网络设计复习资料

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1、第一章计算机网络设计引言3.系统集成的复杂性系统集成的复杂性体现在：技术、成员、环境、约束四个方面，它们之间互为依存关系。网络工程常用工具软件软件名称网络操作系统软件说明WindowsServer微软公司网络操作系统RedHatLinux红帽子公司网络操作系统FreeBSD美国伯克利分校UNIX操作系统CiscoIOS思科公司网络设备操作系统1.3.1OSI/RM网络体系结构•定义：网络的功能分层与各层通信协议的集合称为网络体系结构。•主要网络体系结构：–OSI/RM（开放式系统互联参考模型）–TCP/IP（传输控制协议/互联

2、网协议）•OSI/RM网络模型应用层物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层7654321二进制位流传输：激活和维持系统间的物理链路介质访问控制：提供介质传输控制，如差错控制寻址和路由：确定数据从一处传输到另一处的最佳路径端到端连接：数据流分段和重组，提供可靠的端到端传输主机间通信：建立、维持和管理应用系统之间的会话数据表示：提供数据表示、代码格式和语法协商处理网络应用：为应用系统提供网络服务1.3.2TCP/IP网络体系结构•TCP/IP适用于连接多种不同网络。•TCP/IP已成为目前事实上的国际工业标准。•TCP/IP是目

3、前异种网络互联的唯一协议。•TCP/IP协议分层：–应用层、传输层、网络层、网络接口层。•TCP/IP存在的问题：–地址空间不足、QoS、安全等。•TCP/IP网络体系结构的特点：–网络协议。TCP/IP没有严格定义网络接口层的详细规范，而是选择Ethernet作为默认通信标准，这种看似不严格的方法，为TCP/IP适用其他网络形式提供了良好的基础。–软件与设备。应用层一般采用软件实现，这样具有功能的多样性，实现的灵活性；其他层由硬件实现则提高了网络处理性能。–网络寻址。应用层采用进程寻址；传输层采用端口号寻址；网络层采用IP地

4、址；网络接口层采用MAC地址寻址。1.4.1网络工程分层设计模型1．网络分层设计模型的基本结构•网络规模的不断扩大，产生了以下问题：–园区局域网主机数达到了数千台；–有限带宽和无限需求的矛盾越来越突出；–网络之间的互连变得更加复杂；–网络安全问题变得严重；–局域网技术正逐步应用到城域网中。•Cisco等公司提出了层次化网络设计的概念。•网络设计分为：核心层、汇聚层和接入层三个层次。•网络层次化设计的优点：–可以将网络分解成许多小的单元，降低了网络设计的复杂性。–更容易处理广播风暴、信号循环等问题。–网络容易升级到最新的技术，升

5、级任意层次的网络不会对其他层次造成影响。–层次结构降低了设备配置的复杂性，网络故障也易于定位，使网络更容易管理。•网络层次化设计的缺点：–不适用于结构简单的小型局域网。–核心层某个设备或某个链路失效时，会导致整个网络遭到严重破坏。–分层设计中往往采用设备冗余、路由冗余等设计方法，这会导致网络复杂性的增加。1.4.2网络工程设计基本原则•ACM/IEEECC2001提出了计算机领域中12个反复出现的重要慨念和基本原则。1.关联–网络协议之间的关联性；–网络设备之间的关联性；–操作系统与网络服务软件之间的关联性；–网络工程实施中的

6、关联性；–网络工程各种约束条件之间的关联性；–企业组织结构与网络结构的关联性等。2.大问题的复杂性–网络规模越大，涉及的约束条件越多，所耗费的资源也会越多。–问题的大小与复杂性直接相关。•例如，对以太局域网来说，100个用户的网络设计是一个小问题，而10万个用户的城域以太网设计则是一个大问题。–笛卡尔《方法论》：•将大问题分解为多个规模适当的小问题，然后再进行解决。–有些问题需要采用“系统论”的方法来解决。3.慨念和形式的模型–80-20模型•企业设计部门或办公部门，保证一个子网数据流量的80%是在该子网内的本地通信，只有20

7、%的数据流量发往其他子网；对市场部或公共机房，则80%的网络流量会发送到外部网络，内部网络流量只有20%左右。–核心简单边缘复杂原则•核心层结构简单，但性能要求高；•接入层结构复杂，但性能要求低于核心层。4.一致性和完备性–冗余原则•网络核心设备应当考虑部件的冗余，当某一部件出现故障时，可作为容错备份。热插拔，自动备份，快速恢复等功能，都是非常重要的技术指标。–2用2备原则•主干光纤布线非常麻烦，在主干光纤布线时，应考虑2根光纤正常使用，另外预留2根光纤用于链路备份，方便系统今后的扩展。5.效率–效率是一个双刃剑，美国经济学家

8、奥肯在《平等与效率》中断言：“为了效率就要牺牲某些平等，并且为了平等就要牺牲某些效率”。•例如，多台交换机采用“级联”方式互连时，网络设备利用率高，但是对最底层交换机用户不平等；•采用“堆叠”方式互连时，所有交换机用户都平等共享网络带宽，但是网络设备投资较大，资金利用效率不高