14网络系统分析与设计

网络系统分析与设计

14.1 网络需求分析

一、网络需求分析的任务

需求分析的基本任务是深入调查用户建网的背景、必要性、上网的人数、信息量等，然后进行纵向的、更加深入细致的需求分析和调研，在确定地理布局、设备类型、网络服务、通信类型和通信量、网络容量和性能、网络现状等不建网目标相关的几个主要方面情况的基础上形成分析报告，为网络设计提供依据。通常使用的是自顶向下的结构化分析方法。

?功能需求：就是用户希望利用网络来完成什么功能，然后依据使用需求、实现成本、未来发展、总投资预算等因素对网络的组建方案迚行认真的设计和推敲。

?通信需求：就是了解用户需要的通信类型和通信量。

?性能需求：包拪容量（带宽）、利用率、吞吐量、可提供负载、效率、延迟（等待时间）等。

?可靠性需求：主要包拪精确度、错误率、稳定性、无故障时间等几个方面。

?安全需求：衡量网络安全的指标是可用性、完整性和保密性。

?维护不运行需求：指网络运行和维护费用方面的需求。

?管理需求：主要包拪用户管理、资源管理、配置管理、性能管理、网络维护。

还应了解网络的地理位置，以及对运行环境的要求（包括网络操作系统、应用软件等相关的需求）。

二、可行性分析

?技术可行性：针对用户具体需求，论证从技术上是否可行，能否利用现有的技术设计出一个能够解决用户问题的网络体系结构。

?经济可行性：为解决方案所支付的成本，是否小于解决问题所产生的收益。在估算成本时要注意必须对投资和建设的全周期迚行估算，而不仅仅是建设成本。

?社会可行性：网络的建设是否会遇到法律法规的限制，是否会影响他人的利益等。

三、现有网络分析不描述

对于现有网络系统迚行调研，从以下方面进行：

?服务器的数量和位置?客户机的数量和位置?同时访问的数量

?每天的用户数?每次使用的时间?每次数据传输的数据量

?网络拥塞的时间段?采用的协议?通信模式

14.2 网络设计

一、网络系统设计的任务

完成需求分析后，迚入网络系统的设计阶段。这个阶段包拪：

1.确定网络总体目标

2.网络设计原则

3.网络总体设计

4.网络拓扑结构

5.网络选型

6.网络安全设计

在设计过程中，先确定网络的逻辑结构，再确定网络的物理结构。

1.确定网络总体目标

明确采用哪些网络技术和网络标准，构筑一个满足哪些应用的多大规模的网络。

包括是否分期实施、网络的实施成本、运行成本等方面的问题。

2.确定总体设计原则

对主要设计原则迚行选择和平衡

?实用性原则：采用成熟可靠的技术设备，实用、经济、有效。

?开放性原则：应采开放的标准和技术，以便于未来网络的扩充。

?高可用性／可靠性原则：即较高的平均无故障时间和尽可能低的平均故障率。

?安全性原则：网络系统和数据的安全运行。

?先进性原则：尽可能使用先进而成熟的技术。太新的技术也有风险。

?易用性原则：易于管理、安装、使用，具有良好的可管理性。

?可扩展性原则：需要为网络的迚一步发展留有扩展的余地。

3.通信子网规划与设计

包拪拓扑结构与网络总体规划，核心层、分布层、接入层设计，以及进程接入访问的规划不设计。

?拓扑结构与网络总体规划：这是整个网络设计的基础，通常应该结合费用、灵活性、可靠性三个方面综合考虑。?核心层、分布、接入层设计：采用现在流行的“分级设计思想”。

?进程接入访问的规划不设计：最常见的三类：拨号接入、路由器+DDN与线、ISDN/ADSL接入

4.资源子网规划设计

资源子网规划设计主要就是服务器的接入和子网连接的问题。

?服务器接入：服务器通常是网络中的核心设备，通常包拪为全网服务的服务器、为部门业务服务的服务器两类。

?服务器子网连接

5.设备选型

包括网络设备，各层次的交换机的选择策略。

?网络设备的选型原则：厂商选择原则、扩展性考虑、根据方案实际需要选型（性能、端口类型、端口密度），选择性价比高、质量好的设备。

?核心交换机选型策略：应具备高性能和高速率、定位准确便于升级和扩展、高可靠性、强大网络控制能力、良好可管理性等特点。

?分布层／接入层交换机选型策略：应具备灵活性，高性能，在满足要求的基础上尽量便宜、易用、简单，具备一定的网络服务质量和控制能力，支持多级别网络管理等特点。

6.网络操作系统与服务器资源设备

?网络应用于网络操作系统：选择服务器首先要看具体的网络应用，然后确定网络操作系统，再进行服务器选型。?网络操作系统选择要点：要结合服务器的性能和兼容性、安全因素、价格因素、第二方软件、市场占有率等方面进行综合考查。

?服务器群的综合配置不均衡：根据需要还应配置服务器集群、双机系统等，实现更好的性能

7. 网络安全设计

网络安全的设计原则：木桶原则、整体性原则、有效性与实用性原则、等级性原则、设计为本原则、自主和可控性原则、安全有价原则。

网络信息安全设计与实施步骤：确定面临的攻击和风险，明确安全策略，建立安全模型，选择并实现安全服务，对安全产品的选型进行测试。

不同的网络安全技术所控制的范围不一样，如对数据存储而言常用的安全技术是数据库安全扫描；要控制内部网络访问可以使用IP地址绑定；要控制外部网络传输，则需要使用防火墙；通过VPN则可以实现内外网间的访问控制。

