【文章內(nèi)容簡介】 高，但對響應(yīng)時間則要求很低。而在HTTP應(yīng)用下載一個網(wǎng)頁只要不超過5秒也還是可以忍受的，一般情況下響應(yīng)時間閾值設(shè)為100毫秒，最大不超過400毫秒，當(dāng)響應(yīng)時間超過閾值時，用戶就可能變得不耐煩。 網(wǎng)絡(luò)延遲網(wǎng)絡(luò)延遲是指將數(shù)據(jù)從一端發(fā)送到另一端的時間，是一個廣泛使用的性能指標(biāo)。延遲時間的大小影響應(yīng)用程序在網(wǎng)絡(luò)上的運行效率的高低，對于那些對時間敏感的應(yīng)用程序而言其影響更大。比如IP語音系統(tǒng)（VOIP）和視頻點播系統(tǒng)（VOD），為達到用戶期望的語音和視頻質(zhì)量，要求盡可能小的端到端延遲時間。網(wǎng)絡(luò)延遲的確定常測量往返時間（RTT，roundtrip time），即一個數(shù)據(jù)包自客戶機到服務(wù)器間往返所需的時間間隔，它不是固定不變的，而是隨著網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化而變化。在服務(wù)器端，如果服務(wù)器閑，則響應(yīng)快，忙則響應(yīng)慢：在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，如果網(wǎng)絡(luò)路徑無擁塞，則在路由器上排隊時間短，否則時間延長；在網(wǎng)絡(luò)傳輸中，由鏈路故障引起的路由變化也可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)包往返路徑不一致，從而影響傳輸時間?？梢酝ㄟ^對某一段時期的網(wǎng)絡(luò)延遲進行監(jiān)測，如果出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)延遲的突升或突降，通常表明網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障或受到安全攻擊等。 延遲變化延遲變化是指網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲的時間變化，即抖動。延遲變化一般可以理解為同向傳輸?shù)南噜彅?shù)據(jù)包之間的時間差。造成抖動的原因主要有3個：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓斐傻膫鞑パ舆t變化；數(shù)據(jù)包處理要求不同帶來的交換延遲變化；因隊列的空和隊列的滿而引起的調(diào)度處理延遲變化。對于語音和視頻業(yè)務(wù)來說，不允許出現(xiàn)較大的延遲變化，否則將嚴(yán)重影響傳輸質(zhì)量。 吞吐量網(wǎng)絡(luò)的吞吐量（Throughput）是衡量網(wǎng)絡(luò)性能的一個重要參數(shù)，指單位時間內(nèi)傳輸?shù)臒o差錯的數(shù)據(jù)量，通常以bps(位/秒)、Bps(字節(jié)/秒)或pps(包/秒)表示。 鏈路使用率鏈路使用率（Link Utilization）是指待定時間間隔吞吐量占鏈路接入率速率的百分比。 資源利用率資源利用率是指網(wǎng)絡(luò)資源的有效工作時間占整個時間的百分比。它是網(wǎng)絡(luò)資源使用頻度的動態(tài)度量，也是衡量網(wǎng)絡(luò)性能價格比的關(guān)鍵參數(shù)。資源利用率包括各種網(wǎng)絡(luò)部件的利用率：如信道利用率、內(nèi)存利用率、CPU利用率、網(wǎng)絡(luò)利用率等。分析各個部分的利用率就可以知道網(wǎng)絡(luò)中的瓶頸在哪里。另外，資源利用率也是預(yù)測網(wǎng)絡(luò)性能變化的最有效途徑，從經(jīng)驗來看，CPU利用率最好在30%40%，超過這個界限，網(wǎng)絡(luò)性能會急劇下降，而網(wǎng)絡(luò)利用率大約為30%70%時，可保證有突發(fā)業(yè)務(wù)時仍有足夠的帶寬可用。 丟包率網(wǎng)絡(luò)丟包率是指在一個待定時間間隔內(nèi)，從客戶機到服務(wù)器間往返過程中丟失的數(shù)據(jù)包占所發(fā)送數(shù)據(jù)包的百分比。數(shù)據(jù)包丟失一般是由網(wǎng)絡(luò)擁塞引起的。丟包率一般在0%15%間變化。超過15%的丟包率可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)不可用。需要注意的是少量的丟包率并不一定表示網(wǎng)絡(luò)故障，很多業(yè)務(wù)在少量丟包的情況下也能繼續(xù)進行。比如一些實時應(yīng)用或流媒體業(yè)務(wù)，如VOIP，就可以忍受少量的丟包，并且也不需重發(fā)丟失的包；另外，TCP協(xié)議正是靠檢測丟包發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞的，這時它會以便低的速率重發(fā)丟失的包。 可靠性和可用性可靠性和可用性是判斷系統(tǒng)是否有效的指標(biāo)。與前面所闡述的動態(tài)指標(biāo)不同，它們是一種靜態(tài)指標(biāo)。可靠性是指在一定時間內(nèi)系統(tǒng)能正常工作的概率。一般用平均無故障時間（MTBF，Mean Time Between Failures）表示。顯然MTBF值越大，可靠性越高。為了提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，網(wǎng)絡(luò)中對關(guān)鍵部件往往設(shè)置冗余備份?？捎眯允侵冈谀程囟〞r間段內(nèi)，系統(tǒng)能正常工作的時間占總時間的百分比。通常用平均修復(fù)時間（MTTR）表示。