系统兼容的问题。现有网络系统兼容的问题。4.1.4 明确客户的网络应用网络应用是网络存在的真正原因。要使网络能很好发挥作用，网络应用是网络存在的真正原因。要使网络能很好发挥作用，需要搞清客户的现有应用及新增加的应用。要在客户的帮助需要搞清客户的现有应用及新增加的应用。要在客户的帮助下，填写如表下，填写如表4-14-1所示的表。所示的表。表表4-1 4-1 网络应用统计网络应用统计表中的表中的“应用名称应用名称”填入客户提供的名称即可。它可能是规填入客户提供的名
12、称即可。它可能是规范的应用名称如范的应用名称如“Internet Explorer”，也可能是客户自己能，也可能是客户自己能明白的应用名称，尤其对那些自行开发的应用更是如此。明白的应用名称，尤其对那些自行开发的应用更是如此。应用名称应用名称 应用类型应用类型 是否为新应用是否为新应用 重要性重要性 备注备注 电子邮件电子邮件文件传输文件传输文件共享文件共享/访问访问数据库访问数据库访问/更新更新群件群件桌面印刷桌面印刷网络浏览网络浏览基于基于“推推”的信息传播的信息传播网络游戏网络游戏电子白板电子白板远程终端远程终端终端仿真终端仿真日历日历在线目录（电话薄）在线目录（电话薄）医疗成像医疗成像远
13、程教学远程教学视频会议视频会议Internet或或Intranet语音语音Internet或或Intranet传真传真销售点（零售商店）销售点（零售商店）销售定单输入销售定单输入电子商务电子商务管理报告管理报告金融模型金融模型销售追踪销售追踪人力资源管理人力资源管理 计算机辅助设计计算机辅助设计 计算机辅助生产计算机辅助生产遥控遥控库存控制及发货库存控制及发货 过程控制与工厂管过程控制与工厂管理理对“应用类型”栏目可填入能描述应用类型的相近内容，或按下面的标准网络应用对应用进行归类：此外还可以将系统应用单独列表。这些系统应用包含下列网络服务类型：客户鉴别和授权客户鉴别和授权主机命名主机命名远程
14、引导程序远程引导程序远程配置下载远程配置下载目录服务目录服务网络备份网络备份网络管理网络管理软件分发软件分发对于表中的对于表中的“重要性重要性”一栏，可以填入：一栏，可以填入：非常重要非常重要较重要较重要不重要不重要 对于重要的任务，需要收集更为准确的信息，包括客户可以对于重要的任务，需要收集更为准确的信息，包括客户可以接受的停机时间。接受的停机时间。在在“备注备注”栏，填写与网络设计相关的内容，例如包括关于栏，填写与网络设计相关的内容，例如包括关于公司方面的任何信息（比如在将来计划停止使用一项应用）公司方面的任何信息（比如在将来计划停止使用一项应用）或者明确的公司发展计划安排及区域性应用计划
15、。或者明确的公司发展计划安排及区域性应用计划。4.2 分析网络应用约束分析网络应用约束除了分析商业目标和判断客户支持新应用的需求之外，由于除了分析商业目标和判断客户支持新应用的需求之外，由于商业约束对网络设计影响较大，也需要认真分析。商业约束对网络设计影响较大，也需要认真分析。4.2.1 政策因素约束与网络客户讨论他们公司办公政策和技术发展路线是必要的，与网络客户讨论他们公司办公政策和技术发展路线是必要的，但尽量少发表自己的意见。了解政策约束的目标是发现隐藏但尽量少发表自己的意见。了解政策约束的目标是发现隐藏在项目后面可能导致项目失败的事务安排、持续的争论、偏在项目后面可能导致项目失败的事务安
16、排、持续的争论、偏见、利益关系或历史等因素。特别要注意的是，已经进行过见、利益关系或历史等因素。特别要注意的是，已经进行过但没有成功的一个类似项目，应当做出明智的判断，看类似但没有成功的一个类似项目，应当做出明智的判断，看类似情况是否同样会在本项目过程中重演，是什么原因导致项目情况是否同样会在本项目过程中重演，是什么原因导致项目失败，如何才能保证不再出现类似的原因，如何能够得到较失败，如何才能保证不再出现类似的原因，如何能够得到较好的结果等。好的结果等。要与客户就协议、标准、供应商等方面的政策进行讨论，搞要与客户就协议、标准、供应商等方面的政策进行讨论，搞清客户在传输、路由选择、桌面或其他协议