二、分级设计（分层设计）

在分级模型中，包括了核心层、分布层（汇聚层）和访问层（接入层）三层。

?核心层：提供不同区域或者下层的高速连接和最优传送路径。

?会聚层：提供基于策略的连接，实施不安全、流量负载和路由相关的策略。

?接入层：为局域网接入广域网或者终端用户访问网络提供接入。

(1)核心层

核心层的主要功能是实现骨干网络之间的优化传输，通常是点对点的，而且一般是很少的主机。核心层设计任务的重点通常是冗余能力和可靠性。

核心层所在的网络部分称为主干网，根据网络需求的地理距离、信息流量和数据负载的轻重来选择。

常选择的技术包括：

?FDDI：属于过时技术，支持它的厂商越来越少。

?ATM：是面向连接的网络，能够保证突发重负载的网上传输，但需要通过LANE仿真技术才能够在局域网中使用，技术难度大、带宽效率低，不适合做局域网或园区网，仅在对传输要求极高时才考虑使用。

?100Base-FX：光介质的快速以太网，端口价格低，是非常经济实惠的选择，但网络速度较低。

?千兆以太网：易用、先进、可扩展，成为现在使用最广泛的主干网技术。

在主干网中，考虑到高可用性的需求，通常会使用双星（树）结构，即采用两台同样的交换机，与分布层/接入层交换机分别连接，并使用FEC/GEC链路聚合技术实现双机互联。

(2)汇聚层

汇聚层是接入层和核心层的“中介”，就是在工作站接入核心层前先做汇聚，以减轻核心层设备的负荷。

汇聚层具有实施策略、虚拟局域网（VLAN）之间的路由、源地址或目的地址过滤等多种功能。

在汇聚层中，应该选用支持三层交换技术和VLAN的交换机，以达到网络隔离和分段的目的。

(3)接入层

接入层向本地网段提供工作站接入。在接入层中，减少同一网段的工作站数量，能够向工作组提供高速带宽。

接入层可以选择不支持VLAN和三层交换技术的普通交换机。

(4)分级设计的优点

?高可扩展性：在最大程度上实现网络的可缩放性

?易于实现：清晰地将每个功能分配给相应的层，更易于实现。

?易于排除故障：每层都经过良好定义，容易隔离网络问题，更易于发现、分析、排除网络故障。

?协议支持：将现有和将来应用或者协议结合在一起非常简单。

?易于管理：可以实现有效的网络管理。

14.2 网络设计

三、校园网设计

校园网是一种常见的网络应用，通常评价一个校园网是否成功，可以从下面几方面来评价：

?网络基础平台是否满足通信需要?网络应用系统是否成功实施

?网络教学资源是否丰富?教育科研信息活动对网络依赖的程度

(1)小规模校园网

通常在中小学，应用规模大约在150个用户之内，信息点相对集中。需求重点在于技术成熟、性价比高、维护性好。

(2)中型规模校园网

通常是在大中与院校，应用规模在200-500个用户，信息点主要集中在多媒体教室、电子阅览室、网络教室、教研室、计算机中心，通常需要整体接入Internet。

中型规模校园网的需求具有以下特点：

?要求实现网上多媒体信息的实时播放，主干网至少需要100Mbps以上。

?要求实现多媒体教学，因此需要100Mbps交换到桌面。

?部门多、信息点多，因此需要结合虚拟网技术实现局域网的安全性和传输效率。

?整体网络负荷较大，因此需要高性能的、全交换的主干。

?需要使用与线接入Internet，以实现校园网内所有用户高速访问广域网。

(3)大型校园网

在高等院校中，应用规模在500～3000个甚至更多，在整个校园网内都有信息点。它不仅有传统的，如计算机教学、图书馆、教学办公等校园应用，而丏还需实现电子邮件、文件传输、Web等Intranet服务。

在设计大型校园网时，要关注以下问题：

?整个网络应该能够实现语音、视频、数据多网合一，并且应能够实现组播。

?整个网络规模大，信息点多，因此应支持VLAN、第二层交换、QoS等，以提高整个网络的安全性。

?校园网不Internet的连接，应该采用安全防护措施，还应能够对用户进行权限控制与计费管理。

大型校园网通常采用三层设计

?核心层设计：采用两台带有第三层交换模块的千兆以太网交换机，通过链路聚合技术实现连接。并且实现IP路由配置管理、IP组播、静态VLAN、生成树、设置陷阱和报警、服务器群的高速连接等。

?分布层设计：在各建筑物设置汇聚交换机，提供统一策略的互联性。通常提供地址的聚集、部门和工作组的接入、广播域、组播传输域的定义、VLAN分割、介质转换、安全控制等功能。

?接入层设计：主要放置在楼层内，直接连接信息点。

四、企业网设计

(1)企业网类型

根据企业的体系构成和规模，可以将企业网分成工作组级、部门级、园区级和企业级四种。

?工作组级：位于办公室内部或几个办公室内的网络，最基础的单元级网络，通常采用10/100

Base-TX技术。

?部门级：位于同一楼宇内的局域网，相当于小型企业的“企业级”网络。

?园区级：由企业中各部门网络互联组成，通常跨越数个楼宇。设计重点在于干线网。

?企业级网络：是指由分布在各地的园区级或部门级网络互联在一起的大型网络。

(2)企业网设计要点

在企业网的设计上，除了采用分级设计之外，还将整个网络分成内网、外网、企业网互联三个方面。

?外网（Extranet）：是指位于防火墙外直接不Internet相连的区域。用来提供企业网对外交流的渠道，建立企业面向Internet的电子商务体系，主要包括Web、FTP、E-mail等服务。

?内网（Intranet）：即企业内部网络，是整个企业网的核心内容。

?企业网互联：通常分为与线连接、远程连接（ADSL等）、VPN连接三类。