故障次數(shù)少但故障后修復(fù)時間長，或故障次數(shù)多每次故障修復(fù)時間短，這兩種情況都是用戶無法接受的。最理想的情況是MTBF值大，而MTTR值小，即可靠性高，一般不出現(xiàn)故障，一旦出現(xiàn)故障能馬上修復(fù)[5]。拓樸結(jié)構(gòu)。不同拓樸結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，其可靠性和延遲等性能會有所不同。如星形網(wǎng)，延遲小，但中心結(jié)點如果出故障，整個網(wǎng)絡(luò)都會癱瘓，網(wǎng)絡(luò)可靠性差；而網(wǎng)狀網(wǎng)則可靠性非常高。網(wǎng)絡(luò)的帶寬。它反映了單位時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的能力，同等條件下，帶寬越高，吞吐量越大，網(wǎng)絡(luò)性能越高。網(wǎng)絡(luò)的輸入負(fù)載。網(wǎng)絡(luò)所有工作站所要求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量之和稱為輸入負(fù)載。輸入負(fù)載的增加引起信道擁擠，時延增加，嚴(yán)重的還會因為碰撞加劇或緩沖溢出引起重發(fā)而阻塞信道。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點增多時，傳輸業(yè)務(wù)時延加大，網(wǎng)絡(luò)時延增加，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載加重，從而使網(wǎng)絡(luò)性能下降。第四章 校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 校園網(wǎng)的主要拓?fù)漕愋驮谟嬎銠C網(wǎng)絡(luò)中，從拓?fù)鋵W(xué)的角度看，把網(wǎng)絡(luò)單元定義為節(jié)點，兩點間的連線稱為鏈路。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和鏈路的幾何位置就是網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也就是指網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)單元的地理分布和互聯(lián)關(guān)系的幾何構(gòu)形[11]。按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，計算機網(wǎng)絡(luò)可分為星型、樹型、網(wǎng)狀型、總線型、環(huán)型五類。 星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型拓?fù)涫怯芍醒虢Y(jié)點為中心與各結(jié)點連接組成的，多結(jié)點與中央結(jié)點通過點到點的方式連接。它的優(yōu)點是：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，便于管理；控制簡單，建網(wǎng)容易；網(wǎng)絡(luò)延遲時間較短，誤碼率較低。缺點是：網(wǎng)絡(luò)共享能力較差；通信線路利用率不高；中央結(jié)點負(fù)荷太重；網(wǎng)絡(luò)可靠性低。 樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)樹型網(wǎng)絡(luò)是將多級星形網(wǎng)絡(luò)按層次方式排列得到的網(wǎng)絡(luò)，它的特點是結(jié)構(gòu)簡單，成本低；每個鏈路都支持雙向傳輸；結(jié)點擴充方便靈活；除葉結(jié)點及其相連的鏈路外，任何一個結(jié)點或鏈路產(chǎn)生的故障都會影響整個網(wǎng)絡(luò)。 總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)型結(jié)構(gòu)由網(wǎng)絡(luò)中若干節(jié)點通過點到總線結(jié)構(gòu)是指各工作站和服務(wù)器均掛在一條總線上，各工作站地位平等，無中心節(jié)點控制，公用總線上的信息多以基帶形式串行傳遞，其傳遞方向總是從發(fā)送信息的節(jié)點開始向兩端擴散，如同廣播電臺發(fā)射的信息一樣，因此又稱廣播式計算機網(wǎng)絡(luò)。各節(jié)點在接受信息時都進行地址檢查，看是否與自己的工作站地址相符，相符則接收網(wǎng)上的信息。總線型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單靈活，便于擴充；信道利用率高；傳輸速率高。缺點是：可靠性不高；會產(chǎn)生沖突問題；維護難，出現(xiàn)故障時較難查找。 環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)點鏈路首尾相連形成一個閉合的環(huán)，數(shù)據(jù)在環(huán)路中沿著一個方向在各個節(jié)點間傳輸。環(huán)型結(jié)構(gòu)具有如下特點：信息流在網(wǎng)中是沿著固定方向流動的，兩個節(jié)點僅有一條道路，故簡化了路徑選擇的控制；環(huán)路中各節(jié)點都是自舉控制，故控制軟件簡單；由于信息在環(huán)路中是依次穿過各個節(jié)點，當(dāng)環(huán)中節(jié)點過多時，勢必影響信息傳輸速率，使網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時間延長；環(huán)路是封閉的，不便于擴充；可靠性低，一個節(jié)點故障，將會造成全網(wǎng)癱瘓；維護難，對分支節(jié)點故障定位較難。 