网络设计规范与方法[增强版

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1、2013.9,第1页 共99页,计算机网络设计 第2版 教学课件,林榕慧 13636926951 计算机与信息学院,2013.9,第2页 共99页,必须借的参考书,1.网络系统集成行业实用方案.万博通公司技术部.北京:海洋出版社. 1998 商业银行城市综合业务网络系统解决方案 省银行系统综合业务网络解决方案 2.当代组网技术.张公锦.清华大学出版社.2000. 以太网组网技术基础 第三层交换技术 DDN网 计算机网络安全 3.CCDP自学指南设计 cisco网络体系结构.人民邮电出版社.2006. 设计企业园区网 网络管理,网络安全 高可用服务 企业无线网 4.计算机组网技术与配置.卢加元

2、.清华大学出版社.2008. windows系统网络配置:网络命令,无线局域网,服务器,网络故障排除,学生宿舍局域网组建方案.,2013.9,第3页 共99页,课程设计,网络安全 1.个人网络,家庭网络,学生宿舍网络安全 2.校园网网络安全 3.企业网网络安全 4.商业银行城市综合业务网络系统安全,2013.9,第4页 共99页,第1章 网络设计规范与方法,1.1 网络工程概述 1.2 网络工程设计规范 1.3 网络体系结构 1.4 网络工程设计模型与原则,2013.9,第5页 共99页,1.1 网络工程概述,2013.9,第6页 共99页,1.1 网络工程概述,1.1.1 系统集成的组成与特

3、点 计算机网络定义： 计算机网络是利用通信设备，通信线路和通信协议，将分布在不同地点，功能独立的多台计算机互连起来，通过功能完善的网络软件，实现网络资源共享和信息传输的系统。 计算机网络计算机技术+通信技术 计算机网络是一种数据通信网络,2013.9,第7页 共99页,1.1 网络工程概述,案例 计算机网络类型,client,net,server,2013.9,第8页 共99页,1.1 网络工程概述,网络,2013.9,第9页 共99页,1.1 网络工程概述,2. 系统集成 美国信息技术协会对系统集成的定义： 根据一个复杂的信息系统或子系统地要求，验明多种技术和产品，并建立一个完整的解决方案的

4、过程。,2013.9,第10页 共99页,1.1 网络工程概述,计算机网络系统集成(参考),案例 楼宇集成,2013.9,第11页 共99页,1.1 网络工程概述,3. 系统集成的复杂性(重点) 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。,2013.9,第12页 共99页,1.1 网络工程概述,4多种技术和产品的集成 系统集成不是选择最好的产品和技术的简单行为，而是要选择最适合用户需求和投资规模的产品和技术。 系统集成需要解决的技术问题：(最重要) 硬件设备：不同产品的接口兼容性。 软件产品：不同软件之间数据格式的转换。 网络系统：不同系统之间信号交换和路由

5、。 系统集成体现了设计、调试与实施等行为。 讨论：系统集成与建筑装修有相同之处吗？,2013.9,第13页 共99页,1.1 网络工程概述,1.1.2 网络工程的特点与要求 1网络工程的特点 明确的设计目标 详细的设计方案 权威的设计依据（如标准） 完备的技术文档 完善的实施机构,2013.9,第14页 共99页,1.1 网络工程概述,3. 网络工程的专业定位 P4图1-3,2013.9,第15页 共99页,1.1 网络工程概述,4. 网络工程师的职业技术要求 网络技术 理解通信原理、网络技术、操作系统、通信设备、设计规范等知识。 硬件技术 掌握常用设备的功能、性能、调试方法。 软件技术 掌握

6、常用工程软件的功能和使用方法。 设计技术 评估网络技术，预测技术发展方向,2013.9,第16页 共99页,1.1 网络工程概述,没有文档的设计只是一个设想。 简单的文档只能说明网络工程师能力不足，并不能表明设计方案的简单性。 熟练掌握数个网络工程经典设计案例。 管理能力 组织和实施工程的能力能力； 与不同用户进行沟通的能力 独立解决问题的能力 很强的团队协作精神。,2013.9,第17页 共99页,1.1 网络工程概述,1.1.3 网络工程的集成步骤 (重点) 1网络系统规划 2网络系统设计 3网络系统实施 4网络系统验收 注意每个阶段输出的文件 P6图1-4,2013.9,第18页 共99

7、页,1.1 网络工程概述,1.1.4 网络工程常用工具软件 P7表1-2 网络操作系统,2013.9,第19页 共99页,1.1 网络工程概述,FreeBSD(参考),案例 FreeBSD操作系统桌面,2013.9,第20页 共99页,案例 Cisco IOS字符工作界面： 显示IP路由进程状态,2013.9,第21页 共99页,1.1 网络工程概述,P7表1-2 网络服务器软件,2013.9,第22页 共99页,1.1 网络工程概述,Web服务器市场调查(参考),案例 Web服务器市场调查,Apache,IIS,2013.9,第23页 共99页,1.1 网络工程概述,P7表1-2 网络管理软

8、件,2013.9,第24页 共99页,1.1 网络工程概述,Ciscoworks网络管理软件(参考),案例 Ciscoworks网络管理软件,2013.9,第25页 共99页,1.1 网络工程概述,P7表1-2 网络工具软件,2013.9,第26页 共99页,1.1 网络工程概述,网络工具软件(参考),案例 网络工程虚拟实验软件,2013.9,第27页 共99页,1.2 网络工程设计规范,2013.9,第28页 共99页,1.2 网络工程设计规范,1.2.1 网络标准制定的目的 1. 标准制定的目的 保障硬件设备之间的兼容性，保证应用软件之间的数据交换； 保障不同产品、服务达到公认的规定品质；

