第1章网络工程设计与系统集成11

普通高等教育“十二五”国家级规划教材[e-mail]网络工程网络工程设计与系统集成内容简介详细介绍计算机网络工程的基础理论、实际应用案例和最新技术。主要内容按计算机网络发展阶段和不断扩展的应用范围依次介绍网络技术基础、局域网、城域网、广域网、互联网和最新发展的物联网。同时针对网络工程应用的实际需要介绍网络中心构建和网络管理、网络安全、现代专业网络应用系统和现代计算机网络前沿新技术。教学内容：本课程是一门网络工程的综合课程，需要有一定的计算机网络基础和相关软硬件课程及电工技术专业基础。针对网络工程设计与系统集成中的问题，本课程较全面、系统地介绍网络系统规划、设计、建构、管理的原理、技术与方法。详细探讨网络项目管理与集成规划、网络综合布线设计、局域网通信设备与集成、广域网设备与集成、网络资源系统与集成、网络存储与数据维护、服务器技术、网络管理技术、网络系统安全部署，以及网络系统测试与评估等系统集成中的热点问题。教学提要网络工程设计与系统集成强调网络设计原理突出系统集成实践案例学习贯穿全书网络工程设计与系统集成网络体系结构与协议园区网工程需求分析园区网工程概要设计网络工程项目管理综合布线技术与实践高速局域网技术与系统集成网络路由技术与系统集成服务器技术与系统集成IPv6技术与系统集成局域网安全技术与应用电子政务网络系统解决方案网络工程设计基础网络系统设计与集成实践网络运行维护网络性能测试网络性能优化网络故障检测网络故障排除网络系统评估问题思考回顾计算机技术类课程，系统集成思想对计算机系统的作用联想你熟悉的“工程项目”，设想计算机网络工程包含的内容计算机网络的用途：办公自动化、电子邮件E-Mail、远程登陆服务Telnet、文件传输FTP、电子公告板BBS、万维网冲浪WWW、电子商务、电子政务、远程教育、远程医疗、搜索引擎、网络语音通信VoIP、网络电视IPTV、播客Podcast、博客Blog、在线新闻、网上交友与实时聊天、即时通信IM、在线3D游戏、网络广告、网络出版、超并行计算机系统、网格计算机系统等。学习目标了解系统集成的发展和层面，理解网络工程设计和系统集成概念。了解系统集成体系结构和系统集成步骤，理解网络结构特点与区别。基本掌握网络各种结构的使用范围。第1章概述网络工程概念网件工程（NetworkEngineering，NE）是从整体出发，合理规划、设计、实施和运用计算机网络的工程技术。----工程学科根据网络组建需求，综合应用计算机科学和管理科学中有关的思想、理论和方法，对网络系统结构、要素、功能和应用等进行分析，以达到最优规划、最优设计、最优实施和最优管理的目的。1.1网络工程概述1.1.2网络工程设计概念网络工程设计是按照用户组网需求，从网络综合布线、数据通信、系统集成等方面综合考虑，选用先进网络技术和成熟产品；为用户提供科学、合理，实用、好用、够用的网络系统解决方案；为网络系统集成提供技术文档和工程实施依据。1.1网络工程概述网络工程设计概念网络工程设计是确保工程项目的顺利进行和工程实施的第一个环节。网络工程设计不是一件简单的事，事实上，设计师必须具备网络系统集成的基本知识，掌握网络工程方案设计与实施方法与步骤。网络系统集成即网络设备、网络操作系统与应用系统的集合、组合、一体化。1.1.2网络系统集成概述系统集成:从字面上讲就是将各功能部分综合、整合为统一的系统。(SystemIntegration)可以理解为：根据用户需求，优选各种技术和产品，将各个分离子系统连接成为一个完整、可靠、经济和有效的整体，并使之能彼此协调工作，发挥整体效益，达到整体优化的目的。美国信息技术协会（InformationTechnologyAssociationofAmerica,ITAA）对系统集成的定义是：根据一个复杂的信息系统或子系统的要求,把多种产品和技术验明并连接入一个完整的解决方案的过程。一般分解为软件集成，硬件集成和网络系统集成。