17、方面是否已经制清客户在传输、路由选择、桌面或其他协议方面是否已经制定了标准，是否有关于开发和专有解决方案的规定，是否有定了标准，是否有关于开发和专有解决方案的规定，是否有认可供应商或平台方面的相关规定，是否允许不同厂商竞争认可供应商或平台方面的相关规定，是否允许不同厂商竞争等。往往有的公司已为新网络选择好了技术和产品，那么新等。往往有的公司已为新网络选择好了技术和产品，那么新的设计方案就一定要与该计划相匹配。的设计方案就一定要与该计划相匹配。由于高新技术的引入往往会加剧部分人与机器之间的矛盾，由于高新技术的引入往往会加剧部分人与机器之间的矛盾，不要期待所有人都会拥护新项目。如果能了解该项目将对
18、哪不要期待所有人都会拥护新项目。如果能了解该项目将对哪些人产生不利影响，对以后的工作将可能有一定好处。些人产生不利影响，对以后的工作将可能有一定好处。4.2.2 预算因素约束网络设计必须符合客户的预算。网络设计的一个共同目标就网络设计必须符合客户的预算。网络设计的一个共同目标就是控制网络建设预算。预算应包括设备采购、购买软件、维是控制网络建设预算。预算应包括设备采购、购买软件、维护和测试系统、培训工作人员以及设计和安装系统的费用等。护和测试系统、培训工作人员以及设计和安装系统的费用等。此外还应考虑信息费用及可能的外包费用。此外还应考虑信息费用及可能的外包费用。一般来说，需要对客户单位的网络工作
19、人员的能力进行分析，一般来说，需要对客户单位的网络工作人员的能力进行分析，看他们的工作能力和专业知识是否能胜任以后的工作，从而看他们的工作能力和专业知识是否能胜任以后的工作，从而提出相应的建议：新增或招聘网络管理员，培训现有员工，提出相应的建议：新增或招聘网络管理员，培训现有员工，将网络操作和管理外包出去。这些因素都对项目预算产生影将网络操作和管理外包出去。这些因素都对项目预算产生影响。响。应当就网络设计的投资回报问题对客户进行分析。分析解释应当就网络设计的投资回报问题对客户进行分析。分析解释由于降低运行费用、提高劳动生产力和市场扩大等诸多方面由于降低运行费用、提高劳动生产力和市场扩大等诸多方
20、面的原因，新网络能以多快的速度回报投资。的原因，新网络能以多快的速度回报投资。4.2.3 时间因素约束网络设计项目的日程安排是需要考虑的另一个问题。网络设计项目的日程安排是需要考虑的另一个问题。项目进度表规定了项目最终期限和重要阶段。通常项目进度表规定了项目最终期限和重要阶段。通常是由客户负责管理项目进度，但设计者必须就该日是由客户负责管理项目进度，但设计者必须就该日程表是否可行提出自己的意见，使项目日程安排符程表是否可行提出自己的意见，使项目日程安排符合实际工作要求。合实际工作要求。开发进度表的工具有许多种，包括重要阶段、资源开发进度表的工具有许多种，包括重要阶段、资源分配和重要步骤分析等。
21、在全面了解项目范围后，分配和重要步骤分析等。在全面了解项目范围后，要对设计者自行安排的计划项目的分析阶段、逻辑要对设计者自行安排的计划项目的分析阶段、逻辑设计阶段和物理设计阶段的时间与项目进度表的时设计阶段和物理设计阶段的时间与项目进度表的时间进行对照分析，及时与客户沟通存在的疑问。间进行对照分析，及时与客户沟通存在的疑问。4.2.4 环境因素约束环境因素约束是指对被施工单位的周边环境，例如应用环境、环境因素约束是指对被施工单位的周边环境，例如应用环境、技术环境、地理环境（如建筑物）等因素对系统集成的约束技术环境、地理环境（如建筑物）等因素对系统集成的约束。4.2.5 其他不可控因素约束包括资
22、金到位、政策变化以及环境等情况的变化。包括资金到位、政策变化以及环境等情况的变化。4.3 分析网络工程的指标分析网络工程的指标建设网络信息系统必须要满足设计目标中的要求，遵循一定建设网络信息系统必须要满足设计目标中的要求，遵循一定的系统总体原则，并以总体原则为指导，设计经济合理、技的系统总体原则，并以总体原则为指导，设计经济合理、技术先进和资源优化的系统方案。网络信息系统的建设原则通术先进和资源优化的系统方案。网络信息系统的建设原则通常包括以下几方面。常包括以下几方面。4.3.1 影响网络性能的主要因素根据根据Internet的发展历程，我们能够发现以下关键因素影的发展历程，我们能够发现以下关