9、 保护标准制定者的利益； 降低系统集成商和用户的成本。,2013.9,第29页 共99页,1.2 网络工程设计规范,网络设计标准主要有：(重点) ITU-T（国际电信联盟） IEEE（国际电子电气工程师协会）:LAN,MAN IETF（国际因特网工程组） RFC:TCP/IP 三大标准的特点： ITU-T标准接近于城域网物理层的定义； IEEE标准关注局域网物理层和数据链路层； IETF标准注重数据链路层以上的规范。,2013.9,第30页 共99页,1.2 网络工程设计规范,2. 标准制定中的利益群体 标准的制定往往源于利益集团的需求。 ITU为联合国官方组织，它制定的标准更多的反映了各国电

10、信运营商的利益。 IEEE是世界上最大的民间工程师组织，它制定的标准反映了各个设备制造厂商和用户的利益。 IETF是一个开放性组织，它的利益诉求是建立一个互联的因特网。 标准是各方利益博弈的结果。,2013.9,第31页 共99页,1.2 网络工程设计规范,4. 网络标准的分布 P9图1-5,电信,2013.9,第32页 共99页,1.2 网络工程设计规范,1.2.2 ITU-T通信网络标准 ITU标准化部门制定了许多通信和网络方面的标准，这些标准称为“建议”，这些标准系列往往以英文字母AZ开头作为分类。,2013.9,第33页 共99页,1.2 网络工程设计规范,P10表1-3 通信网络常用

11、ITU-T系列标准,2013.9,第34页 共99页,1.2 网络工程设计规范,1.2.3 IEEE计算机网络标准 IEEE是世界上最大的专业性学会 IEEE在20世纪80年代开始制定以太网标准 以太网特点： 结构简单； 成本低廉； 易于扩展； 兼容性好等。,2013.9,第35页 共99页,1.2 网络工程设计规范,P10表1-4 网络工程常用IEEE802系列标准,2013.9,第36页 共99页,1.2 网络工程设计规范,案例 各种业务融入到以太网中,2013.9,第37页 共99页,1.2 网络工程设计规范,1.2.4 IETF因特网标准 从1969年4月7日至今，IETF组织一共发布

12、了5000多篇RFC文档。 RFC文档包含了因特网的所有重要标准。,2013.9,第38页 共99页,1.2 网络工程设计规范,P11表1-5 网络工程常用RFC文档,2013.9,第39页 共99页,1.2 网络工程设计规范,案例 早期RFC文档,2013.9,第40页 共99页,1.3 网络体系结构,2013.9,第41页 共99页,1.3 网络体系结构,1.3.1 OSI/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： ISO/OSI（开放式系统互联参考模型） TCP/IP（传输控制协议/互联网协议） OSI/RM网络模型有浓厚的通信背景

13、和特色。 由于OSI/RM比较复杂，许多设计过于理想，因而没有一个实现OSI/RM的实际网络系统。,2013.9,第42页 共99页,1.3 网络体系结构,案例 OSI/RM网络模型,进程,2013.9,第43页 共99页,1.3 网络体系结构,1.3.2 TCP/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。,2013.9,第44页 共99页,1.3 网络体系结构,P13图1-

14、7 TCP/IP系统结构与功能(重点),2013.9,第45页 共99页,1.3 网络体系结构,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地址；网络接口层采用MAC地址寻址。,2013.9,第46页 共99页,1.3 网络体系结构,1.3.3 IEEE以太网体

15、系结构 1. 早期以太网参考模型 局域网模型与广域网模型有很大的区别。 以太网早期没有考虑路由选择等问题，因此它没有网络层，只有物理层和数据链路层两个层次。 早期局域网种类繁多，传输介质接入方法也各不相同。为了使数据链路层不致过于复杂，早期以太网将数据链路层划分为两个子层：MAC（媒体访问控制）子层和LLC（逻辑链路控制）子层。 目前LLC子层极少使用了。,2013.9,第47页 共99页,1.3 网络体系结构,2IEEE 802.3-2002以太网体系结构 从100M以太网开始，IEEE 802.3标准针对不同的传输介质和以太网形式，制定了不同的MII（介质无关接口）标准。 在IEEE 80

16、2.3-2002标准中，可以直接通过MAC层向高层（网络层）提供服务，无需LLC子层。 为了保持以太网的兼容性，LLC层没有取消。,2013.9,第48页 共99页,1.3 网络体系结构,P14图1-8 802.3-2002以太网体系结构参考模型,网络侦听,2013.9,第49页 共99页,1.3 网络体系结构,案例 1000BASE-TX以太网MAC子层结构,2013.9,第50页 共99页,1.3 网络体系结构,3以太网物理层（PHY）功能 PMD（物理介质相关子层）功能： PMD是最低子层，负责从介质上发送和接收信号。 将PMA子层的电信号，转换成适合在特定传输介质上传输的形式。 PMA（物理介质接入子层）功能： 将PCS子层的编码向物理介质传送； 完成并/串和串/并行转换； 从接收的串行比特流中，分离出定界符和时钟信号，然后转换为并行数据送到PCS子层。,2013.9,第51页 共99页,1.3 网络体系结构,PCS（物理