第7章網(wǎng)絡(luò)工程系統(tǒng)集成7.1網(wǎng)絡(luò)工程系統(tǒng)集成概述7.1.1基本概況1.網(wǎng)絡(luò)工程系統(tǒng)集成的基本概念網(wǎng)絡(luò)工程系統(tǒng)集成是在信息系統(tǒng)工程方法的指導(dǎo)下，以用戶的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求和投資規(guī)模為出發(fā)點(diǎn)，綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，合理選擇網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件等產(chǎn)品，系統(tǒng)地集成在一起，使集成后的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有良好的性能價(jià)格比，能夠滿足用戶的實(shí)際需要，成為穩(wěn)定可靠的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。2.網(wǎng)絡(luò)工程系統(tǒng)集成的發(fā)展階段(1)第一代網(wǎng)絡(luò)：面向終端的單主機(jī)互連系統(tǒng)（20世紀(jì)50年代初期～60年代中期）(2)第二代網(wǎng)絡(luò)：多主機(jī)終端互連系統(tǒng)（20世紀(jì)60年代中期～70年代中期）(3)第三代網(wǎng)絡(luò)：開(kāi)放式和標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（20世紀(jì)80年代～90年代）(4)第四代網(wǎng)絡(luò)（20世紀(jì)90年代后期至今）第四代網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)化、綜合化、高速化及計(jì)算機(jī)協(xié)同處理能力。3.網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成的內(nèi)容(1)網(wǎng)絡(luò)硬件集成。包括通信子網(wǎng)的硬件系統(tǒng)集成和資源子網(wǎng)的硬件集成。(2)網(wǎng)絡(luò)軟件的集成。(3)數(shù)據(jù)和信息的集成。(4)技術(shù)與管理的集成。(5)個(gè)人與組織機(jī)構(gòu)的集成。4.網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成涵蓋的范圍(1)傳輸網(wǎng)絡(luò)的選擇。(2)服務(wù)質(zhì)量（QoS）。(3)服務(wù)模式。(4)網(wǎng)絡(luò)管理與安全。網(wǎng)絡(luò)安全性、系統(tǒng)安全性、用戶安全性、應(yīng)用程序安全性、數(shù)據(jù)安全性。7.1.2網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成的過(guò)程（1）需求分析和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)規(guī)劃（2）投標(biāo)和合同的的簽署（3）邏輯網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)（4）物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)（5）分包商的管理及布線工程（6）設(shè)備的訂購(gòu)和安裝調(diào)試（7）服務(wù)器的安裝和配置（8）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)測(cè)試（9）網(wǎng)絡(luò)安全與網(wǎng)絡(luò)管理（10）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)驗(yàn)收（11）培訓(xùn)與系統(tǒng)維護(hù)7.2局域網(wǎng)與系統(tǒng)集成7.2.1局域網(wǎng)的定義與特點(diǎn)局域網(wǎng)是在一個(gè)較小的范圍(一個(gè)辦公室、一幢樓、一家工廠等)內(nèi)，利用通信線路將各種計(jì)算機(jī)及外設(shè)連接起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和資源共享的通信網(wǎng)絡(luò)。特點(diǎn)：(1)局域網(wǎng)覆蓋有限的地理范圍，通常在10km內(nèi)。(2)局域網(wǎng)具有數(shù)據(jù)傳輸速率高(通常在10Mb/s~100Mb/s之間)、誤碼率低(通常在10-8～10-11之間)的特點(diǎn)，而且具有較短的延時(shí)。(3)局域網(wǎng)可以使用多種傳輸介質(zhì)來(lái)連接，包括雙絞線、同軸電纜、光纜等。(4)局域網(wǎng)通常由一個(gè)單位自行建立，易于管理和維護(hù)。7.2.2局域網(wǎng)介質(zhì)訪問(wèn)控制方法(1)帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)(CSMA／CD)方法適合于總線型局域網(wǎng)，原理是：“先聽(tīng)后發(fā)，邊聽(tīng)邊發(fā)，沖突停止，隨機(jī)延遲后重發(fā)”。缺點(diǎn)是發(fā)送的延時(shí)不確定，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重時(shí)，沖突會(huì)增多，降低網(wǎng)絡(luò)效率。