23、键因素影响网络发展：响网络发展：1.距离距离2.时段时段3.拥塞拥塞4.服务类型服务类型5.可靠性可靠性6.信息冗余信息冗余7.一点决定整体一点决定整体4.3.2 网络性能参数指标在分析网络设计技术要求时，应当列出客户能够接受的网络在分析网络设计技术要求时，应当列出客户能够接受的网络性能参数，如吞吐量、差错率、效率、时延和响应时间等。性能参数，如吞吐量、差错率、效率、时延和响应时间等。我们不打算从数学的角度研究这些网络参数，而只是引出数我们不打算从数学的角度研究这些网络参数，而只是引出数学分析和实践得出的结论，供设计者理解和分析使用。学分析和实践得出的结论，供设计者理解和分析使用。在精确分析性
24、能时，有如下一些网络性能参数可供使用。在精确分析性能时，有如下一些网络性能参数可供使用。1.时延（时延（Delay或或Latency）2吞吐量（吞吐量（Throughput）3丢包率（丢包率（Packet Loss Rate）4时延抖动（时延抖动（Jitter）5路由（路由（Route）6带宽（带宽（Bandwidth）7响应时间（响应时间（Respond Time）8利用率（利用率（Utilization）9效率（效率（Efficiency）1.时延（时延（Delay或或Latency）根据产生时延的原因，我们能够将时延分为以下几类：根据产生时延的原因，我们能够将时延分为以下几类：（1）传播
25、时延）传播时延（2）发送时延）发送时延（3）重传时延）重传时延（4）分组交换时延）分组交换时延（5）排队时延）排队时延其中：其中：时延时延=传播时延传播时延+传输时延传输时延+排队时延排队时延传播时延传播时延=距离距离/信号在媒体中的速度信号在媒体中的速度传输时延传输时延=信息量信息量/带宽带宽2吞吐量（吞吐量（Throughput）吞吐量是指在单位时间传输无差错数据的能力。吞吐量可针对某个特定吞吐量是指在单位时间传输无差错数据的能力。吞吐量可针对某个特定连接或会话定义，也可以定义网络的总的吞吐量。连接或会话定义，也可以定义网络的总的吞吐量。吞吐量吞吐量=Gp发送成功发送成功 图图4-1 吞吐
26、量关系吞吐量关系512102415362048（分组长度）每秒分组数有效的吞吐量影响应用层吞吐量的因素可能有：影响应用层吞吐量的因素可能有：协议机制，如握手、窗口、确认等。协议机制，如握手、窗口、确认等。协议参数，如帧长度、重传定时器等。协议参数，如帧长度、重传定时器等。网络互连设备的网络互连设备的PPS或或CPS。网络互连设备的分组丢失率。网络互连设备的分组丢失率。端到端的差错率。端到端的差错率。服务器服务器/主机性能。影响其性能的因素有：主机性能。影响其性能的因素有：CPU类型。磁盘访问速度。高速缓存大小。计算机总线性能（容量和仲裁方法）。存储器性能（实存和虚存的访问时间）。操作系统的效率
27、应用程序的效率和正确性。网络接口卡类型。局域网共享站点数量。3丢包率（丢包率（Packet Loss Rate）网络网络“丢包率丢包率”是指在一定的时段内在两点间传输中丢失分组是指在一定的时段内在两点间传输中丢失分组与总的分组发送量的比率。无拥塞时路径丢包率为与总的分组发送量的比率。无拥塞时路径丢包率为0%，轻，轻度拥塞时丢包率为度拥塞时丢包率为14%，严重拥塞时丢包率为，严重拥塞时丢包率为515%。高丢包率的网络通常使应用不能正常工作。高丢包率的网络通常使应用不能正常工作。注意到适度的丢包率并不表明网络存在故障，这是因为：注意到适度的丢包率并不表明网络存在故障，这是因为：某些实时业务，如基于
