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1、第一章 计算机网络工程概述,教学提示： 本章首先介绍了计算机网络工程的概念，并引出了网络工程中系统集成的方法和模型。以及网络工程在实施的不同过程如何利用各种工具、方法保证工程质量。其中还介绍了ISO 9000国际标准和工程文档的管理。 本章应重点掌握网络工程的概念，能用工程化的思想来规划、设计网络。,1.1 网络工程简介,网络工程是一门综合学科，涉及系统论、控制论、管理学、计算机技术、网络技术、数据库技术和软件工程等各个领域。网络工程的总体结构包括网络应用系统、网络应用基础平台、网络通信与服务平台和网络环境支持平台等几部分。要建好一个园区网络（校园网、企业网），必须以工程化的思想深入了解用户的
2、业务需求和管理模式，即根据用户的网络需求，建立网络逻辑模型，进行逻辑和物理的设计，制定切实可行的系统方案，并在此基础上开始实施和维护。在此过程中，需要方方面面的人员，如网络设计人员、项目管理人员、系统分析人员和软件设计和开发人员等。,1.1.1 网络工程基本概念,网络是一个非常大的概念，本书中的网络是指计算机网络。计算机网络是指由通信线路互相连接的许多自主工作的计算机构成的集合体。以分组交换技术为核心的计算机网络自20世纪70年代以来得到了飞速的发展。采用TCP/IP体系结构的Internet在近年来更是以指数型的爆炸式发展。这使得计算机网络已经成为企业、国家乃至全球的信息基础设施。 为了使得
3、网络能够适应基于网络环境下的多种服务，网络工程必须应付这些挑战，以解决网络的设计、实施和维护等一系列技术问题。,网络工程的定义,一般认为，计算机网络工程是为达到一定的目标，根据相关的规范，通过详细地规划、设计，按照可行的方案，将计算机网络的技术、系统、管理和应用高效地集成到一起的工程。,网络工程的含义及特点,工程是对技术的分析、设计、建造、验证和管理。网络工程作为工程的一种，与其它一般的日常工作比起来，具有以下几个主要特点：,网络工程要有非常明确的目标，这在工程开始之前就要确定，在工程进行中不能轻易更改。这要求工程设计人员要全面了解计算机网络原理、技术、系统、协议、安全、系统布线的基本知识、发
4、展现状和发展趋势。,网络工程的含义及特点,工程要有详细的规划，规划一般分为不同的层次，有的比较概括（如总体规划），有的非常具体（如实施方案）。这要求总体设计人员要熟练掌握网络规划与设计的步骤、要点、流程、案例、技术设备选型以及发展方向。,工程要有规范的实施依据，例如国际标准、国家标准、军队标准、行业标准或是地方标准。 工程要有完备的技术文档，例如可行性论证报告，总体技术方案、总体设计方案、实施方案以及各子系统（模块）的相关文档。,网络工程的含义及特点,工程要有法定的或固定的责任人，并有完善的组织实施机构，如项目经理、承包商或领导小组、指挥部等。这要求工程主管人员要熟悉懂得网络工程的组织实施过程
5、，能把握住网络工程的方案评审、监理、验收等关键环节。,工程要有可行的实施计划和方案。这要求工程开发人员要掌握网络应用开发技术、网站Web技术、信息发布技术、安全防御技术等。,网络工程的含义及特点,工程要有客观的监理和验收标准。这要求工程在实施过程中必须按照标准进行，以及在竣工之后，网络管理人员能够使用网管工具对网络实施有效地管理维护，使网络发挥应有的效能。,网络工程的分类,网络工程按行业来分类，通常有通信行业、教育行业、政府机关、军事和企业等； 按规模大小可以分成大型网络工程、中型网络工程和小型网络工程； 按工程阶段或所承担的工作性质可以分为网络系统集成工程和网络应用集成工程等。,1.2 网络
