【導讀】務的需求迅速增長，如語音、圖像、視頻等多媒體數(shù)字業(yè)務。需入網(wǎng)的結點迅速。增加，因此網(wǎng)絡的結構更復雜，對設備性能的要求更高，鏈路速度更快。的手段對校園網(wǎng)進行規(guī)劃、設計、并實現(xiàn)。通過數(shù)學建模的方法過于復雜，根據(jù)。件來對網(wǎng)絡模型進行建模并仿真便成了必然的選擇。上添加網(wǎng)絡結點及應用，再進行仿真，分析，對比，得出改進設計方案是可行性。提高網(wǎng)絡設計的科學性，縮短網(wǎng)絡設計周期，降低校園網(wǎng)網(wǎng)絡的投資風險。對本文進行了總結，同時對未來的工作進行設想和展望。

　　

【正文】 ci_install()綁定 ICI，最后一個起作用的） 。 調(diào)用 op_ici_install(OPC_NIL)拆除。 ICI 是仿真中進程動態(tài)創(chuàng)建的對象。以 ICI 格式文件名為輸入?yún)?shù)，調(diào)用 op_ici_create()可以返回一個相應的 ICI 指針，它作為所有后續(xù)操作的依據(jù)。 5. 鏈路形式 對于有線鏈路，它們都需要設定所支持的封包格式，并且要和收發(fā)信機支持的封包格式一致。有線鏈路編輯器中鏈路的類型將決定有線鏈路是點對點單工鏈路（ ptsimp）、點對點雙工鏈（ ptdup）、總線鏈路（ bus 或 bus tap）。 點到點鏈路能夠在一對節(jié)點之間傳送數(shù)據(jù)包；總線鏈路可以將一 個數(shù)據(jù)包自動地傳送到多個目的地，通常用來代表局域網(wǎng)、計算機總線或其他基于廣播的網(wǎng)絡；無線鏈路則用來模擬無線信道的頻率、功率、干擾等特性，其特性是廣播、時變以及節(jié)點的移動性。為描述各個特點， OPNET 采用一系列管道階段來模擬鏈路的特性。例如：點到點鏈路要經(jīng)歷 4 個管道階段；總線鏈路共有 6 個管道階段；無線鏈路共有 13 個管道階段。 6. 基于統(tǒng)計線的通信 17 對于一些特定類型的進行少量信息通信的應用而言，利用數(shù)據(jù)包流就顯得過于復雜。因為數(shù)據(jù)包流要經(jīng)過一個完整的創(chuàng)建、傳輸、處理、銷毀等過程。 OPNET 提供了非常簡單的接口，用來 在模塊間傳輸單獨的數(shù)字值，該接口由節(jié)點域中的對象 ―統(tǒng)計線來完成，待通信的值稱為統(tǒng)計量。統(tǒng)計線最普遍的應用之一是使得用戶所定義的進程能夠獲知同一節(jié)點內(nèi)其他模塊的狀態(tài)。尤其適用于動態(tài)監(jiān)控其他模塊的應用。另外，統(tǒng)計線可以作為信號量，用于實現(xiàn)不同模塊進程的底層信令機制。 op 仿真流程 利用 OPNET 仿真，一般遵循以下工作流程： 定義目標問題：明確和規(guī)范化網(wǎng)絡仿真所要研究的問題和目標，提出明確的網(wǎng)絡仿真描述性能參數(shù)。如網(wǎng)絡通信吞吐量、鏈路利用率、設備利用率、端到端延遲、丟包率、隊列長度等。 建立 仿真模型：根據(jù)研究的問題和目標，建立所需的網(wǎng)絡、進程或協(xié)議模型（包括網(wǎng)絡拓撲、協(xié)議類型、包格式等），配置相關業(yè)務。 收集統(tǒng)計數(shù)據(jù)：收集要用于仿真模型實現(xiàn)和驗證的相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)。如網(wǎng)絡流量、端到端延遲、丟包率等。 運行仿真：利用仿真工具進行仿真實驗，以得到所需要的數(shù)據(jù)。 查看并分析結果：查看結果并利用相關分析工具和數(shù)學知識對仿真結果進行統(tǒng)計分析。 調(diào)試再仿真：分析仿真數(shù)據(jù)，找出網(wǎng)絡的性能瓶頸，然后通過修改拓撲、更新設備、調(diào)整業(yè)務量、修改協(xié)議等方法得到新的仿真場景，再次運行仿真。 生成仿真報告：生成網(wǎng)絡仿真的研究 報告。 18 圖 OPNET 仿真流程 定義目標 創(chuàng)建或導入拓撲 運行仿真 輸出 報告 收集統(tǒng)計數(shù)據(jù) 結果正確？ 創(chuàng)建或導入業(yè)務 調(diào)試 Y N 19 第四章 校園網(wǎng)網(wǎng)絡設計技術 校園網(wǎng)的性能評價指標 校園網(wǎng)性能穩(wěn)定與否關系到學校教育 、教 學 、 科研和管理等工作能否正常有序進行。及時了解校園網(wǎng)的性能，對于提高網(wǎng)絡速度、克服網(wǎng)絡瓶頸、保障教育教學工作的正常進行具有十分重要的意義。