《网络系统集成CH》PPT课件.ppt

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1、 网络工程定义系统集成网络工程的系统集成模型问题 基本线性模型基础上的反馈意味着什么 网络系统的层次模型问题 这个模型有什么用处 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 2 从系统级开始 接着是用户需求分析 逻辑网络设计 物理网络设计和测试 第1章网络工程概述 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 3 用户需求分析 逻辑网络设计 物理网络设计与实现 测试 系统 信息工程 第1章网络工程概述 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 4 教学目的通过学习因特网来感受网络设计的基本特点理解链路和结点 理解因特网的5层结构 可以递归地通过互连 网络云 以构建任意大的网络局域网可通

2、过接入网和广域网形成更大规模的企业网 交换机和路由器最为关键设计小型局域网极为直觉 通常用以太网技术实现重点结点和链路定义 因特网的层次结构 二层交换机的工作原理 路由器的选型 双绞线和光缆特性 以太网特点 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 5 网络的组成因特网网络结构二层交换机路由器高层交换机访问服务器联网物理介质以太网技术服务器案例教学 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 6 从逻辑上讲 构成因特网的所有网络实体均可以被抽象为两种基本构件 称为链路的物理介质 和称为结点的计算设备 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系

3、统集成方法 7 点对点 一条物理链路有时仅与一对结点相连多点接入 多于两个结点共享同一条链路 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 8 用 网络云 来表示任意类型的网络可以递归地通过互连 网络云 形成更大的 网络云 来构建任意大的网络网络能通过网络的递归来构建 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 9 网络的组成因特网网络结构二层交换机路由器高层交换机访问服务器联网物理介质以太网技术服务器案例教学 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 10 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 11 主干

4、backbone 桩 Stub存根 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 12 第一层ISP 第一层ISP 第一层ISP 住宅用户 住宅用户 局域网 接入网 局域网 住宅用户 住宅用户 接入网 住宅用户 住宅用户 局域网 接入网 企业网是为企业提供信息传递和资源共享的计算机网络 它通常包括若干LAN企业网是一个广义的概念 它通常可与校园网和园区网等名词互换使用将因特网的标准和技术应用于企业网 就形成了用于企业内部的专用网络内联网 Intranet 而与内联网相对应的是外联网 Extranet 它是对内联网的扩展和外延 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程

5、系统集成方法 13 接入网是指在业务结点接口 SNI 和与其关联的每一个用户网络接口 UNI 之间 由提供网络业务的传送实体组成的系统发展接入网技术包括两条技术途径 通过对现有网络技术 如电话网 有线电视网 以太网 光纤网 进行改造研制新技术 目前主要包括xDSL和无线接入技术 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 14 拨号接入xDSL接入光纤同轴混合网接入光纤接入无线接入 802 11系列标准 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 15 ADSL 非对称数字用户线HDSL 高速数字用户线 1对线 2对线 SDSL 1对线的数字用户线VDS

6、L 甚高速数字用户线IDSL ISDN用户线参见表2 1 FTTH 光纤到户FTTC 光纤到路边FTTB 光纤到大楼FTTO 光纤到办公室FTTF 光纤到楼层FTTZ 光纤到小区参见表2 2 因特网上的功能是通过位于硬件接口层 网络层 运输层和应用层这4个层次的不同协议共同协作来实现的 这些协议被统称为TCP IP协议簇支持TCP IP协议的设备之所以容易实现互联互通 是因为在网络层 IP层 及以上层次的实现中已屏蔽了硬件设备的细节目前 在构建企业办公局域网时 基本上都是采用以太网技术 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 16 网络的组成因特网网络结构二层交换机路由

7、器高层交换机访问服务器联网物理介质以太网技术服务器案例教学 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 17 有多种类型互连设备 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 18 在局域网中 中继器已退出历史舞台 集线器也正在淡出 而取而代之的是交换机的兴起 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 19 报文 段 数据报 帧 源 应用层运输层层网络层链路层物理层 目的地 应用层运输层层网络层链路层物理层 路由器 交换机 可将两个或多个地址兼容的网段连接起来其特点是 具有过滤功能 减少网络拥塞网桥扩展了LAN的有效长度防止错误扩散

8、网桥隔断了某些潜在的网络故障提高了安全性 具有相同安全性数据的主机放在相同网段上 再用网桥与其他部分相连为了提供容错能力 可以用多个网桥连接网段 用了IEEE802 1D 生成树算法 有效防止回路的产生 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 20 检查它收到的所有帧中的源主机的地址根据接收帧的端口学习到主机所在的位置如果网桥不知道接收方位于网桥哪一侧 它将向所有端口发送该帧 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 21 当网桥启动时 路由表为空 一段时间后就能建立起所有主机与端口关系为保持路由表信息正确性 表项将分配一个计时器 一旦超时 就丢弃