6、工程的过程模型,为了解决产业环境中的实际问题，一项工程往往按照一个开发策略来进行。这个策略常常被称为过程模型。网络工程过程模型的选择基于项目和应用的性质、采用的方法和设备以及需要的控制、交付的形式等。,1.2.1 过程模型基本概念,一般来说，与网络工程有关的工作可以分为三个阶段：问题定义、技术开发和方案综述。 问题定义阶段主要解决“做什么”。 技术开发阶段也就是设计阶段，其主要解决“如何做”。 方案综述阶段主要解决“做得如何” 。,过程模型基本概念,为了解决网络工程中的实际问题，一个或一组网络设计人员必须确定出一个开发策略，该策略能够覆盖上述过程、方法和工具三个层次。这个策略就被称为网络工程过
7、程模型,过程模型基本概念,所有网络工程都可看成是一个问题的循环解决过程，其中包括四个截然不同的阶段：状态描述、问题定义、技术开发和方案综述。,状态描述表示了事务的当前状态（如当前环境状态） 问题定义描述了要解决的特定问题（需要做什么样的网络）； 技术开发通过应用某些技术来解决问题； 方案综述提交结果（如文档、软件、数据、新的功能模块或新的系统）给那些从一开始就需要方案的人。,过程模型基本概念,方案综述问题定义技术开发状态描述 上述的问题循环解决过程可以应用于网络工程的多个不同开发级别上。它可以用于考虑整个系统的宏观阶段，设计系统的中期阶段，甚至是某个设备的测试阶段。因此，可以先定义一个模式，然
8、后在连续的更小规模上递归地应用它，来提供关于过程的理想化视图。在图1-1中，问题循环解决的每个阶段包含一个相同的问题循环过程，该循环还可以再包含另一个问题循环解决过程。,图1-1 返回,问题定义,技术开发,方案综述,状态描述,过程模型基本概念,事实上，要象图1-1那样清楚地划分活动是很困难的，因为每个阶段内部和阶段之间的活动常常是交叉的，但这个简化的视图产生了一个重要思想：对于一个网络工程项目，不管使用了什么样的过程模型，所有的阶段-状态描述、问题定义、技术开发和方案综述，在某个细节的级别上都是同时存在的，甚至是递归性质的。,网络工程系统集成模型,1.2.2 网络系统集成模型,网络设计的系统集
9、成模型（如图1-2所示）提出了网络系统的系统化的、顺序的方法。虽然该模型支持带有反馈的循环，但将该模型视为严格线性关系可能更易于处理。该模型从系统被确立开始，接着是用户需求分析、逻辑网络设计、物理网络设计和测试。由于在其中的物理网络设计阶段，网络设计者通常是采用系统集成的方法来设计实现物理网络的，因此将该模型被称为网络设计的系统集成模型。,网络系统集成模型,在这种方法的第一步-用户需求分析阶段中，设计者应将重点考虑客户的需求、约束和目标。这一步非常重要，如果网络设计者认为已经明确客户应用要求，而当网络建设完毕才发现他们实际并未认识到客户最重要的要求，将可能随着用户数量的增加而产生可扩展性和系统
10、性能降低的问题。该过程包括弄清部门和用户组的结构，明确网络将来向那些用户提供服务，并从何处获取有用信息等。,网络系统集成模型,网络逻辑设计阶段是可以循环反复的。为避免从一开始就陷入细节陷阱中，应先对客户需求有一个全面、真实的了解，以后再收集更多有关协议行为、可扩展性需求、优先级等技术细节信息。 系统集成设计模型同时强调，逻辑设计必须充分考虑到可选用的厂商设备会有型号档次的限制，以及客户需求会不断变化和发展，因此不必过分拘泥于客户需求的指标细节，应当在设计方案经济性、时效性的基础上具有一定的前瞻性。,网络系统集成模型,在网络设计中使用系统集成模型是非常有效的，但可能会遇到如下一些问题： （1）用
11、户常常难以给出所有的网络应用需求，而该模型却要求用户需求尽量全面，这使得它难以处理项目开始阶段存在的不确定性。,网络系统集成模型,（2）网络系统的性能一直到项目实施晚期的测试阶段才能得到，如果发现错误，后果可能是灾难性的。 （3）项目实施常常被不必要地耽搁。传统生命周期的线性特征会导致“阻塞”状态，其中某些项目组成员不得不等待组内其他成员先完成其依赖的任务。事实上，花在等待上的时间可能会超过花在实施工作上的时间，而“阻塞”状态经常发生在线性过程的开始和结束。,网络系统集成模型,此外，网络工程的系统集成模型非常强调在物理网络设计中采用系统集成的方法。这就要求我们首先要关注系统的总体功能和特性，再