(2)令牌總線(TokenBus)方法TokenBus是在總線型局域網(wǎng)中建立一個(gè)邏輯環(huán)，環(huán)中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)都有上一結(jié)點(diǎn)地址(PS)與下一結(jié)點(diǎn)地址(NS)。令牌按照環(huán)中結(jié)點(diǎn)的位置依次循環(huán)傳遞。(3)令牌環(huán)(TokenRing)方法TokenRing適用于環(huán)型局域網(wǎng)，是一個(gè)物理環(huán)結(jié)構(gòu)，令牌總是沿著物理環(huán)中結(jié)點(diǎn)的排列順序依次傳遞的。7.2.3虛擬局域網(wǎng)絡(luò)（VLAN）VLAN是英文VirtualLocalAreaNetwork的縮寫(xiě)，即虛擬局域網(wǎng)。是一種將局域網(wǎng)設(shè)備從邏輯上劃分成若干組，從而實(shí)現(xiàn)虛擬工作組的數(shù)據(jù)交換技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)：能夠控制廣播風(fēng)暴。能夠提高網(wǎng)絡(luò)的整體安全性。便于網(wǎng)絡(luò)管理。有較好的靈活性。。原理：圖7-1VLAN示意圖1圖7-2VLAN示意圖2圖7-3VLAN的匯聚鏈接圖7-4VLAN間路由7.3路由技術(shù)與系統(tǒng)集成7.3.1路由器概述路由器是一種連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，工作在網(wǎng)絡(luò)層，在不同的網(wǎng)絡(luò)間存儲(chǔ)并轉(zhuǎn)發(fā)分組，根據(jù)信息包的地址將信息包發(fā)送到目的地，必要時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層上的協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而構(gòu)成一個(gè)更大的網(wǎng)絡(luò)。路由器之所以能在不同網(wǎng)絡(luò)之間起到“翻譯”的作用，是因?yàn)樗辉偈且粋€(gè)純硬件設(shè)備，而是具有相當(dāng)豐富路由協(xié)議的軟、硬結(jié)構(gòu)設(shè)備，如RIP協(xié)議、OSPF協(xié)議、EIGRP、IPV6協(xié)議等。這些路由協(xié)議就是用來(lái)實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)段或網(wǎng)絡(luò)之間的相互“理解”。優(yōu)點(diǎn)是：各互聯(lián)子網(wǎng)仍保持各自獨(dú)立，每個(gè)子網(wǎng)可以采用不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次分明，還有的路由器具有VLAN管理功能。通過(guò)路由器與互聯(lián)網(wǎng)相連，則可完全屏蔽公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，起到一個(gè)防火墻的作用，因此使用路由器上網(wǎng)還可確保內(nèi)部網(wǎng)的安全。7.3.2路由器的主要功能（1）在網(wǎng)際間接收結(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)包，然后根據(jù)數(shù)據(jù)包中的源地址和目的地址，對(duì)照自己緩存中的路由表，把數(shù)據(jù)包直接轉(zhuǎn)發(fā)到目的結(jié)點(diǎn)。（2）為網(wǎng)際間通信選擇最合理的路由。（3）拆分和包裝數(shù)據(jù)包。（4）不同協(xié)議網(wǎng)絡(luò)之間的連接。（5）防火墻功能。7.3.3路由器和交換機(jī)的區(qū)別（1）工作層次不同。交換機(jī)是作在數(shù)據(jù)鏈路層，路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層。（2）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)所依據(jù)的對(duì)象不同。交換機(jī)是利用MAC地址來(lái)確定轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的目的地址。而路由器則是利用IP地址來(lái)確定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的地址。（3）傳統(tǒng)的交換機(jī)只能分割沖突域，不能分割廣播域；而路由器可以分割廣播域。（4）路由器提供了防火墻的服務(wù)，它僅僅轉(zhuǎn)發(fā)特定地址的數(shù)據(jù)包，不傳送不支持路由協(xié)議的數(shù)據(jù)包傳送和未知目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的傳送，從而可以防止廣播風(fēng)暴。7.3.4路由器的工作原理圖7-5路由器連接兩個(gè)網(wǎng)段示意圖圖7-6路由器連接四個(gè)網(wǎng)段示意圖7.3.5主要路由協(xié)議路由協(xié)議是路由器軟件中重要的組成部分。典型的路由選擇方式分為靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由。靜態(tài)路由是在路由器中設(shè)置的固定的路由表，除非網(wǎng)絡(luò)管理員干預(yù)，否則靜態(tài)路由不會(huì)發(fā)生變化。動(dòng)態(tài)路由是網(wǎng)絡(luò)中的路由器之間相互通信，傳遞路由信息，利用收到的路由信息更新路由器表的過(guò)程，能實(shí)時(shí)地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化。