28、某些实时业务，如基于IP的话音（的话音（VoIP）能够容忍一定的丢）能够容忍一定的丢包率，一旦丢失分组并不试图恢复它。包率，一旦丢失分组并不试图恢复它。TCP重新发送丢失的分组，它也使用分组丢失作为以较低速重新发送丢失的分组，它也使用分组丢失作为以较低速率发送数据的信号。这种特性被称为率发送数据的信号。这种特性被称为“网络友好网络友好”。许多服务在分组丢失的情况下将继续有效地运行。许多服务在分组丢失的情况下将继续有效地运行。4时延抖动（时延抖动（Jitter）时延抖动是从源到目的地的连续分组到达时间的波动。时延抖动是从源到目的地的连续分组到达时间的波动。5路由（路由（Route）在在Inter
29、net中，通信网是通过中，通信网是通过IP路由器互连的。路由器负责路由器互连的。路由器负责接收来自各个网络入口的分组，并把分组从其相应的出口转接收来自各个网络入口的分组，并把分组从其相应的出口转发出去。这涉及到两个方面的问题：首先找到分组相应的出发出去。这涉及到两个方面的问题：首先找到分组相应的出口，这可通过查找选路表即可；其次将分组从入口送到出口，口，这可通过查找选路表即可；其次将分组从入口送到出口，这取决于路由器的体系结构。路由器使用各种协议，提供网这取决于路由器的体系结构。路由器使用各种协议，提供网间数据的路由选择，并对网络的资源进行动态控制，因此具间数据的路由选择，并对网络的资源进行动
30、态控制，因此具有更强的网络互连能力。有更强的网络互连能力。6带宽（带宽（Bandwidth）带宽是描述传输信道容量的术语，即频带的宽度。对于数带宽是描述传输信道容量的术语，即频带的宽度。对于数字电路，由香农公式可知，传输信道的带宽越大，数据传字电路，由香农公式可知，传输信道的带宽越大，数据传输速率越高，日常生活中人们用带宽来等同于数据的传输输速率越高，日常生活中人们用带宽来等同于数据的传输速率，通常是以比特速率，通常是以比特/秒（秒（bit/s）表示，而模拟电路是以赫）表示，而模拟电路是以赫兹（兹（Hz）表示。）表示。为能够正常地发挥网络的作用，不同类型的应用需不同的为能够正常地发挥网络的作用
31、，不同类型的应用需不同的带宽。一些典型应用的带宽需求如下：带宽。一些典型应用的带宽需求如下：1.PC通信：通信：14.450Kb/s2.数字音频：数字音频：12Mb/s3.压缩视频：压缩视频：210Mb/s4.文档备份：文档备份：10100Mb/s5.非压缩视频：非压缩视频：12Gb/s7响应时间（响应时间（Respond Time）响应时间是指从服务请求发出到接收到相应响应所花费的时响应时间是指从服务请求发出到接收到相应响应所花费的时间，它经常用来指客户机向主机交互地发出请求并得到响应间，它经常用来指客户机向主机交互地发出请求并得到响应信息所需要的时间。客户往往比较关心这个网络性能指标。信息
32、所需要的时间。客户往往比较关心这个网络性能指标。当响应时间超过当响应时间超过100毫秒或毫秒或1/10秒的时候，就会引起客户不秒的时候，就会引起客户不良反映。超过良反映。超过100毫秒，客户就能意识到他们在等待网络的毫秒，客户就能意识到他们在等待网络的传输。传输。在不同的系统构成中，典型的响应时延是不同的。一些常见的在不同的系统构成中，典型的响应时延是不同的。一些常见的响应时延是：响应时延是：轮询时延轮询时延连接时延连接时延等待时延等待时延CPU时延时延网卡时延网卡时延物理媒体时延物理媒体时延对于一个典型的应用，可以根据网络配置和应用的具体情况，如数据文对于一个典型的应用，可以根据网络配置和应
33、用的具体情况，如数据文件大小及所使用的技术（如调制解调器、卫星信道等）估算出用户所需件大小及所使用的技术（如调制解调器、卫星信道等）估算出用户所需等待的大概时间范围。图等待的大概时间范围。图4-2给出了这样一个例子。给出了这样一个例子。图图4-2 时延的估算时延的估算8利用率（利用率（Utilization）利用率反映出指定设备在使用时所能发挥的最大能力。利用率反映出指定设备在使用时所能发挥的最大能力。例如，网络检测工具表明某网段的利用率是例如，网络检测工具表明某网段的利用率是30%，这意味着，这意味着有有30%的容量在使用中。在网络分析与设计中，通常考虑两的容量在使用中。在网络分析与设计中，