12、选用各种合适的部件来构造和定制所需要的网络系统。换句话说，根据系统对网络设备或部件的要求，仅需要关注各种设备或部件的外部特性，可以暂时忽略这些设备或部件的内部技术细节。这种方法会使得开发网络系统的周期大大缩短，成本大大降低，从而减少了系统实现的难度。,1.2.3 应用系统集成模型,应用系统集成模型主要包括信息平台和应用程序两大部分 ： 1信息平台层 2应用程序层,1.3 网络系统集成,网络系统集成，是以用户的应用需求和资金规模为出发点，综合应用计算机和网络技术，选择各种软硬件产品，运用上述网络系统集成模型、应用系统模型，按照一定的方法，经过相关人员的集成设计、安装调试、应用开发等大量技术性工作
13、和管理及商务工作，使集成后的系统成为能够满足用户的实际工作要求、具有良好性能和合理价格的计算机网络系统。,1.3.1 网络系统集成定义,到目前为止，系统集成还没有一个严格的、权威的定义。抽象地讲，系统集成是指为实现某一目标而形成的一组元素的有机结合，而系统本身又可作为一个元素单位参与多次组合，这种过程可概括为系统集成。 系统集成是一种目前常用的实现一个较复杂工程的方法。该方法并没有引入新概念，也不是计算机网络工程实施所使用的专用方法。采用系统集成的原因，有些是出于系统性能价格比的考虑，有些是出于系统可实现性的考虑，有些是出于建设周期的考虑等。时至世界经济日益趋于一体化的今日，应用系统集成方法的
14、领域越来越广，涉及的产品越来越多。,1.3.1 网络系统集成定义,根据网络信息系统的不同，系统结构的复杂程度、系统的技术含量、系统的建设规模，以及系统实施的难度和系统的涉及范围，都可能存在巨大差异。可见，系统集成方法具有以下几方面好处： 较高的质量水准 、系统建设速度快 、交钥匙解决方案 、 标准化配置,网络系统集成定义,较高的质量水准：选择具有一流技术水平和质量鉴别体系资质的系统集成商能够保证系统的整体质量水平，使用户系统的风险较小。 系统建设速度快：由多年从事系统集成的专家和配套的项目组进行集成，拥有和具备有畅通的设备进货渠道、丰富的处理用户关系经验，就能加快系统建设速度。 交钥匙解决方案
15、：系统集成商全权负责处理所有的工程事宜，减轻用户不必要的工作量，使用户能够将注意力放在系统的应用要求上。 标准化配置：系统集成商一般采用先进的标准与规范和它认为成熟或稳妥的方案。由于系统集成商承担的项目存在共性，可以使系统维护快捷及时，而且成本较低。,网络系统集成定义,在系统集成过程中，首先应是对系统功能的分析，通过这种分析能够得到系统集成的总体指标；其次是将该总体指标分解成各个子系统的指标；然后再选择合适的厂商的设备或部件，组织安装、调试和培训等工作。,网络系统集成定义,由此可见，对网络信息系统集成的过程，是为实现某一应用目标而进行的基于计算机、通信链路、服务器、操作系统、数据库等技术的大中
16、型应用信息系统的建设过程；是针对某种应用目标而提出的全面解决方案的实施过程；是各种信息设备进行有机组合的过程。该过程可以包括技术咨询、方案设计、设备选型、网络建设、软硬件系统配置、应用软件开发以及售后服务、维护、技术支持和培训等一系列活动。在网络信息系统整个建设的每一个子过程中都可以使用系统集成的方法。,1.3.2 网络系统集成的层次,设计实现一个系统最重要的问题之一是合理地确定其体系结构。所谓体系结构是指构成系统的层次以及这些层次之间的关系。为了实现一个网络信息系统，我们提供了一个四层系统集成模型来描述系统集成的工作。四层系统集成模型自下而上包括环境平台层、网络平台层、信息平台层和应用程序层。其中环境平台层和网络平台层属于网络系统集成的层次，信息平台层和应用程序层属于应用系统集成的层次。从系统集成的观点看，确定系统结构的工作包括设计、实现合适的环境平台，设计、实现合适的网络平台，设计、实现合适的信息平台，设计、确定开发或选用合适的应用系统并加以实施的整个过程。,网络系统集成的层次,网络规划和设计时应当重视系统集成模型的指导作用。网络信息系统