由于计算机网络技术的快速发展和应用范围的日益广泛，逐步出现了局域网络集成技术，智能大厦集成技术，智能小区集成技术。如下图：系统集成分三类：系统集成分三类（1）软件集成软件集成是指为某特定的应用环境架构的工作平台，是为某一特定应用环境提供解决问题的架构软件的相互接口，为提高工作效率而创造的软件环境。现在许多软件制造商都在把自己的产品进行集成，为客户提供更好的服务。例如，Windows操作系统软件与Web浏览器集成在一起，使得用户访问因特网更加方便，系统功能得到大大增强。（2）硬件集成把各个硬件设备子系统集成起来，以达到或超过系统设计的性能技术指标，称为硬件集成。例如，办公自动化制造商把计算机，复印机，传真机等硬件设备进行系统集成，为用户创造出一种高效、便利的工作环境。集成可以表示将单个元件组装成一台设备或一种结构的过程。例如，将大量的晶体管组成一个“集成”电路。集成也可以表示由某种规则的相互作用形式而联结的部件组合体，即有组织的整体。例如，将软件的多个功能模块组合成“一体化”系统，使整体系统从一个程序到另一个程序能够共享命令和信息流。这种软件被称为是“集成”软件。1.1网络工程概述网络系统集成:是在信息系统工程方法的指导下，根据网络应用的需求，将网络硬件设备、系统软件和应用软件等产品和技术，系统性地集合在一起，成为满足用户需求的、较高性价比的计算机网络系统。网络系统集成网络系统集成主要朝着互联和高速的方向发展LAN-LAN互连和LAN-WAN的互连网络集成正朝着高速率、大容量的方向发展局域网速度已经从共享式10Mbps升级到交换式100Mbps~1000Mbps，已达到10Gbps，甚至已达到100Gbps。（3）网络系统集成网络系统集成--网络工程项目是在坚持实用性、先进性、成熟性、标准性、经济性、安全性、可靠性、开放性、可扩充性的原则下，进行网络工程的规划和实施；决定网络的拓扑，向用户提供完善的系统布线解决方案；进行网络综合布线系统的设计、施工、测试；计算机设备的安装调试；网络系统的应用、管理；应用软件的开发、系统维护等。1.网络软硬件产品的集成网络信道采用传输介质（电缆、光缆）组成，网络通信平台采用信息交换和路由设备（交换机、路由器、收发器）组成，网络信息资源平台采用服务器和操作系统组成。1.1.3网络系统集成的层面2.网络技术的集成全双工交换式以太网、1000Mbps以太网、10Gbps以太网，第三层交换，虚拟个人网（VPN，VirtualPrivateNetwork），双址（源地址、目标地址）路由，双栈（IPv4、IPv6）路由，多路（CPU）对称处理，网络附加存储（NAS）、区域存储网络（SAN），Client/Server模式、Browser/Server模式和Browser/Application/Server模式，分布式互连网应用结构等。3.网络应用的集成DNS，WWW，E-mail，FTP，VOD（视频点播），杀毒软件（网络版），网络管理与故障诊断系统等计算机网络工程集成的体系结构系统集成绝不是对各种硬件和软件的堆积，系统集成是一种在系统整合、系统再生产过程中为满足客户需求的增值服务业务，是一种价值再创造的过程。不仅涉及各个局部的技术服务，一个优秀的系统集成商更是注重整体系统的、全方位的无缝整合与规划。•网络协议•语法、语义和时序•体系结构•完成计算机间的协同工作，把计算机间互连的功能划分成具有明确定义的层次，规定了同层次进程通信的协议及相邻层之间的接口服务1.2.1网络协议与结构1.2网络体系结构与协议1.2网络体系结构与协议体系结构服务定义协议规格应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层信源信宿对等层通信网络高层通信子网二进制传输（）介质访问接入寻址和最短路径端到端的连接主机间通信数据表示处理网络应用1.2.2OSI模型TCP/IP体系结构及功能应用层Application