/第一章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)引言3.系統(tǒng)集成的困難性系統(tǒng)集成的困難性體現(xiàn)在：技術(shù)、成員、環(huán)境、約束四個(gè)方面，它們之間互為依存關(guān)系。網(wǎng)絡(luò)工程常用工具軟件軟件名稱網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)軟件說明WindowsServer微軟公司網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)RedHatLinux紅帽子公司網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)FreeBSD美國(guó)伯克利分校UNIX操作系統(tǒng)CiscoIOS思科公司網(wǎng)絡(luò)設(shè)備操作系統(tǒng)1.3.1OSI/RM網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)定義：網(wǎng)絡(luò)的功能分層和各層通信協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。主要網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：OSI/RM（開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型）TCP/IP（傳輸限制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議）OSI/RM網(wǎng)絡(luò)模型應(yīng)用層物理層應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會(huì)話層表示層7654321二進(jìn)制位流傳輸：激活和維持系統(tǒng)間的物理鏈路介質(zhì)訪問限制：供應(yīng)介質(zhì)傳輸限制，如差錯(cuò)限制尋址和路由：確定數(shù)據(jù)從一處傳輸?shù)搅硪惶幍淖罴崖窂蕉说蕉诉B接：數(shù)據(jù)流分段和重組，供應(yīng)牢靠的端到端傳輸主機(jī)間通信：建立、維持和管理應(yīng)用系統(tǒng)之間的會(huì)話數(shù)據(jù)表示：供應(yīng)數(shù)據(jù)表示、代碼格式和語(yǔ)法協(xié)商處理網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：為應(yīng)用系統(tǒng)供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)1.3.2TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)TCP/IP適用于連接多種不同網(wǎng)絡(luò)。TCP/IP已成為目前事實(shí)上的國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP是目前異種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的唯一協(xié)議。TCP/IP協(xié)議分層：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、網(wǎng)絡(luò)接口層。TCP/IP存在的問題：地址空間不足、QoS、平安等。TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。TCP/IP沒有嚴(yán)格定義網(wǎng)絡(luò)接口層的具體規(guī)范，而是選擇Ethernet作為默認(rèn)通信標(biāo)準(zhǔn)，這種看似不嚴(yán)格的方法，為TCP/IP適用其他網(wǎng)絡(luò)形式供應(yīng)了良好的基礎(chǔ)。軟件和設(shè)備。應(yīng)用層一般采納軟件實(shí)現(xiàn)，這樣具有功能的多樣性，實(shí)現(xiàn)的敏捷性；其他層由硬件實(shí)現(xiàn)則提高了網(wǎng)絡(luò)處理性能。網(wǎng)絡(luò)尋址。應(yīng)用層采納進(jìn)程尋址；傳輸層采納端口號(hào)尋址；網(wǎng)絡(luò)層采納IP地址；網(wǎng)絡(luò)接口層采納MAC地址尋址。1.4.1網(wǎng)絡(luò)工程分層設(shè)計(jì)模型1．網(wǎng)絡(luò)分層設(shè)計(jì)模型的基本結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，產(chǎn)生了以下問題：園區(qū)局域網(wǎng)主機(jī)數(shù)達(dá)到了數(shù)千臺(tái)；有限帶寬和無限需求的沖突越來越突出；網(wǎng)絡(luò)之間的互連變得更加困難；網(wǎng)絡(luò)平安問題變得嚴(yán)峻；局域網(wǎng)技術(shù)正逐步應(yīng)用到城域網(wǎng)中。Cisco等公司提出了層次化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的概念。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)分為：核心層、匯聚層和接入層三個(gè)層次。網(wǎng)絡(luò)層次化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：可以將網(wǎng)絡(luò)分解成很多小的單元，降低了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的困難性。更簡(jiǎn)潔處理廣播風(fēng)暴、信號(hào)循環(huán)等問題。網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)潔升級(jí)到最新的技術(shù)，升級(jí)隨意層次的網(wǎng)絡(luò)不會(huì)對(duì)其他層次造成影響。層次結(jié)構(gòu)降低了設(shè)備配置的困難性，網(wǎng)絡(luò)故障也易于定位，使網(wǎng)絡(luò)更簡(jiǎn)潔管理。網(wǎng)絡(luò)層次化設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)：不適用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔的小型局域網(wǎng)。