34、通常考虑两种类型的利用率：种类型的利用率：CPU利用率和链路利用率。利用率和链路利用率。9效率（效率（Efficiency）网络效率表明了为产生所需的输出要求的系统开销。例网络效率表明了为产生所需的输出要求的系统开销。例如对共享式以太网，当冲突较高时，其效率将较低（为成功如对共享式以太网，当冲突较高时，其效率将较低（为成功发送帧所付出的代价很大，因许多帧发生冲突而需要重传）。发送帧所付出的代价很大，因许多帧发生冲突而需要重传）。网络效率明确了发送通信需要多大的系统开销，不论这些系网络效率明确了发送通信需要多大的系统开销，不论这些系统开销是否由冲突、差错、重定向或确认等原因所致。统开销是否由冲突
35、、差错、重定向或确认等原因所致。使用长帧要求链路具有较低的差错率，才能提高信道效使用长帧要求链路具有较低的差错率，才能提高信道效率。帧越长，比特越多，帧出错机会则增加；一旦有任何比率。帧越长，比特越多，帧出错机会则增加；一旦有任何比特出错，该帧将被丢弃，导致带宽的浪费，从而降低效率。特出错，该帧将被丢弃，导致带宽的浪费，从而降低效率。尽管提高帧长可能提高效率，考虑到网络差错率，帧长必须尽管提高帧长可能提高效率，考虑到网络差错率，帧长必须加以限制，以达到取得较高的效率的效果。加以限制，以达到取得较高的效率的效果。表表4-3给出了一些常用网络类型的最大帧长度的值。给出了一些常用网络类型的最大帧长度
36、的值。表表4-3 最大帧长度最大帧长度技术技术 最大帧长最大帧长 10Mb/s和和100Mb/s以太网以太网 1,518字节（包括帧首部和字节（包括帧首部和CRC）4Mb/s令牌环令牌环4,500字节字节 16Mb/s令牌环令牌环 18,000字节字节 FDDI4,500字节字节 带带ATM适配层适配层5（AAL5）的）的ATM65,535字节字节 使用使用PPP的的ISDN基本速率接基本速率接口和集群速率接口口和集群速率接口1,500字节字节 T1 未定义，常用未定义，常用4,500字节字节 4.3.3 网络系统可用性可用性（可用性（Availability）是指网络或网络设备可用于执行预）
37、是指网络或网络设备可用于执行预期任务的时间的总量（百分比）期任务的时间的总量（百分比）平均故障间隔时间（平均故障间隔时间（Mean Time Between Failure，MTBF）和平均修复时间（和平均修复时间（Mean Time To Repair，MTTR）是另外）是另外两个表示可用性的参数。两个表示可用性的参数。MTBF表示在出现故障前能运行的表示在出现故障前能运行的时间长度。时间长度。MTTR用来估算当故障发生时，需要花多长时间用来估算当故障发生时，需要花多长时间来修复网络设备或系统。典型的网络来修复网络设备或系统。典型的网络MTBF参数是参数是4，000小小时。换言之，每时。换言
38、之，每4，000小时网络出现的故障不超过小时网络出现的故障不超过1次，或次，或者每者每166.67天故障不超过天故障不超过1次。典型的次。典型的MTTR参数是参数是1小时，小时，即网络故障应在即网络故障应在1小时内修复。此时，平均可用性参数是：小时内修复。此时，平均可用性参数是：4000/4001=99.98%平均可用性指标达到平均可用性指标达到99.8%是关键任务操作非常典型的运营是关键任务操作非常典型的运营参数。参数。使用使用MTBF和和MTTR计算可用性的公式为：计算可用性的公式为：利用率利用率=MTBF/（MTBF+MTTR）有许多因素会影响到有许多因素会影响到MTTR：1.维护人员的
39、专业知识维护人员的专业知识2.设备的可用率设备的可用率3.维护合同协议维护合同协议4.发生时间发生时间5.设备的使用年限设备的使用年限6.故障设备的复杂程度故障设备的复杂程度注意：由于所计算的是平均值，而故障时间及维修由于所计算的是平均值，而故障时间及维修时间根据应用场合的不同可能变化很大。例如，用时间根据应用场合的不同可能变化很大。例如，用于企业网核心的设备的参数要比只影响几个客户的于企业网核心的设备的参数要比只影响几个客户的交换机的参数要严格得多。交换机的参数要严格得多。对于停机成本较高的应用，应记录下可接受的对于停机成本较高的应用，应记录下可接受的MTBF和和MTTR。对于特定网络设备的
