【文章內(nèi)容簡介】 總體目標的確定是網(wǎng)絡設計方案的第一步，由于情況不同，則網(wǎng)絡系統(tǒng)設計的目標也不同，一般包括功能性、可擴展性、可用性、可靠性、可管理性、安全性與高效率性。 網(wǎng)絡設計必須能滿足設計目標中的要求，主要包括先進性與實用性原則、可維護性原則、可擴展性原則、先進性原則、安全保密原則以及經(jīng)濟性原則。 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)設計 一般簡單的星型拓撲只有一個布線間，而主配線設備中有至少一個的交叉連接的接插面板，它是用來連接水平電纜和局域網(wǎng)的交換接口 。 一個較大型的網(wǎng)絡，網(wǎng)絡進行互聯(lián)且連接的距離大于100m，則需要多于一個的布線間，這多個布線間就建立形成了一個多匯集區(qū)。次級的布線間用垂直的電纜與主配線設備相連。若垂直電纜的長度超過 100m則要將其換成多模光纖。這樣就形成了由主配線設備為中心向外以星型結(jié)構(gòu)擴散的可擴展的星型網(wǎng)絡。 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)設計 圖 23 網(wǎng)絡系統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)圖 不同規(guī)模、功能要求的網(wǎng)絡，其網(wǎng)絡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也不同，大規(guī)模的網(wǎng)絡一般是用三層結(jié)構(gòu)，但如果網(wǎng)絡的規(guī)模稍小，也常使用兩層結(jié)構(gòu)，有時將接入層與匯聚層合為一層，或時將核心層和匯聚層的功能合并，甚至當結(jié)點數(shù)量很少時，只采用一層的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。從經(jīng)驗來看，一個網(wǎng)絡需要的結(jié)點數(shù)為 250至 5000個時，用三層結(jié)構(gòu)來設計網(wǎng)絡系統(tǒng)；若結(jié)點數(shù)為 200至 500個左右時，則不必設計接入層，直接將結(jié)點接入?yún)R聚層的路由器或交換機，當結(jié)點個數(shù)少于 200個時，則只設計核心層部分。 1． 核心層 核心層的網(wǎng)絡要承擔整個網(wǎng)絡 50%以上的流量，它是網(wǎng)絡的大動脈。核心層技術(shù)的選擇，需要根據(jù)網(wǎng)絡系統(tǒng)的地理位置、信息流向與流量等方面而定。 圖 24 服務器群接入核心路由器的兩種方案 2．匯聚層設計 匯聚層為核心層和接入層提供連接，并提供了基于統(tǒng)一策略的互連性并對數(shù)據(jù)包進行復雜的路由運算。 3．接入層設計 接入層直接連接用戶計算機并使各種網(wǎng)絡資源設備接入網(wǎng)絡。 ※ 重點提示： 網(wǎng)絡系統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)包括核心層、匯聚層與接入層。由于網(wǎng)絡的規(guī)模對結(jié)點數(shù)的要求不同，所設計網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)也不同。 圖 25 接入層與匯聚層兩種結(jié)構(gòu)設計方案 路由器與交換機選擇 網(wǎng)絡設備選擇的基本原則包括： （ 1）設備廠商的選擇原則 （ 2）網(wǎng)絡的可擴展性原則 （ 3）網(wǎng)絡技術(shù)的先進性原則 （ 4）設備的性價比和質(zhì)量原則 1． 路由器的選擇 （ 1）按性能來劃分 分為高、中、低檔的路由器 （ 2）按結(jié)構(gòu)來分 可分為“骨干級路由器”、“企業(yè)級路由器”和“接入級路由器”。 （ 3）按功能劃分 可分為“邊界路由器”和“中間節(jié)點路由器”。 圖 26 中型規(guī)模的網(wǎng)絡系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 路由器的指標一般有：全雙工線速轉(zhuǎn)發(fā)能力、設備及端口的吞吐量、背靠背幀數(shù)、路由表能力、背板能力、丟包率、時延及時延抖動、內(nèi)部時鐘精度、冗余、網(wǎng)管類型與能力、突發(fā)處理能力及可靠性與可用性等。 2． 交換機的選擇 （ 1）從網(wǎng)絡覆蓋范圍劃分： ? 廣域網(wǎng)交換機 用于電信城域互聯(lián)和互聯(lián)網(wǎng)接入等的領(lǐng)域的廣域網(wǎng)中。 ? 局域網(wǎng)交換機 我們常見的交換機，提供高速獨立的通信信道。 （ 2）從傳輸介質(zhì)和傳輸速度劃分 ? 以太網(wǎng)交換機 一般指 100Mb/s以下的以太網(wǎng)交換機。 ?快速以太網(wǎng)交換機 用于 100Mb/s快速以太網(wǎng) ?千兆以太網(wǎng)交換機 它的帶寬可達 1000Mb/s，一般用于大型網(wǎng)絡的主干網(wǎng)。 ?ATM交換機 用于 ATM網(wǎng)絡，廣泛應用于電信網(wǎng)的主干網(wǎng)。 ?FDDI交換機 采用光纖作為介質(zhì)，現(xiàn)在多用于老式中、小型的快速數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡中。 （ 3）從應用層次劃分 ? 企業(yè)級交換機 一般用作企業(yè)主干網(wǎng)來構(gòu)建高速局域網(wǎng)。 ? 校園交換機 一般作為網(wǎng)絡的主干交換機，用于較大型的網(wǎng)絡。 ? 部門級交換機 它可以是固定配置的也可以是模塊配置的。 ? 工作組交換機 它被看作是傳統(tǒng)集線器的理想替代品、。 ? 桌面型交換機 它的特點是每個端口 MAC地址很少，且端口數(shù)也不多，只具備最基本的交換機特性。 （ 4）從交換機的結(jié)構(gòu)劃分 ? 固定端口交換機 端口數(shù)目固定不變，只能提供數(shù)量有限類型固定的端口。 ? 模塊化交換機 可由用戶選擇不同數(shù)量、速率和類型的模塊，以來適應不同的網(wǎng)絡需求。 （ 5）從交換機工作的協(xié)議層劃分 ? 第二層交換機 應用于 OSI/RM的第二層協(xié)議來定義，只能工作在數(shù)據(jù)鏈路層，一般作為桌面型交換機。 ? 第三層交換機 應用于 OSI/RM的第三層，工作在網(wǎng)絡層，具有路由功能，可作為大中型網(wǎng)絡的基本配置設備。 ? 第四層交換機 應用于 OSI/RM的第四層，現(xiàn)在在實際應用中使用較少。 常用的交換機的技術(shù)指標的般有：背板帶寬、二 /三層交換吞吐率、全雙工端口帶寬、幀轉(zhuǎn)發(fā)速率與 VLAN技術(shù)。 ? 背板吞吐量 ? 二 /三層交換吞吐率 ? 幀轉(zhuǎn)發(fā)速率 ? 是否支持 VLAN技術(shù) ? 交換機類型 ? 端口的密度 ? 最大可堆疊數(shù) ? 轉(zhuǎn)發(fā)速率 ? 背板吞吐量 ? 支持的網(wǎng)絡類型 ? 緩存大小 ? MAC地址數(shù)量 ? 設備冗余 ? 可管理性 服務器的選擇 1． 服務器的分類 （ 1）按應用層次劃分可將服務器分 ： ? 入門級服務器 ? 工作組級服務器 ? 部門級服務器 ? 企業(yè)級服務器四類 （ 2）按服務器的處理器架構(gòu)劃分可把服務器分： ? CISC架構(gòu)服務器架構(gòu)服務器 ? RISC架構(gòu)服務器 ? VLIW架構(gòu)服務器 （ 3）按服務器應用的角度來劃分： ? 文件服務器 ? 數(shù)據(jù)庫服務器 ? Inter/Intra通用服務器 ? 應用服務器。 