核心層某個(gè)設(shè)備或某個(gè)鏈路失效時(shí)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)遭到嚴(yán)峻破壞。分層設(shè)計(jì)中往往采納設(shè)備冗余、路由冗余等設(shè)計(jì)方法，這會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)困難性的增加。1.4.2網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)基本原則ACM/IEEECC2001提出了計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中12個(gè)反復(fù)出現(xiàn)的重要慨念和基本原則。1.關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間的關(guān)聯(lián)性；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)性；操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟件之間的關(guān)聯(lián)性；網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)施中的關(guān)聯(lián)性；網(wǎng)絡(luò)工程各種約束條件之間的關(guān)聯(lián)性；企業(yè)組織結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)性等。2.大問題的困難性網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越大，涉及的約束條件越多，所耗費(fèi)的資源也會(huì)越多。問題的大小和困難性干脆相關(guān)。例如，對(duì)以太局域網(wǎng)來說，100個(gè)用戶的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)是一個(gè)小問題，而10萬個(gè)用戶的城域以太網(wǎng)設(shè)計(jì)則是一個(gè)大問題。笛卡爾《方法論》：將大問題分解為多個(gè)規(guī)模適當(dāng)?shù)男栴}，然后再進(jìn)行解決。有些問題須要采納“系統(tǒng)論”的方法來解決。3.慨念和形式的模型80-20模型企業(yè)設(shè)計(jì)部門或辦公部門，保證一個(gè)子網(wǎng)數(shù)據(jù)流量的80%是在該子網(wǎng)內(nèi)的本地通信，只有20%的數(shù)據(jù)流量發(fā)往其他子網(wǎng)；對(duì)市場(chǎng)部或公共機(jī)房，則80%的網(wǎng)絡(luò)流量會(huì)發(fā)送到外部網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)流量只有20%左右。核心簡(jiǎn)潔邊緣困難原則核心層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，但性能要求高；接入層結(jié)構(gòu)困難，但性能要求低于核心層。4.一樣性和完備性冗余原則網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備應(yīng)當(dāng)考慮部件的冗余，當(dāng)某一部件出現(xiàn)故障時(shí)，可作為容錯(cuò)備份。熱插拔，自動(dòng)備份，快速?gòu)?fù)原等功能，都是特別重要的技術(shù)指標(biāo)。2用2備原則主干光纖布線特別麻煩，在主干光纖布線時(shí)，應(yīng)考慮2根光纖正常運(yùn)用，另外預(yù)留2根光纖用于鏈路備份，便利系統(tǒng)今后的擴(kuò)展。5.效率效率是一個(gè)雙刃劍，美國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家奧肯在《同等和效率》中斷言：“為了效率就要犧牲某些同等，并且為了同等就要犧牲某些效率”。例如，多臺(tái)交換機(jī)采納“級(jí)聯(lián)”方式互連時(shí)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備利用率高，但是對(duì)最底層交換機(jī)用戶不同等；采納“堆疊”方式互連時(shí)，全部交換機(jī)用戶都同等共享網(wǎng)絡(luò)帶寬，但是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備投資較大，資金利用效率不高。技術(shù)簡(jiǎn)潔性原則在滿意網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需求的前提下，盡可能選擇簡(jiǎn)潔好用的技術(shù)和設(shè)備。否則，今后的運(yùn)行管理、故障維護(hù)都須要專業(yè)人員，管理開銷過大。奧卡姆剃刀原則不要把簡(jiǎn)潔的事情困難化。困難的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會(huì)提高系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本，并且使網(wǎng)絡(luò)難于管理。只有在有特殊要求的狀況下，或者能夠帶來很好性價(jià)比的狀況下，增加網(wǎng)絡(luò)困難性才是合理的。弱路由原則路由器簡(jiǎn)潔成為網(wǎng)絡(luò)中的性能瓶頸。一般在連接外網(wǎng)時(shí)運(yùn)用路由器，而內(nèi)網(wǎng)中盡量運(yùn)用3層交換機(jī)。1.4.3網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中的沖突分析先進(jìn)性、好用性、平安性、易用性、牢靠性、經(jīng)濟(jì)性等，這些指標(biāo)往往是相互沖突的。一個(gè)滿意以上全部指標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案，是一個(gè)充溢沖突的設(shè)計(jì)。一個(gè)優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)工程師，應(yīng)當(dāng)在滿意其中少量幾個(gè)主要指標(biāo)后，對(duì)其他相互沖突的指標(biāo)做出折中處理。1．