表示层Presentation会话层Session传输层Transport网络层Network数据链路层DataLink物理层PhysicalTCPUDPICMPIPARP网络接口层（Ethernet,802.3,802.5,FDDI等）ApplicationSessionHTTPSMTPDNSFTPTFTPOSI参考模型TCP/IP协议数据数据数据TCP头数据IP头TCP头数据IP头TCP头数据幀头幀尾011101000011000010100101111010110TCP/IP数据封装与拆封封装拆封TCP/IP的应用层应用层协议支持了文件传输、电子邮件、远程登录、网络管理、Web浏览等应用。应用层传输层网络接口网际层文件传输●FTP、TFTP、NFS电子邮件●SMTP、POP3WWW应用●HTTP远程登录●Telnet、rlogin网络管理●SNMP名字管理●DNS网络拓扑结构总线型扩展星型树型网型环型星型选择拓扑结构考虑因素:费用、灵活性、可靠性首选1.3网络系统集成体系框架（）Web应用系统专用Business,OA,MIS,DSS,E-mail,FTP等网络协议http,FTP,DNS,SMTP,NNTP等外部资源(DB)连接CGI,ASP,XAPI,ODBC,插件等开发工具Html,XML,Java,JavaScript等）网络操作系统(Windows2000Server,RedhatLinux9.0等（，）网络资源硬件平台服务器存储区域网络等网络系统安全网络系统管理（，）网络通信平台交换机路由器等（，）网络通信支持平台综合布线机房建设等网络系统集成体系框架Windows，Linux，Unix1.3.1网络建设的原则和系统集成的规范1.网络建设的总体原则计算机网络的建设是一项庞大的技术性很强的综合工程，一般需要经过：网络调研，系统设计，可行性分析，设备选型和工程招标，硬件施工，软件环境的建立，人员培训，联调测试，系统验收等九个阶段。2.网络系统集成的原则对拟建立的计算机网络信息系统，应根据建设目标，按整体到局部，自上而下进行规划、设计；以“实用，够用，好用”为指导思想，并遵从以下原则：（1）开放性标准化原则。符合国际标准化设备和技术可保证多种设备在互操作性,兼容性,可维护性和对前期的保护.（2）先进性原则。（3）可靠性和安全性原则。网络系统的安全性和网络软件的安全性.（4）灵活性和可扩展性原则。（5）经济性和实用性。其一：不要盲目追求最新的设备。其二：目前硬件的发展远远快于软件的发展，64位的CPU早已出现，而为之开发的操作系统和应用软件却迟迟跟不上,提供，“大马拉小车”的现象到处存在；其三：用户计算机应用水平的参差不齐也会降低设备的利用率。3.系统集成的规范由国际及国家制定的计算机网络工程及软件开发规范详细规定了计算机硬件及软件开发中的各个阶段以及每一个阶段的任务、实施步骤、实施要求、测试及验收标准、完成标志及交付文档。（1）软件开发工程规范（2）硬件系统工程规范使得整个开发过程阶段明确、任务具体，真正成为一个可以控制和管理的过程。由于采用科学和规范化的指导和制约，开发工作更加规范化、系统化和工程化、开发人员协作得以加强，可大大提高所开发系统的质量，缩短开发时间，减少开发和维护费用。网络系统集成的特点网络系统集成要以满足用户的需求为根本出发点。网络系统集成不是选择最好的产品的简单行为，而是要选择最适合用户的需求和投资规模的产品和技术。网络系统集成不是简单的设备供货，它体现更多的是设计、调试与开发，其本质是一种技术行为。网络系统集成包含技术、管理和商务等方面，是一项综合性的系统工程。技术是系统集成工作的核心，管理和商务活动是系统集成项目成功实施的可靠保障。性能价格比的高低是评价一个网络系统集成项目设计是否合理和实施成功的重要参考因素。1.4网络系统集成基础1.4.1系统集成的角色划分用户是指出资进行网络系统建设的机构或企业，是网络系统集成服务的对象。系统