應用服務器按照其所提供的功能分類，可分為： ① CAD服務器 ② VOD視頻點播服務器 ③ IP電話服務器 ④ 網(wǎng)絡電視會議服務器 ⑤ 音頻點播服務器 ⑥ 打印服務器 ⑦ 游戲服務器 應用服務器的主要技術(shù)包括有： ① 客戶與服務器之間的瀏覽器 /服務器模式，將網(wǎng)絡的應用建立在 Web服務的基礎(chǔ)上。 ② 中間件與通用數(shù)據(jù)庫接口技術(shù)，使客戶可利用Web瀏覽器訪問應用服務器，該應用服務器的后端連接數(shù)據(jù)庫服務器，這一點與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫服務器的結(jié)構(gòu)是不同的，前者采用的是用戶、數(shù)據(jù)服務器與應用服務器三層結(jié)構(gòu)，而后者采用的是客戶與服務器構(gòu)架的二層結(jié)構(gòu) 。 ③ 提供最適合的硬件平臺與應用軟件，配置、使用方便，性價比高給用戶提供了很多便捷。 圖 27 數(shù)據(jù)庫服務器與應用服務器的體系結(jié)構(gòu) （ 4）按服務器按用途劃分，可將服務器分為通用型服務器和專用型服務器兩類。 （ 5） 按服務器的機箱結(jié)構(gòu)來劃分，可以把服務器劃分為“臺式服務器”、“機架式服務器”、“機柜式服務器”和“刀片式服務器”四類。 ※ 重點提示： 服務器的種類繁多，其分類方式也多種樣，常用的分類方式有：按按應用層次劃分、按服務器的處理器架構(gòu)劃分、按服務器應用的角度來劃分、按服務器按用途劃分、按服務器的機箱結(jié)構(gòu)來劃分。 2．服務器的性能指標 網(wǎng)絡服務器的技術(shù)指標是選擇適合的網(wǎng)絡服務器的關(guān)鍵，它主要包括：運算速度、磁盤性能與存儲能力、可用性、數(shù)據(jù)吞吐量以及可管理與可擴展性。 服務器的種類多種多樣，其采用的技術(shù)也各不相同，其中包括： （ 1）多對稱處理 （ 2）集群 （ 3）分布式內(nèi)存訪問 （ 4）應急管理端口 （ 5）熱拔插 ※ 重點提示： 服務器的性能主要表現(xiàn)在：運算速度、磁盤容量與存儲能力、高可用性、數(shù)據(jù)吞吐能力、可管理性與可擴展性。其采用的相關(guān)技術(shù)包括：對稱多處理技術(shù)、集群技術(shù)、分布內(nèi)存訪問技術(shù)、高性能存儲與智能 I/O技術(shù)、服務處理器與 Intel服務器控制技術(shù)、應急管理端口技術(shù)與熱拔插技術(shù)。 3．服務器的選型原則 服務器選擇型的主要原則包括以下三點： （ 1）根據(jù)應用特點選擇原則 （ 2）根據(jù)行業(yè)特點選擇原則 （ 3）根據(jù)技術(shù)成熟度選擇原則 網(wǎng)絡安全設計 1． 網(wǎng)絡安全問題 （ 1）網(wǎng)絡防攻擊 （ 2）網(wǎng)絡防病毒 我們一般需要考慮在每一種需要防護的平臺上都部署防病毒軟件。大體上分為以下幾類平臺： ? 客戶端 ? 郵件服務器 ? 其他服務器 ? 網(wǎng)關(guān) （ 3）網(wǎng)絡安全漏洞 計算機系統(tǒng)的安全性能由高而低劃分為 A、 B、 C、D四大等級 ： ? D級：最低保護 凡沒有通過其他安全等級測試項目的系統(tǒng)即屬于該級，如 Dos， Windows等個人計算機系統(tǒng)。 ? C級：自主訪問控制 該等級的安全特點在于系統(tǒng)的客體如文件、目錄等可由該系統(tǒng)主體如系統(tǒng)管理員、用戶、應用程序等自主定義訪問權(quán)。 ? B級：強制訪問控制 該等級的安全特點在于由系統(tǒng)強制對客體進行安全保護。 ? A級：可驗證訪問控制 （ 4）網(wǎng)絡信息安全 ? 網(wǎng)絡信息安全特點為： ? 相對性：安全是相對的，沒有絕對的安全 ? 綜合性：涉及管理及技術(shù)多個層面 ? 網(wǎng)絡安全產(chǎn)品的單一性 ? 動態(tài)性：技術(shù)跟進和維護支持的重要性 ? 