主流技術(shù)和新技術(shù)的沖突主流技術(shù)的觀點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展快速，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)工程師無法看清10年甚至5年后技術(shù)的發(fā)展，所以在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)采納成熟的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，選用成熟的主流產(chǎn)品。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中選擇主流技術(shù)可以削減用戶培訓(xùn)和管理費(fèi)用。新技術(shù)的觀點(diǎn)成熟的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)處于發(fā)展的頂峰，接下來會(huì)進(jìn)入技術(shù)淘汰期。采納先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可為網(wǎng)絡(luò)帶來較高的性能，為今后的擴(kuò)展供應(yīng)較好的基礎(chǔ)。2．平安性和易用性的沖突從易用角度上做出的很多權(quán)衡和折中帶來了太多的平安漏洞和隱患。例如，Windows采納圖形操作界面，易用性很好，但很簡(jiǎn)潔造成平安漏洞。而UNIX采納字符界面，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)潔，不簡(jiǎn)潔造成平安漏洞。Windows操作系統(tǒng)的權(quán)限管理比較簡(jiǎn)潔，運(yùn)用便利，但是平安性不好。UNIX的權(quán)限管理特別完備，特殊是可執(zhí)行代碼，權(quán)限限制更為嚴(yán)格。只有系統(tǒng)管理員才能執(zhí)行某些特定程序。但是UNIX困難的權(quán)限管理造成了系統(tǒng)易用性不好。3．牢靠性和經(jīng)濟(jì)性的沖突網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)每年工作365天（客戶端除外），每天供應(yīng)24小時(shí)不間斷服務(wù)，因此網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)必需考慮網(wǎng)絡(luò)的牢靠性。高牢靠性網(wǎng)絡(luò)可以通過鏈路冗余，設(shè)備冗余，數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程備份冗余等技術(shù)實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)牢靠性設(shè)計(jì)以增加系統(tǒng)成本為代價(jià)。在滿意系統(tǒng)需求前提下，應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)出網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備利用率高的設(shè)計(jì)方案。其次章網(wǎng)絡(luò)用戶需求分析2.2.1用戶類型的分析不同行業(yè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的需求存在很大差異，行業(yè)性在肯定程度上確定了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的技術(shù)選型，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)備性能等技術(shù)要求。1．個(gè)人用戶主要是因特網(wǎng)業(yè)務(wù)。512kb/s的帶寬能滿意大部分用戶的最低需求。數(shù)據(jù)平安的需求大大低于企業(yè)。運(yùn)用時(shí)間集中在20：00～24：00之間。2.企業(yè)用戶小型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)（信息點(diǎn)100以下）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)較少，地理分布范圍較小。主要利用因特網(wǎng)進(jìn)行用戶業(yè)務(wù)。接入帶寬一般10Mb/s以下。通常采納以太網(wǎng)技術(shù)。中低檔路由器接入中型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)（１００－１０００個(gè)用戶）地理分布范圍在一個(gè)區(qū)域內(nèi)。主要用于企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通信。接入帶寬在10～100Mb/s之間。對(duì)數(shù)據(jù)平安性要求較高。通常采納以太網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)。大型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)往往以企業(yè)總部為中心?？偛窟\(yùn)用高端路由器并做冗余備份。分支機(jī)構(gòu)采納中低端路由器做接入。線路采納租用專線，也可采納VPN。網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)需求分析1、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)需求分析(1)網(wǎng)絡(luò)分層采納核心、匯聚和接入3層或是2層。小型局域網(wǎng)，一般采納2層或1層。園區(qū)網(wǎng)和城域網(wǎng)，一般采納3層。(2)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。小型局域網(wǎng)，一般采納星形或樹型園區(qū)網(wǎng)，一般采納樹型結(jié)構(gòu)加網(wǎng)狀形城域網(wǎng)一般采納環(huán)形、樹形等綜合結(jié)構(gòu)(3)用戶是否須要采納VLAN進(jìn)行工作劃分。(4)用戶是否須要采納無線通信網(wǎng)絡(luò)。(5)用戶網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的類型和數(shù)量。(6)用戶本地網(wǎng)絡(luò)是否須要和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)互連。