根據(jù)是否在一個(gè)自治域（AS）內(nèi)部使用，動(dòng)態(tài)路由協(xié)議分為內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGP）和外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP）。這里的自治域指一個(gè)具有統(tǒng)一管理機(jī)構(gòu)、統(tǒng)一路由策略的網(wǎng)絡(luò)。自治域內(nèi)部采用的路由選擇協(xié)議稱為內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，常用的有RIP、OSPF；外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議主要用于多個(gè)自治域之間的路由選擇，常用的是BGP和BGP-4。7.3.6典型的路由配置1.靜態(tài)路典型配置圖7-7靜態(tài)路由配置組網(wǎng)圖2.RIP版本典型配置圖7-8配置RIP版本3.OSPF基本功能典型配置圖7-9OSPF基本配置組網(wǎng)圖4.BGP基本功能典型配置圖7-10BGP基本配置組網(wǎng)圖設(shè)備接口IP地址設(shè)備接口IP地址SwitchAVlan-int1008.1.1.1/8SwitchDVlan-int4009.1.1.2/24

Vlan-int200200.1.1.2/24

Vlan-int5009.1.2.2/24SwitchBVlan-int4009.1.1.1/24SwitchCVlan-int5009.1.2.1/24

Vlan-int200200.1.1.1/24

Vlan-int3009.1.3.2/24

Vlan-int3009.1.3.1/24

7.4服務(wù)器技術(shù)與系統(tǒng)集成7.4.1服務(wù)器概述服務(wù)器作為網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)，存儲(chǔ)、處理網(wǎng)絡(luò)上80％的數(shù)據(jù)、信息，因此也被稱為網(wǎng)絡(luò)的靈魂。服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的高性能計(jì)算機(jī)，它偵聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)上其它計(jì)算機(jī)(客戶機(jī))提交的服務(wù)請(qǐng)求，并提供相應(yīng)的服務(wù)。為此，服務(wù)器必須具有承擔(dān)服務(wù)并且保障服務(wù)質(zhì)量的能力。服務(wù)器主要的硬件構(gòu)成包含如下幾個(gè)主要部分:中央處理器、內(nèi)存、芯片組、I/O總線、I/O設(shè)備、電源、機(jī)箱等。這也成了我們選購(gòu)一臺(tái)服務(wù)器時(shí)所主要關(guān)注的指標(biāo)。圖7-10BGP基本配置組網(wǎng)圖7.4.2服務(wù)器CPU技術(shù)指標(biāo)：處理器主頻（Hz），處理器緩存，處理器內(nèi)核處理器數(shù)量：標(biāo)配處理器數(shù)量，最大處理器數(shù)量圖7-10BGP基本配置組網(wǎng)圖7.4.3服務(wù)器內(nèi)存內(nèi)存類型：SDRAM，DDR，DDR2內(nèi)存技術(shù)：ECC，Chipkill，Register，F(xiàn)B-DIMM內(nèi)存容量：標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存容量，最大內(nèi)存容量圖7-11SDRAM內(nèi)存圖7-12DDR內(nèi)存圖7-13DDR2內(nèi)存7.4.4服務(wù)器硬盤(pán)特點(diǎn)：速度快，可靠性高，多使用SCSI接口，支持熱插拔技術(shù)指標(biāo)：主軸轉(zhuǎn)速，內(nèi)部傳輸率，單碟容量，平均尋道時(shí)間，緩存7.4.5獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列（RAID）表格7-1RAID形式比較RAID級(jí)別RAID0RAID1RAID3RAID5RAID10別名條帶鏡像專有奇偶位條帶分布奇偶位條帶鏡像陣列條帶容錯(cuò)性沒(méi)有有有有有冗余類型沒(méi)有復(fù)制奇偶校驗(yàn)奇偶校驗(yàn)復(fù)制熱備盤(pán)選項(xiàng)沒(méi)有有有有有讀性能高低高高中間隨機(jī)寫(xiě)性能高低最低低中間連續(xù)寫(xiě)性能高低低低中間需要的磁盤(pán)數(shù)一個(gè)或多個(gè)只需2個(gè)或2×N個(gè)三個(gè)或更多三個(gè)或更多只需4個(gè)或4×N個(gè)可用容量總的磁盤(pán)容量只能用磁盤(pán)容量的50%（n-1）/n的磁盤(pán)容量。其中n為磁盤(pán)數(shù)（n-1）/n的總磁盤(pán)容量。其中n為磁盤(pán)數(shù)磁盤(pán)容量的50%典型應(yīng)用無(wú)故障的迅速讀寫(xiě)，要求安全性不高，如圖形工作站等隨機(jī)數(shù)據(jù)寫(xiě)入，要求安全性高，如服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)領(lǐng)域連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸，要求安全性高，如視頻編輯，大型數(shù)據(jù)庫(kù)等隨機(jī)數(shù)據(jù)傳輸，要求安全性高，如金融，數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)等要求數(shù)據(jù)量大，安全性高，如銀行，金融等領(lǐng)域表格7-1RAID形式比較1.RAID0圖7-14RAID0示意圖2.RAID1圖7-15RAID1示意圖3.RAID10圖7-16RAID10示意圖4.RAID5圖7-17RAID5示意圖7.4.6網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)Windows類Netware類UnixLinux7.4.7服務(wù)器集群技術(shù)1.