而要對校園網(wǎng)性能進行分析評價，必須要有一定的衡量標準 ，即需要確定一組網(wǎng)絡性能評價指標。 不同的網(wǎng)絡業(yè)務或應用，其涉及的性能指標不 盡 相同，同一種性能指標對于不同的業(yè)務類型，其影響也有很大區(qū)別，因此對于具體的業(yè)務類型或應用，還需具體分析。本文將介紹幾個常用的描述網(wǎng)絡性能的指標，它同樣適用于校園網(wǎng)。 響應時間 響應時間是反映網(wǎng)絡性能的重要指標之一，它是指客戶機從對服務器提出請求開始到收到響應所需要的時間，常用于評價交互式終端從一個主機請求信息的情況，這是一個應用層 的指標。如：從用戶點擊一個 URL，到接收到相應的頁面所經(jīng)歷的時間，就是WEB 服務的響應時間 。在 C/S 結構中，響應時間由網(wǎng)卡延遲、物理介質延遲、服務器延遲三種構成。 在主 /從式網(wǎng)絡結構中響應時間是由輪詢延遲、鏈路延遲、設備延遲和CPU 延遲四部分所需時間的總和。 不同的應用對響應時間的要求不盡相同。如在 Email 和 FTP 應用中，要求數(shù)據(jù)的準確性高，但對響應時間則要求很低 。而在 HTTP 應用下載一個網(wǎng)頁只要不超過 5 秒也還是可以忍受的，一般情況下響應時間閾值設為 100 毫秒，最大不超過 400 毫秒，當響應時間超過閾值時，用戶就可能變得不耐煩。 網(wǎng)絡延遲 網(wǎng)絡延遲是指將數(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。延遲時間的大小影響應用程序在網(wǎng)絡上的運行效率的高低，對于那 些對時間敏感的應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量，要求盡可能小的端到端延遲時間。 網(wǎng)絡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)絡狀態(tài)變化而變化。 20 在服務器端，如果服務器閑，則響應快，忙則響應慢：在網(wǎng)絡設備上，如果網(wǎng)絡路徑無擁塞，則在路由器上排隊時間短 ，否則時間延長；在網(wǎng)絡傳輸中，由鏈路故障引起的路由變化也可能導致數(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)絡延遲進行監(jiān)測，如果出現(xiàn)網(wǎng)絡延遲的突升或突降，通常表明網(wǎng)絡出現(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： 1. 網(wǎng)絡拓撲變化造成的傳播延遲變化； 2. 數(shù)據(jù)包處理要求不同 帶來的交換延遲變化； 3. 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)務來說， 不允許出現(xiàn)較大的延遲變化，否 則將嚴重影響傳輸質量。 吞吐量 網(wǎng)絡的吞吐量（ Throughput）是衡量網(wǎng)絡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)絡資源的有效工作時間占整個時間的百分比。它是網(wǎng)絡資源使用頻度的動態(tài)度量，也是衡量網(wǎng)絡性能價格比的關鍵參數(shù)。資源利 用率包括各種網(wǎng)絡部件的利用率：如信道利用率、 內(nèi)存利用率、 CPU 利用率、網(wǎng)絡利用率等。分析各個部分的利用率就可以知道網(wǎng)絡中的瓶頸在哪里。另外，資源利用率也是預測網(wǎng)絡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)絡性能會急劇下降，而網(wǎng)絡利用率大約為 30%70%時，可保證有突發(fā)業(yè)務時仍有足夠的帶寬可用。 丟包率 21 網(wǎng)絡丟包率是指在一個待定時間間隔內(nèi)，從客戶機到服務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%的丟包率可能導致網(wǎng)絡不可用。需要注意的是少量的丟包率并不一定表示網(wǎng)絡故障，很多業(yè)務在少量丟包的情況下也能繼續(xù)進行。比如一些實時應用或流媒體業(yè)務，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。與前面所闡述的動態(tài)指標不同，它們是一種靜態(tài)指標。 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)絡的可靠性，網(wǎng)絡中對關鍵部件往往設置冗余備份。 可用性是指在某特定時間段內(nèi)，系統(tǒng)能正常工作的時間占總時間的百分比。