9、该表项 该交换机通过处理帧的MAC地址 从一个输入端向一个或多个输出端转发分组 增加了网络总带宽一个单个的以太网段只能提供100Mpbs的带宽 若输入与输出主机两两不同的话 则以太网交换机可提供100 n 2Mpbs的带宽 n为交换机上的输入和输出端口数目 此时这些主机之间能够同时进行双工通信 而不会相互干扰 如果没有源和目的地址间的冲突 其总带宽为n 10Mb s 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 22 复杂LAN中 无法知道整个网络的配置 交换机可能连接了多个网段 会在网络中形成回路为提高网络可靠性 可能需要在网络中放冗余交换机 是否会导致产生广播风暴呢 交换

10、机中采用了IEEE802 1D规范 该算法防止形成逻辑上的回路 即使出现了物理回路这意味着我们的设计中可以不顾及交换机可能出现的环路 需要对交换机进行相应的配置 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 23 STP SpanningTreeProtocol 以太网的CSMA CD机制 任何时候只允许一台设备成功发送 连接的站点越多 冲突越频繁交换机每个端口只连接了一台主机 而且收发线路是分开的 只要参与通信的收发方不超过两个就不会碰撞 用一对千兆以太网线路连接两台百兆交换机 由于这两台交换机之间只有这一对线路 因此不会发生碰撞的 因此即使线路较长它们之间可采用双工方式进

11、行无碰撞的通信注意 只有全双工网卡和交换机才支持这种能力 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 24 图a因交换机一次只允许一台主机访问服务器 并不能提高网络吞吐量图b因增加与服务器相连的交换机的端口数 性能将会得到改善 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 25 碰撞域描述了一组共享网络访问媒体的网络设备覆盖的区域红色箭头表示冲突域 当然也是广播域 广播域是指广播分组直接到达的区域若LAN交换机未划VLAN 它是一个广播域 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 26 集线器网络 同一个冲突域 同一个广播域 既不能隔

12、离冲突域 也不能隔离广播域 交换机网络 每个端口独立冲突域 同一个广播域 能隔离冲突域 不能隔离广播域 路由器网络 每个端口独立冲突域 独立广播域 能隔离冲突域 也能隔离广播域 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 27 许多交换机通常支持链路聚合 Trunk 技术和弹性链路 ResilientLink 技术 链路聚合可将多个物理连接当作一个单一的逻辑连接来处理 它允许两个交换机之间通过多个端口并行连接同时传输数据 以提供更高的带宽 更大的吞吐量两个普通交换机连接的最大带宽取决于媒体的连接速度 双绞线为200Mpbs 全双工100 2 而使用链路聚合技术可以将4个20

13、0Mpbs的端口捆绑后成为一个高达800Mpbs的连接 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 28 可将两个设备间多条快速以太网或千兆以太网物理链路捆在一起组成一条设备间逻辑链路 从而达到增加带宽 提供冗余的目的 EtherChannel可以在交换机与交换机之间提供全双工带宽 速度可达到800Mbps 快速以太通道 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 29 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 30 根据物理结构可分为 独立式 级联 堆叠式模块化根据功能可分为 智能式直通式存储转发式 在LAN交换机基础上 采用网络

14、管理软件构建的可以跨越不同网段 不同网络技术的端到端逻辑网络只有构成VLAN的站点直接与支持VLAN的LAN交换机端口相连 才能实现VLAN功能 优点包括限制广播 提高交换机性能简化网络管理简化网络结构 保护网络投资提高网络的数据安全性 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 31 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 32 基于端口的VLAN基于MAC地址的VLAN基于协议的VLAN基于网络地址的VLAN基于定义规则的VLAN建立在801 d网桥基础上的802 1Q和802 1p是两个IEEE的标准 它为801 d增加了更多的智能802 1Q

15、根据VLAN标志符对数据帧进行过滤 仅将帧发往特定的目的地址组去 而不是向所有结点洪泛802 1p定义的组地址分解协议 被用于管理成员关系 以及在LAN的交换机或网桥中发布成员关系 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 33 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 34 P49图2 17有错误 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 35 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 36 网络的组成因特网网络结构二层交换机路由器高层交换机访问服务器联网物理介质以太网技术服务器案例教学 第2章 网络工程

16、设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 37 IP层次互连设备仅有一种 即路由器路由器通过处理IP地址来转发IP分组 形成一个虚拟通信网络 将异构的多种通信网络互连起来 并使网络具有可扩展性 路由器在网络层工作的两个过程找到分组相应的出口 这可通过查找选路表即可将分组从入口送到出口 这取决于路由器的体系结构 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 38 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 39 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 40 经内存交换 内存式 若内存带宽为每秒可写进或读出B个分组 则总的转发吞吐量必然小于B 2经一根总线交换 总线式 总线带宽可达千兆比特 秒 则用于接入网或企业网的路由器来说 通过总线交换通常是足够的经一个互联网络交换 交换式 使用一个更复杂的互联网络 具有最高的吞吐量 第2章 网络工程设计基础 陈鸣 网络工程设计教程 系统集成方法 41 主要功能转发选路与网络接口网络管理主要性能按通信容量可分为为高档路由器 中档路由器和低档路由器按其功用可分为接入路由器 边界路由器或主