集群基本概況(1)集群系統(tǒng)集群（Cluster）技術(shù)是將一組相互獨(dú)立的計(jì)算機(jī)通過(guò)高速的通信網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)單一的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并以單一系統(tǒng)的模式加以管理。(2)負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡允許用戶的請(qǐng)求傳播到多臺(tái)服務(wù)器上（這些服務(wù)器對(duì)外只須提供一個(gè)IP地址或域名），即可以使用群組中的多臺(tái)服務(wù)器共同分擔(dān)對(duì)外的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求服務(wù)。(3)熱備和容錯(cuò)熱備系統(tǒng)監(jiān)控服務(wù)器的CPU，是硬件級(jí)的監(jiān)控；而容錯(cuò)系統(tǒng)監(jiān)控服務(wù)器的應(yīng)用，實(shí)行軟件加硬件級(jí)的監(jiān)控。Linux2.集群工作原理Linux圖7-18典型的兩結(jié)點(diǎn)的集群系統(tǒng)配置圖7-19IP地址轉(zhuǎn)換示意圖7.5IPv6技術(shù)與系統(tǒng)集成7.5.1IPv6技術(shù)概述與IPv4相比，IPv6具有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：（1）IPv6具有更大的地址空間。（2）IPv6使用更小的路由表。（3）IPv6增加了增強(qiáng)的組播（Multicast）支持以及對(duì)流的控制（FlowControl）。（4）IPv6加入了對(duì)自動(dòng)配置（AutoConfiguration）的支持。（5）IPv6具有更高的安全性。（6）允許擴(kuò)充。（7）更好的頭部格式。7.5.2IPv6地址1.IPv6地址的表示方式(1)文本表示法X：X：X：X：X：X：X：X每一個(gè)X代表4位的16進(jìn)制數(shù)。(2)壓縮表示法：：標(biāo)識(shí)一組或多組16進(jìn)制的0，沒(méi)有必要寫(xiě)出前導(dǎo)的。1080:0:0:0:8:800:200C:417A＝1080::8:800:200C:417A0:0:0:0:0:0:0:1＝::1(3)IPv6和IPv4混合表示法X：X：X：X：X：X：d.d.d.dX代表16進(jìn)制數(shù)，d代表10進(jìn)制。(4)地址前綴表示法IPv6地址/前綴長(zhǎng)度7.5.3IPv4到IPv6過(guò)渡技術(shù)(1)雙協(xié)議棧技術(shù)路由器和主機(jī)同時(shí)運(yùn)行IPv4和IPv6兩套協(xié)議棧，主機(jī)使用IPv4協(xié)議與IPv4站點(diǎn)進(jìn)行通信，使用IPv6協(xié)議與IPv6站點(diǎn)通信，路由器對(duì)IPv4和IPv6路由信息，按照各自的路由協(xié)議進(jìn)行計(jì)算，并維護(hù)不同的路由表。(2)隧道技術(shù)隧道技術(shù)利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備，利用隧道在IPv4結(jié)點(diǎn)和IPv6結(jié)點(diǎn)之間傳遞數(shù)據(jù)。它將IPv6數(shù)據(jù)封裝在IPv4包中，在IPv4網(wǎng)絡(luò)中傳輸，IPv4的源地址和目標(biāo)地址對(duì)應(yīng)隧道的入口地址和出口地址，IPv6數(shù)據(jù)在隧道出口處被取出轉(zhuǎn)發(fā)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)。這是IPv4過(guò)渡到IPv6初期最普遍采用的技術(shù)。(3)協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)NAT-PT(NetworkAddressTranslation-ProtocolTranslation)是一種附帶地址轉(zhuǎn)換器的網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換器。協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)最大優(yōu)點(diǎn)是IPv6和IPv4結(jié)點(diǎn)不需要進(jìn)行改造，原有IPv4協(xié)議不加改動(dòng)就能與IPv6協(xié)議通信。7.5.4IPv6管理典型配置1.基礎(chǔ)配置應(yīng)用要求：Host、SwitchA和SwitchB通過(guò)以太網(wǎng)端口直接相連，將以太網(wǎng)端口分別加入相應(yīng)的VLAN中，并在VLAN接口上配置IPv6地址，驗(yàn)證設(shè)備之間的互通性。SwitchA的VLAN接口2的全球單播地址為3001::1/64，VLAN接口1的全球單播地址為2001::1/64。SwitchB的VLAN接口2的全球單播地址為3001::2/64