(7)用戶是否須要組建一個(gè)大型行業(yè)城域網(wǎng)。2.網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)需求分析網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)備處理實(shí)力是否滿意要求網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器布置（核心層、匯聚層考慮）終端設(shè)備（如PC）的分布狀況傳輸介質(zhì)轉(zhuǎn)接點(diǎn)(光纖收發(fā)器等)的位置分布狀況綜合布線設(shè)備間的位置等2.2.4網(wǎng)絡(luò)投資約束條件分析任何資本的投入都期望得到回報(bào)。依據(jù)專家估計(jì)，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)生命周期中，前期網(wǎng)絡(luò)工程費(fèi)用也許占30%左右，大部分費(fèi)用發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理和維護(hù)中。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的收益類型：一次性收益。非一次性收益。不行定量的收益。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)投資成本一覽表一次性投入的服務(wù)器、PC、交換機(jī)、路由器、網(wǎng)絡(luò)其它設(shè)備、平安產(chǎn)品、布線設(shè)備、系統(tǒng)建設(shè)一次性投入、周期性升級(jí)系統(tǒng)軟件周期性費(fèi)用網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、線路接入、網(wǎng)絡(luò)管理、人員培訓(xùn)2.3用戶高級(jí)要求需求分析2.3.1網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性需求分析網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性要求：(1)新用戶或新部門能簡(jiǎn)潔接入；(2)新業(yè)務(wù)能無縫在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行；(3)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錈o需大的更改；(4)原有設(shè)備能有效利用；(5)網(wǎng)絡(luò)性能惡化在用戶允許范圍內(nèi)。（2.3還有一道小題）一、推斷題(1)弱路由原則：一般在連接外網(wǎng)時(shí)運(yùn)用路由器，而內(nèi)網(wǎng)盡量運(yùn)用3層交換機(jī)。(2)一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以同時(shí)滿意平安性和易用性；(3)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中牢靠性和經(jīng)濟(jì)性是沖突的，即不行能同時(shí)滿意兩個(gè)要求；(4)局域網(wǎng)的80/20模型，就是指80%的數(shù)據(jù)流量在子網(wǎng)，而20%數(shù)據(jù)流量發(fā)往其它子網(wǎng)。(5)一個(gè)面對(duì)市場(chǎng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)滿意全部用戶的需求。二、選擇題(1)用戶網(wǎng)頁(yè)閱讀時(shí)的通信流量屬于a.間或少量的通信，可忽視；b.突發(fā)性通信c.固定帶寬的流式傳輸d.不定帶的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用(2)下列不具有網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性的設(shè)備是a.刀片式服務(wù)器b.固定式交換機(jī)c.模塊化路由器d.兼容性的網(wǎng)卡(3)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)避開單點(diǎn)故障體現(xiàn)了a.網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性b.網(wǎng)絡(luò)性能需求c.網(wǎng)絡(luò)牢靠性d.網(wǎng)絡(luò)平安需求(4)下列哪些投資不是一次性投入的a.交換機(jī)b.布線設(shè)備c.路由器d.系統(tǒng)軟件(5)匯聚層交換機(jī)安裝時(shí)發(fā)覺找不到電源供應(yīng)，緣由是a.未明確網(wǎng)絡(luò)環(huán)境分析b.未明確網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分析c.未明確用戶對(duì)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的需求d.未能網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行分析三、填空題：(1).最終用戶的平均最低接入帶寬是;(2).對(duì)于小型局域網(wǎng)，一般采納拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；對(duì)于園區(qū)網(wǎng)，一般采納拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)加拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。四、問答題：(1)網(wǎng)絡(luò)七層協(xié)議是哪七層？(2)怎么解決計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中大問題的困難性？(3)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展時(shí)應(yīng)滿意哪些要求？