通常用平均修復時間（ MTTR）表示。故障次數(shù)少但故障后修復時間長，或故障次數(shù)多每次故障修復時間短，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。 校園網(wǎng)的主要拓撲類型 在計算機網(wǎng)絡中 ， 從拓撲學的角度看 ， 把網(wǎng)絡單元定義 為節(jié)點 ， 兩點間的連線稱為鏈路 。 網(wǎng)絡節(jié)點和鏈路的幾何位置就是網(wǎng)絡的拓撲結構 ， 也就是指網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡單元的地理分布和互聯(lián)關系的幾何構形 。 按拓撲結構 ， 計算機網(wǎng)絡可分為星型、樹型、網(wǎng)狀型、總線型、環(huán)型五類 。 星型拓撲結構 星型拓撲是由中央結點為中心與各結點連接組成的，多結點與中央結點通過點到點的方式連接。它的優(yōu)點是：網(wǎng)絡結構簡單，便于管理；控制簡單，建網(wǎng)容易；網(wǎng)絡延遲時間較短，誤碼率較低。缺點是：網(wǎng)絡共享能力較差；通信線路利用率不高；中央結點負荷太重；網(wǎng)絡可靠性低。 樹型拓撲結構 22 樹型網(wǎng)絡是將 多級星形網(wǎng)絡按層次方式排列得到的網(wǎng)絡，它的特點是結構簡單，成本低；每個鏈路都支持雙向傳輸；結點擴充方便靈活；除葉結點及其相連的鏈路外，任何一個結點或鏈路產(chǎn)生的故障都會影響整個網(wǎng)絡。 總 線 拓撲結構 總線結構是指各工作站和服務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。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。 總線型結構的網(wǎng)絡優(yōu)點是：結構簡單靈活，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)型拓撲結構 環(huán)型結構由網(wǎng)絡中若干節(jié)點通過點到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)型結構具有如下特點：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，當環(huán)中節(jié)點過多時，勢必影響信息傳輸速率，使網(wǎng)絡的響應時間 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)狀型拓撲結構 在網(wǎng)狀型拓撲結構中，網(wǎng)絡的每臺設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。它的安裝也復雜，但系統(tǒng)可靠性高，可擴充性好，容錯能力強，網(wǎng)絡可靠性高，網(wǎng)絡可建成各種開關，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撲結構，總線局域網(wǎng)已基本被星型所代替。 校園網(wǎng)關鍵設備及主要技術 關鍵設備 23 1． 中繼器 中繼器用于同種局域網(wǎng)絡的互連，是在物理層次上實現(xiàn)互連的網(wǎng)絡互連設備，用于擴展網(wǎng)段的距離。它是最簡單的網(wǎng)絡互連設備。以太網(wǎng)常常利用中繼器擴展總線的電纜長度，標準細纜以太網(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)絡電纜長度則可提高到 925 米。 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，如 LAN 和 Ether 網(wǎng)。 3) 中繼器工作在網(wǎng)絡體系結構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)段構成一個更大的網(wǎng)段，并且有著相同的網(wǎng)絡地址，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暴。隨著網(wǎng)絡交換技術的發(fā)展，集線器正逐步為交換機所取代。 3． 交換機 交換機是基于硬件的設備，它工作在數(shù)據(jù)鏈路層，交換機每個端口所有橋接功能，它能夠在任意一對端口間轉發(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 有更高的效率。 交 換機使用從網(wǎng)卡中獲取 MAC 地址來過濾網(wǎng)絡，并運用 ASIC（ Application Sp