40、。对于特定网络设备的MTBF，应从，应从设备或服务供应商那里得到有关设备或服务供应商那里得到有关MTBF、MTTR和和可变性数值的书面承诺。有时可使用厂商提供的数可变性数值的书面承诺。有时可使用厂商提供的数据或从出版物得到权威机构提供的数据。据或从出版物得到权威机构提供的数据。4.3.4 网络系统可扩缩性可扩缩性（可扩缩性（Scalability）是指网络技术或设备随着客户需求）是指网络技术或设备随着客户需求的增长而扩充的能力。对于许多企业网设计而言，可扩缩性的增长而扩充的能力。对于许多企业网设计而言，可扩缩性是最基本的目标。有些企业常以很快的速度增加客户数量、是最基本的目标。有些企业常以很快
41、的速度增加客户数量、应用种类以及与外部的连接，网络设计应当能够适应这种增应用种类以及与外部的连接，网络设计应当能够适应这种增长需求。长需求。可扩缩性的另一方面表现在企业网流量分布的变化。以前网可扩缩性的另一方面表现在企业网流量分布的变化。以前网络设计的一个规则是络设计的一个规则是80/20规则，即规则，即80%的通信流量发生在的通信流量发生在部门局域网内部，部门局域网内部，20%的通信流到其他部门局域网或外部网的通信流到其他部门局域网或外部网络。这种情况正在演变为络。这种情况正在演变为20/80规则，即规则，即20%的通信发生在的通信发生在部门局域网内部，而部门局域网内部，而80%的通信到其他
42、部门局域网或外部网的通信到其他部门局域网或外部网络。这导致了扩大和升级公司企业网的需求，主要由以下几络。这导致了扩大和升级公司企业网的需求，主要由以下几个原因所致：个原因所致：以往的各部门的数据均放在局域网的服务器上，而现在这以往的各部门的数据均放在局域网的服务器上，而现在这些数据集中存放在公司的服务器上。些数据集中存放在公司的服务器上。大量的信息来自大量的信息来自Internet或公司的或公司的Web服务器。服务器。公司企业网与其他公司的网络连接在一起，以便与合作伙公司企业网与其他公司的网络连接在一起，以便与合作伙伴、分销商、供应商以及战略性合作伙伴进行合作。伴、分销商、供应商以及战略性合作
43、伙伴进行合作。解决由于网间通信的大量增加而引起的局域网间的瓶颈问解决由于网间通信的大量增加而引起的局域网间的瓶颈问题。题。增加新网点，以支持区域办公和远程办公。增加新网点，以支持区域办公和远程办公。在分析客户可扩缩性目标时，一定要记住现有网络技术具有在分析客户可扩缩性目标时，一定要记住现有网络技术具有某些阻碍网络可扩缩性的特点。例如，网络客户数增加将使某些阻碍网络可扩缩性的特点。例如，网络客户数增加将使使用第二层交换机的网络结构发送大量的广播帧；在选路协使用第二层交换机的网络结构发送大量的广播帧；在选路协议和桥接协议中存在可扩缩性问题。议和桥接协议中存在可扩缩性问题。4.3.5 网络系统安全性
44、 随着越来越多的公司加入随着越来越多的公司加入Internet，安全性（，安全性（Security）设计是企业网设计的最重要的方面之一。大多数公司的总体设计是企业网设计的最重要的方面之一。大多数公司的总体目标是安全性问题不应干扰公司开展业务的能力。在网络设目标是安全性问题不应干扰公司开展业务的能力。在网络设计中，客户希望得到这样的保证，即安全性设计能防止商业计中，客户希望得到这样的保证，即安全性设计能防止商业数据和其他资源的丢失或破坏。每个公司都有商业秘密、业数据和其他资源的丢失或破坏。每个公司都有商业秘密、业务操作需要保护。务操作需要保护。对计算机网络的攻击主要有两个途径：对计算机网络的攻击