第三章網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1.1點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)通信方式：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)(廣播)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)將主機(jī)以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式連接，主機(jī)通過單獨(dú)的鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并且兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間可能會(huì)有多條單獨(dú)的鏈路。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)主要用于園區(qū)網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)廣播式網(wǎng)絡(luò)：在網(wǎng)絡(luò)中只有一個(gè)單一的通信信道，由這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中全部的主機(jī)所共享。即多個(gè)計(jì)算機(jī)連接到一條通信線路上的不同分支點(diǎn)上，隨意一個(gè)節(jié)點(diǎn)所發(fā)出的報(bào)文分組被其他全部節(jié)點(diǎn)接受。發(fā)送的分組中有一個(gè)地址域，指明白該分組的目標(biāo)接受者和源地址。一臺(tái)機(jī)器收到了一個(gè)分組以后，它檢查地址域。假如該分組正是發(fā)送給它的，那么它就處理該分組；假如該分組是發(fā)送給其他機(jī)器的，那么就忽視該分組廣播網(wǎng)絡(luò)廣泛用于局域網(wǎng)通信。廣播網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點(diǎn)：在一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)，任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通信，最多只須要“2跳”的距離；廣播網(wǎng)絡(luò)缺點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)流量很大時(shí)，簡(jiǎn)潔導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能急劇下降。廣播網(wǎng)絡(luò)沒有用于廣域網(wǎng)的緣由：主機(jī)協(xié)調(diào)通信須要占用大量的通信資源；主機(jī)長(zhǎng)距離通信會(huì)帶來較大的信號(hào)延遲；長(zhǎng)距離高帶寬的信道特別昂貴。網(wǎng)絡(luò)類型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型主要應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展牢靠性投資點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路形MAN、WAN中等低低環(huán)形MAN、WAN困難高高網(wǎng)狀形MAN、WAN困難高高廣播總線形LAN中等低低星形LAN簡(jiǎn)潔高低蜂窩形WLAN簡(jiǎn)潔高高3.1.2鏈路形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)鏈路形網(wǎng)絡(luò)由點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串聯(lián)而成。鏈路網(wǎng)和總線網(wǎng)結(jié)構(gòu)相同，工作原理不同。鏈路網(wǎng)和總線網(wǎng)的區(qū)分：總線網(wǎng)絡(luò)采納廣播方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；而鏈路形網(wǎng)絡(luò)采納點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式進(jìn)行信號(hào)傳輸。鏈路形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，易于布線，節(jié)約傳輸介質(zhì)(一般為光纜)，用于主干傳輸鏈路。支持鏈路結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)有：SDH、DWDM等。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)可看作是鏈路形網(wǎng)的一種特殊狀況。鏈路形結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)設(shè)備無關(guān)性。獨(dú)立性。平安性。非中心化。鏈路形結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)連接較多。時(shí)延較大。3.1.3環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)網(wǎng)中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)通過環(huán)接口，連接在一條首尾相接的閉合環(huán)形通信線路中。環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)有：?jiǎn)苇h(huán)多環(huán)環(huán)相切環(huán)內(nèi)切環(huán)相交環(huán)相連等[P42圖3-3]SDH環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)用環(huán)網(wǎng)特點(diǎn)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都和兩個(gè)相臨的節(jié)點(diǎn)相連，因而是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信模式。環(huán)網(wǎng)信號(hào)單向傳輸，假如N+1節(jié)點(diǎn)須要將數(shù)據(jù)發(fā)送到N節(jié)點(diǎn)，要繞環(huán)網(wǎng)絡(luò)一周才能到達(dá)N節(jié)點(diǎn)。