管理難度大 ? 黑盒性 （ 5）垃圾郵件 （ 6）網(wǎng)絡內(nèi)部安全防范 （ 7）網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)備份與災難恢復 2． 網(wǎng)絡安全設計原則 網(wǎng)絡安全設計要從下面幾個方面來考慮： （ 1）從全局考慮 （ 2）從整體考慮 （ 3）從系統(tǒng)的有效性與實用性考慮 （ 4）從安全等級考慮 根據(jù)數(shù)據(jù)和信息的保密性與安全要求，要對數(shù)據(jù)和用戶甚至設備進行分等級： ? 數(shù)據(jù)：分為絕密、機密和公開 ? 用戶：分為網(wǎng)絡管理員、網(wǎng)絡用戶，其網(wǎng)絡用戶也應該為其分配不同的權(quán)限 ? 設備：核心設備、關(guān)鍵設備、普通設備、 （ 5） 從系統(tǒng)的自主性與可控性考慮 （ 6） 從系統(tǒng)安全有價考慮 第 3章 IP地址及其規(guī)劃 本章要點 : ? IP地址的概念 ? IP地址劃分技術(shù)研究與發(fā)展 ? IP地址規(guī)劃 IP地址的概念 IPv4地址概念 IP地址只是 32位二進制數(shù)字。在二進制中，數(shù)碼只有 0和 1。一個 32位數(shù)碼有 32個 0和 1。 為了方便，一般把 IP地址分為 4個 8位字段，或者稱作 8位字節(jié)。 IP地址的標準分類 基本的 IP地址是分成 8位一個單元的 32位二進制數(shù)。一般用點分十進制表示。 IP地址中的每一個 8位位段用 0~255之間的一個十進制數(shù)表示。這些數(shù)之間用點（ .）隔開，格式為 。 IP地址分成五類，分別為： A 類地址、 B 類地址、 C 類地址與特殊地址。每一個 IP地址包括兩部分：網(wǎng)絡地址和主機地址，上面五類地址對所支持的網(wǎng)絡數(shù)和主機數(shù)有不同的組合。 （ 1） A 類地址 一個 A 類 IP地址僅使用第一個 8位位段表示網(wǎng)絡地址。剩下的 3個 8位位組表示主機地址。 （ 2） B類地址 一個 B類 IP地址使用兩個 8位位段表示網(wǎng)絡號，另外兩個 8位位段表示主機號。 （ 3） C 類地址 而 C類地址使用三個 8位位段表示網(wǎng)絡地址，僅用一個 8位位段表示主機號。 圖 31 IP地址的標準分類 （ 4）特殊地址 ? 直接廣播地址 直接廣播地址與廣播地址相同，是一個 Inter協(xié)議地址，指定了在某特定網(wǎng)絡中的“所有主機”。 ? 受限廣播地址 受限的廣播地址是 。在任何情況下，路由器都不轉(zhuǎn)發(fā)目的地址為受限的廣播地址的數(shù)據(jù)報，這樣的數(shù)據(jù)報僅出現(xiàn)在本地網(wǎng)絡中。 ? “這個網(wǎng)絡上的特定主機”地址 具有全 0 網(wǎng)絡號的 IP地址代表了這個網(wǎng)絡上的特定主機 當某個主機想同一網(wǎng)絡上的其他主機發(fā)送報文的時候就會用到它。它的格式為：網(wǎng)絡號為 0，主號為確定的數(shù)值。 ? 回送地址 ，即主機 IP堆棧內(nèi)部的IP地址，用于網(wǎng)絡軟件測試以及本地機進程間通信，無論什么程序使用回送地址發(fā)送數(shù)據(jù)，協(xié)議軟件立即返回之，從進行任何網(wǎng)絡傳輸。 IP地址劃分技術(shù)研究與發(fā)展 IP地址的劃分共分為四個階段。 （ 1）第一階段 1981年， IPv4協(xié)議制定初期， IP地址設計的目的是希望每個 IP地址都能唯一地、確定地識別一個網(wǎng)絡與一臺主機。這時的 IP地址是由網(wǎng)絡號與主機號組成，長 32位，用點分十進制方法表示，即現(xiàn)在的標準分類的 IP地址。 （ 2）第二階段 在 1991年起，在原來的標準分類的 IP地址上，加入了子網(wǎng)號的三級址結(jié)構(gòu)。將一個網(wǎng)