45、主要有两个途径：利用已知操作系统和应用软件的安全漏洞。利用已知操作系统和应用软件的安全漏洞。利用系统配置、软件版本升级时所形成的安全漏洞。利用系统配置、软件版本升级时所形成的安全漏洞。此外，安全问题的一个最主要的原因来自网络的内部：员工此外，安全问题的一个最主要的原因来自网络的内部：员工的疏忽和恶意攻击。内部人员造成的问题要比外部恶意行为的疏忽和恶意攻击。内部人员造成的问题要比外部恶意行为普遍得多。普遍得多。客户最基本的安全性要求是保护资源以防止被非法使用、盗客户最基本的安全性要求是保护资源以防止被非法使用、盗用、修改或破坏。资源包括主机、服务器、客户系统、互连用、修改或破坏。资源包括主机、服
46、务器、客户系统、互连网络设备、系统和应用数据等。其他更为特殊的需求包括以网络设备、系统和应用数据等。其他更为特殊的需求包括以下一个或多个目标：下一个或多个目标：允许外部客户（客户、制造商、供应商）访问允许外部客户（客户、制造商、供应商）访问Web或或FTP服务器上的数据，但不允许访问内部数据。服务器上的数据，但不允许访问内部数据。授权并鉴别部门客户、移动客户或远程客户。授权并鉴别部门客户、移动客户或远程客户。检测入侵者并隔离它们的破坏。检测入侵者并隔离它们的破坏。鉴别从内部或外部路由器接收的选路表的更新。鉴别从内部或外部路由器接收的选路表的更新。保护通过保护通过VPN传送到远程站点的数据。传送
47、到远程站点的数据。从物理上保护主机和网络互连设备。从物理上保护主机和网络互连设备。利用客户账号核对目录及文件的访问权限，从逻辑上保护利用客户账号核对目录及文件的访问权限，从逻辑上保护主机和互连网络设备。主机和互连网络设备。防止应用程序和数据感染软件病毒。防止应用程序和数据感染软件病毒。就安全性威胁及如何避免安全性问题来培训网络客户和网就安全性威胁及如何避免安全性问题来培训网络客户和网络管理员。络管理员。通过版权或其他合法的方法保护产品的知识产权。通过版权或其他合法的方法保护产品的知识产权。4.3.6 网络系统可管理性对于管理目标不明确的客户，可以使用国际标准化组织对于管理目标不明确的客户，可以
48、使用国际标准化组织（ISO）定义的网络管理）定义的网络管理5个管理功能域（个管理功能域（FCAPS）来说明）来说明功能：功能：故障管理（故障管理（Fault Management）配置管理（配置管理（Configuration Management）计费管理（计费管理（Accounting Management）性能管理（性能管理（Performance Management）安全管理（安全管理（Security Management）4.3.7 网络系统适应性适应性（适应性（Adaptability）是指在客户改变应用要求时网络的）是指在客户改变应用要求时网络的应变能力。一个优秀的网络设计应
49、当能适应新技术和新变化。应变能力。一个优秀的网络设计应当能适应新技术和新变化。例如，使用便携机的移动客户对能访问客户局域网来实现电例如，使用便携机的移动客户对能访问客户局域网来实现电子邮件和文件传输的需求正是对网络适应性的检验。另一个子邮件和文件传输的需求正是对网络适应性的检验。另一个例子是在短期工程项目设计时，能提供客户逻辑分组的网络例子是在短期工程项目设计时，能提供客户逻辑分组的网络服务。对一些企业来说，能适应类似的网络需求是很重要的，服务。对一些企业来说，能适应类似的网络需求是很重要的，但对另一些机构来说，可能完全没有考虑的必要。但对另一些机构来说，可能完全没有考虑的必要。网络环境的适用
50、性会影响其可用性。例如，网络要适应环境网络环境的适用性会影响其可用性。例如，网络要适应环境的变化，有些网络要考虑在大幅度环境变化情况下工作。温的变化，有些网络要考虑在大幅度环境变化情况下工作。温度的急剧变化可能会影响网络设备电子元件的正常工作。适度的急剧变化可能会影响网络设备电子元件的正常工作。适应性不强的网络不能提供良好的可用性。应性不强的网络不能提供良好的可用性。灵活的网络设计还应能适应不断变化的通信模式和服务质量灵活的网络设计还应能适应不断变化的通信模式和服务质量（QoS）的要求。例如，某些客户要求选用的网络技术能够）的要求。例如，某些客户要求选用的网络技术能够支持提供恒定速率的服务。支