環(huán)網(wǎng)在節(jié)點(diǎn)過多時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的信號(hào)時(shí)延。N+1N在工程實(shí)施中，往往在環(huán)的兩端實(shí)現(xiàn)環(huán)封閉。因此環(huán)網(wǎng)在物理上呈總線形態(tài)，邏輯上仍舊是環(huán)型結(jié)構(gòu)。雙環(huán)網(wǎng)絡(luò)的自愈功能單環(huán)網(wǎng)絡(luò)中，假如環(huán)網(wǎng)中某一節(jié)點(diǎn)斷開，環(huán)上全部節(jié)點(diǎn)的通信就會(huì)終止。環(huán)網(wǎng)采納雙環(huán)或多環(huán)結(jié)構(gòu)。在SDH環(huán)網(wǎng)正常工作時(shí)，外環(huán)（數(shù)據(jù)通路）傳輸數(shù)據(jù)，內(nèi)環(huán)（愛護(hù)通路）作為備用環(huán)路。當(dāng)環(huán)路發(fā)生故障時(shí)，信號(hào)會(huì)自動(dòng)從外環(huán)切換到內(nèi)環(huán)，這種功能稱為環(huán)網(wǎng)的“自愈”功能。3.1.4網(wǎng)狀形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)狀形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采納點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式網(wǎng)絡(luò)中任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都有直達(dá)鏈路連接，在通信建立過程中，不須要任何形式的信號(hào)轉(zhuǎn)接。網(wǎng)狀形結(jié)構(gòu)類型：半網(wǎng)狀形結(jié)構(gòu)全網(wǎng)狀形結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)一般用于城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中3.2有大題3.2.1廣播網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)廣播網(wǎng)絡(luò)工作原理廣播網(wǎng)絡(luò)一般采納CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測(cè)）原理進(jìn)行工作。廣播網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)信道，網(wǎng)絡(luò)上全部節(jié)點(diǎn)共享這個(gè)信道。數(shù)據(jù)包廣播傳輸時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中全部節(jié)點(diǎn)都會(huì)接收到數(shù)據(jù)包。各個(gè)節(jié)點(diǎn)一旦收到數(shù)據(jù)包，就對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行檢查，看是否發(fā)送給本節(jié)點(diǎn)，假如是則接收，否則丟棄這個(gè)數(shù)據(jù)包。廣播網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸方式單播多播組播。多個(gè)同學(xué)一個(gè)門HUB沖突域多個(gè)同學(xué)一個(gè)門HUB沖突域的大小會(huì)影響到網(wǎng)絡(luò)的性能。交換機(jī)、路由器等設(shè)備可以隔離沖突域。廣播域：廣播域就是說假如站點(diǎn)發(fā)出一個(gè)廣播信號(hào)后能接收到這個(gè)信號(hào)的范圍廣播會(huì)占用大量網(wǎng)絡(luò)資源，影響網(wǎng)絡(luò)帶。沖突域就是連接在同一導(dǎo)線上的全部工作站的集合，或者說是同一物理網(wǎng)段上全部節(jié)點(diǎn)的集合沖突域：在同一個(gè)沖突域中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都能收到全部被發(fā)送的幀沖突域和廣播域的對(duì)比：沖突域：在同一個(gè)沖突域中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都能收到全部被發(fā)送的幀;廣播域：網(wǎng)絡(luò)中能接收任一設(shè)備發(fā)出的廣播幀的全部設(shè)備的集合;沖突域：基于第一層（物理層）;廣播域：基于其次層（數(shù)據(jù)鏈路層）;以太網(wǎng)中，沖突域是由hub組成的，一個(gè)hub就是一個(gè)沖突域交換機(jī)的每個(gè)端口都是一個(gè)沖突域。3.3有圖示題雙中心結(jié)構(gòu)常用于園區(qū)網(wǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)潔，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備冗余和鏈路冗余，這提高了網(wǎng)絡(luò)的牢靠性，也可以很好地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡。[圖P53]雙中心結(jié)構(gòu)[[圖P53]雙中心結(jié)構(gòu)[圖P53]單中心結(jié)構(gòu)[案例]雙中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)第四章地址規(guī)劃和路由技術(shù)4.1.1IP地址類型和規(guī)定1．IP地址類型IETF（因特網(wǎng)工程小組）將IP地址分為五類，其中A、B、C是主類地址，D類為組播地址，E類保留。IPv4地址總數(shù)=232=42億個(gè)類型IP地址格式段1取值范圍A網(wǎng)絡(luò)號(hào).主機(jī).主機(jī).主機(jī)1～126B網(wǎng)絡(luò)號(hào).網(wǎng)絡(luò)號(hào).主機(jī).主機(jī)128～191C網(wǎng)絡(luò)號(hào).網(wǎng)絡(luò)號(hào).網(wǎng)絡(luò)號(hào).主機(jī)192～2232．公有地址和私有地址公有地址：在互聯(lián)網(wǎng)上運(yùn)用的IP地址；這類地址不允許出現(xiàn)重復(fù)，用戶必需向NIC（網(wǎng)絡(luò)信息中心）申請(qǐng)。