網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)的每臺設(shè)備之間均有點到點的鏈路連接，這種連接不經(jīng)濟，只有每個站點都要頻繁發(fā)送信息時才使用這種方法。它的安裝也復(fù)雜，但系統(tǒng)可靠性高，可擴充性好，容錯能力強，網(wǎng)絡(luò)可靠性高，網(wǎng)絡(luò)可建成各種開關(guān)，采用多種通信信道，多種傳輸速率。現(xiàn)在的校園網(wǎng)多使用星型或樹型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，總線局域網(wǎng)已基本被星型所代替。 校園網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備及主要技術(shù)（1）中繼器中繼器用于同種局域網(wǎng)絡(luò)的互連，是在物理層次上實現(xiàn)互連的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，用于擴展網(wǎng)段的距離。它是最簡單的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備。以太網(wǎng)常常利用中繼器擴展總線的電纜長度，標(biāo)準(zhǔn)細(xì)纜以太網(wǎng)的每段長度最大185米，最多可有5段，而增加中繼器后，最大網(wǎng)絡(luò)電纜長度則可提高到925米[12]。中繼器的特點有：1) 中繼器可以重發(fā)信號，這樣可以擴展網(wǎng)段的距離。2) 中繼器主要用在同種LAN互連中， LAN和Ethernet網(wǎng)。3) 中繼器工作在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型的最低層物理層。4) 由中繼器連接起來的各網(wǎng)段必須采用同樣的信道協(xié)議，例如CSMA/CD協(xié)議。5) 由中繼器連接的網(wǎng)段構(gòu)成一個更大的網(wǎng)段，并且有著相同的網(wǎng)絡(luò)地址，屬于一個沖突域。6) 網(wǎng)段上的每一個節(jié)點都有自己的地址。7) 中繼器以它相連的網(wǎng)絡(luò)同樣的速度發(fā)送數(shù)據(jù)。（2）集線器集線器（HUB）又稱為HUB，實質(zhì)上為多端口的中繼器，在使用時，可以把集線器連接的網(wǎng)絡(luò)看成一個共享式總線，在集線器的內(nèi)部，各端口之間相互連在一起的。集線器可分為獨立式、疊加式、智能模塊化，有8端口、16端口、24端口多種規(guī)格，集線器支持的數(shù)據(jù)傳輸率為10Mbps或100Mbps。集線器把一個端口接收的所有信號向所有端口進行廣播，因而容易形成廣播風(fēng)暴。隨著網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)的發(fā)展，集線器正逐步為交換機所取代[12]。（3）交換機交換機是基于硬件的設(shè)備，它工作在數(shù)據(jù)鏈路層，交換機每個端口都有橋接功能，它能夠在任意一對端口間轉(zhuǎn)發(fā)幀，每一個端口屬于一個沖突域，按照CSMA/CD協(xié)議工作，交換機中的電路可以把任意端口的網(wǎng)段與別的端口的網(wǎng)段在數(shù)據(jù)鏈路層上連接起來。交換機可以連接不同的局域網(wǎng)和局域網(wǎng)網(wǎng)段，并劃分局域網(wǎng)的沖突域為多個，使每個端口連接的每個網(wǎng)段為一個沖突域，從而使每個網(wǎng)段之間獲得更大的帶寬，比傳統(tǒng)使用集線器的共享式網(wǎng)絡(luò)有更高的效率[12]。以太網(wǎng)交換機的優(yōu)點如下： 1）不需要改變網(wǎng)絡(luò)的其他硬件，包括電纜和網(wǎng)絡(luò)客戶機的網(wǎng)卡； 2）可在低/高速網(wǎng)絡(luò)間切換； 3）同時有多個通信通道：每個端口的成本比路由器低，延遲小，端口密度高，所有端口都以線速率通信，即獨占整個信道。（4）路由器路由器是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間連接的主要設(shè)備，工作在OSI的第三層。它的處理速度是網(wǎng)絡(luò)通信的主要瓶頸之一，它的可靠性則影響網(wǎng)絡(luò)互連的質(zhì)量。因此，在局域網(wǎng)乃至整個互聯(lián)網(wǎng)研究領(lǐng)域中，路由器技術(shù)始終處于核心地位。路由器是用于連接多個邏輯上分開的網(wǎng)絡(luò)，對用戶提供最佳的通信路徑。路由器使用最少時間算法或最優(yōu)路徑算法來調(diào)整信息傳遞的路徑，如果某一網(wǎng)絡(luò)路徑發(fā)生故障或堵塞，路由器可選擇另一條路徑，以保證信息的正常傳輸。路由器可進行數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，成為不同協(xié)議之間網(wǎng)絡(luò)互連的必要設(shè)備。路由器是網(wǎng)絡(luò)中進行網(wǎng)間連接的關(guān)鍵設(shè)備。路由器的優(yōu)點就是其適用于大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)連接，可以采用復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，負(fù)載共享和最優(yōu)路徑，能更好的處理多媒體，安全性高；節(jié)省局域網(wǎng)的頻寬，隔離不需要的通信量，減少主機負(fù)擔(dān)，但是其也是有缺點的，那就是不支持非路由協(xié)議，安裝復(fù)雜已經(jīng)價格比較