私有地址：允許在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中重復(fù)運(yùn)用。私有地址無須向NIC申請(qǐng)。私有地址不能在因特網(wǎng)上運(yùn)用。特殊IP地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)或主機(jī)號(hào)為全0或全1的地址有特殊的意義，它們不安排給主機(jī)運(yùn)用。全1的意義為“全部”，全0的意義為“這個(gè)”，網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)說明案例全0全0本機(jī)0．0．0．0全1全1本網(wǎng)段廣播地址，路由器不轉(zhuǎn)發(fā)255．255．255．255全0全1本網(wǎng)段的廣播地址0．0．255．255全1全0本網(wǎng)絡(luò)掩碼255．255．0．0全0主機(jī)ID本網(wǎng)段的某個(gè)主機(jī)0．0．96．33網(wǎng)絡(luò)ID全0標(biāo)識(shí)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，常用在路由表中96．33．0．0網(wǎng)絡(luò)ID全1從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)向另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)廣播96．33．255．255127任何值本機(jī)測(cè)試回送地址（loopback）127．0．0．14.1.3CIDR子網(wǎng)劃分技術(shù)CIDR（無類別域間路由ClasslessInter-DomainRouting）是地址安排和路由歸納技術(shù)。CIDR的路由基于IP地址的掩碼進(jìn)行，而不管IP地址的類別(A類、B類或C類)。CIDR地址格式：表示超網(wǎng)地址；y為網(wǎng)絡(luò)前綴位數(shù)（掩碼位）；最大可用網(wǎng)絡(luò)前綴為/30，保留2位給主機(jī)運(yùn)用。采納CIDR地址后，路由表中的很多表項(xiàng)歸并成更少的數(shù)目?？梢员硎緸?92.168.8.0/21CIDR地址塊劃分時(shí)，網(wǎng)絡(luò)前綴中的二進(jìn)制位必需是連續(xù)的1。CIDR網(wǎng)絡(luò)地址規(guī)劃案例某ISP安排給某高校的CIDR地址塊為：。網(wǎng)絡(luò)前綴為/22；網(wǎng)絡(luò)掩碼為：；地址范圍為：～；網(wǎng)絡(luò)最大有1024個(gè)地址。某高校接著將以上地址劃分為5個(gè)子塊，校內(nèi)地址規(guī)劃如圖所示。某ISP安排給某公司的CIDR地址塊為：。網(wǎng)絡(luò)前綴為？；網(wǎng)絡(luò)掩碼為：？；地址范圍為：？；某公司接著將以上地址劃分為？個(gè)子塊，公司內(nèi)部地址規(guī)劃？；網(wǎng)絡(luò)最大有？個(gè)地址。靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由靜態(tài)路由依據(jù)網(wǎng)絡(luò)工程師預(yù)先設(shè)計(jì)好的路徑進(jìn)行路由選擇。動(dòng)態(tài)路由可以依據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通信量等改變，自動(dòng)調(diào)整路由。采納動(dòng)態(tài)路由時(shí)，路由器能自動(dòng)建立路由表，并且能依據(jù)網(wǎng)絡(luò)改變的狀況適時(shí)進(jìn)行調(diào)整。2.靜態(tài)路由的特點(diǎn)靜態(tài)路由由網(wǎng)絡(luò)工程師手工在路由器中配置。靜態(tài)路由可以削減路由數(shù)據(jù)過載問題，對(duì)于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)極少改變的網(wǎng)絡(luò)可以運(yùn)用靜態(tài)路由。大型和困難的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境通常不宜采納靜態(tài)路由。第五章路由技術(shù)原理5.1引言路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層，它接收各網(wǎng)絡(luò)入口的分組，并把分組從其相應(yīng)的出口轉(zhuǎn)發(fā)出去。它依靠于協(xié)議，所以路由器本質(zhì)上是軟件設(shè)備。路由器不僅可以連接局域網(wǎng)，還可以連接廣域網(wǎng)。路由器是互聯(lián)網(wǎng)最關(guān)鍵的設(shè)備。路由器要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的功能，必需解決兩個(gè)基本問題：路由策略——依據(jù)數(shù)據(jù)包的目的地址和網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇一條最佳路徑，把對(duì)應(yīng)不同目的地址的最佳路徑存放在路由表中。路由機(jī)制——搜尋路由表，確定向哪個(gè)接口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，并執(zhí)行相應(yīng)的操作。5.3選路協(xié)議的選擇路由器選路路由器負(fù)責(zé)接收來自各個(gè)網(wǎng)絡(luò)入口的分組，并把分組從其相應(yīng)的出口轉(zhuǎn)發(fā)出去。這涉及兩方面的問題：找到分組的相應(yīng)出口。查找路由表來實(shí)現(xiàn)。將分組從入口送到出口。由路由器的體系結(jié)構(gòu)確定。路由表中的內(nèi)容涉及到選路協(xié)議工作的范疇，選擇合適的選路協(xié)議很重要。路由器在網(wǎng)絡(luò)中的作用：多種網(wǎng)絡(luò)的互連不同網(wǎng)絡(luò)的地址映射分組和重組協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)間的隔離流量限制和擁塞限制網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）選路協(xié)議都有一個(gè)共同的目標(biāo)：和其他路由器共享可達(dá)性信息。而不同的協(xié)議實(shí)行了不同的方法。另外，選路協(xié)議在可擴(kuò)縮性和性能特性上各有特點(diǎn)。距離矢量算法每個(gè)路由器維護(hù)一張表（即是一個(gè)矢量），表中列出了當(dāng)前已知的到每個(gè)目標(biāo)的最佳距離，以及所運(yùn)用的鏈路。這些表通過鄰居之間的相互交換信息而不斷的實(shí)現(xiàn)更新。距離矢量算法特點(diǎn)：好消息反應(yīng)快速；壞消息反應(yīng)遲鈍。初始：A停機(jī)，并且B，C，D，E知道這個(gè)狀況。A啟動(dòng)后B-E路由改變狀況。初始：A正常，并且B，C，D，E知道這個(gè)狀況。A停機(jī)后B-E路由改變狀況。運(yùn)用距離矢量算法的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障須要較長(zhǎng)的時(shí)間才能是鄰近路由器知道。要改善這個(gè)缺點(diǎn)，有幾種方法：水平分割：路由器區(qū)分不同的接口，從一個(gè)接口收到了路由更新信息，那么同樣的信息就不能通過本接口再送回去。毒性逆轉(zhuǎn)：從一個(gè)接口來的一個(gè)路由表項(xiàng)目在通過同樣的接口發(fā)送出去時(shí)，就要將其度量置為16。觸發(fā)更新：一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生改變，路由器就發(fā)送新的路由表。即不用等30秒的間隔時(shí)間。鏈路狀態(tài)選路算法：<變種為IS-IS，OSPF大型網(wǎng)絡(luò)和Internet的主要路由算法>每一個(gè)路由器須要完成5件事，算法才能正常工作：1發(fā)覺它的鄰居節(jié)點(diǎn)，并了解其網(wǎng)絡(luò)地址。2設(shè)置到每個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)的距離或者成本度量值。3構(gòu)建一個(gè)包含全部剛剛獲得的鏈路信息包。4將這個(gè)包發(fā)送給其他的路由器，并接受全部其他路由器的信息包。5計(jì)算出到每個(gè)路由器的最短路徑。5.4IP數(shù)據(jù)報(bào)傳輸和處理過程主機(jī)A的路由表子網(wǎng)掩碼目的網(wǎng)絡(luò)下一路由器干脆投遞路由器R1的路由表子網(wǎng)掩碼目的網(wǎng)絡(luò)下一路由器干脆投遞干脆投遞路由器R2的路由表子網(wǎng)掩碼目的網(wǎng)絡(luò)下一路由器干脆投遞干脆投遞路由器R3的路由表子網(wǎng)掩碼目的網(wǎng)絡(luò)下一路由器干脆投遞干脆投遞主機(jī)B的路由表子網(wǎng)掩碼目的網(wǎng)絡(luò)下一路由器干脆投遞假如主機(jī)A的某個(gè)應(yīng)用程序須要發(fā)送數(shù)據(jù)到主機(jī)B的某個(gè)應(yīng)用程序，IP數(shù)據(jù)報(bào)在互聯(lián)網(wǎng)中的傳輸和處理大致要經(jīng)驗(yàn)如下過程：1主機(jī)發(fā)送IP數(shù)據(jù)報(bào)假如主機(jī)A要發(fā)送數(shù)據(jù)給互聯(lián)網(wǎng)上的另一臺(tái)主機(jī)B，那么，主機(jī)A首先要構(gòu)造一個(gè)目的IP地址為主機(jī)B的IP數(shù)據(jù)報(bào)（目的IP地址），然后對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行路由選擇。主機(jī)A的路由表子網(wǎng)掩碼目的網(wǎng)絡(luò)下一路由器干脆投遞目的主機(jī)B和主機(jī)A不在同一網(wǎng)絡(luò)，須要將該數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)到默認(rèn)路由器R2（IP地址）。主機(jī)A怎樣將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送給下一路由器呢？a在發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)之前，主機(jī)A首先調(diào)用ARP地址解析軟件，得到下一默認(rèn)路由器IP地址和MAC地址的映射關(guān)系。b以該MAC地址為幀的目的地址形成一個(gè)幀，并將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝在幀的數(shù)據(jù)區(qū)。c最終由具體的物理網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)報(bào)的真正傳輸。2路由器R2處理和轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報(bào)路由器R2接收到主機(jī)A發(fā)送給它的幀后，去掉幀頭，并把IP數(shù)據(jù)報(bào)提交給IP軟件處理。由于該IP數(shù)據(jù)報(bào)的目的地并不是路由器R2，因此R2須要將它轉(zhuǎn)發(fā)出去。路由器R2的路由表子網(wǎng)掩碼目的網(wǎng)絡(luò)下一路由器干脆投遞干脆投遞3路由器R3處理和轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報(bào)路由器R2相同，路由器R3接收到路由器R2發(fā)送的幀后也須要去掉幀頭，并把IP數(shù)據(jù)報(bào)提交給IP軟件處理。和路由器R2不同，路由器R3在路由選擇過程中發(fā)覺該數(shù)據(jù)報(bào)指定的目的網(wǎng)絡(luò)和自己干脆相連，可以干脆投遞。路由器R3的路由表子網(wǎng)掩碼目的網(wǎng)絡(luò)下一路由器干脆投遞干脆投遞路由器R3調(diào)用ARP地址解析軟件得到主機(jī)B的IP地址和MAC地址的映射關(guān)系，利用該MAC地址作為幀的目的地址，將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝成幀，并由以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的真正傳遞。4主機(jī)B接收IP數(shù)據(jù)報(bào)當(dāng)封裝IP數(shù)據(jù)報(bào)的幀到達(dá)主機(jī)B后，主機(jī)B對(duì)該幀進(jìn)行解封裝，并將IP數(shù)據(jù)報(bào)送主機(jī)B上的IP軟件處理。IP軟件確認(rèn)該數(shù)據(jù)報(bào)的目的IP地址為自己的IP地址后，將IP數(shù)據(jù)