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1、第 11 章 网络系统设计与实现,要做好计算机网络设计，应对网络的需求有详细的了解。一旦明确了需求，就可以用多种方法设计网络。 广域网、局域网和互联网的设计技术有所不同。设计者应了解不同的通信技术，以便根据需求和不同网络技术的对应关系，以最小的代价得到最优的网络设计。 网络设计完成并得到批准后，就可以确定路由、定购设备、购买软件，开始建网。 网络设计和实现包括多个阶段，每个阶段都要有许多技术。 通过本章的学习，很好地理解网络的设计与实现过程，掌握每个阶段的任务和采用的技术。,第 11 章 网络系统设计与实现,111 网络设计原则与步骤 网络建设涉及面广、技术复杂、系统性很强。要完成一个网络系统
2、的规划设计，首先应当有一套系统的规划设计方法，对网络要求的业务功能、技术指标、性能特点等应有明确的了解。一个好的系统规划设计是建设成功网络的前提。 网络规划是为拟建网络系统提出一套完整的设想与方案；网络设计则是对规划的设想与方案的具体落实过程。 原则： (1) 以用户需求为依据，认真做好需求分析。 (2) 尽量采用先进技术，但必须是经过考验、成熟可靠的技术。先进技术是重要的，实用性、可靠性更重要。不应片面追求某一方面。,第 11 章 网络系统设计与实现,（3）严格遵循国际和国家标准。 （4）采用良好的网络拓扑和具有良好扩充性的设备，适应未来发展。 （5）保护原有投资。 （6）统筹规划，滚动发展
3、。 （7）便于管理，易于维护。 网络建设包括的阶段：需求分析、规划设计、设备选型、网络实现等。每个阶段又包括多个不同的实施过程。 在整个网络建设过程中，需要有文档，它是日后验收、维护和管理的依据。,第 11 章 网络系统设计与实现,112 需求分析 用户需求由用户提出，设计人员根据用户需求报告要达到的目标和解决的问题进行分析，这就是需求分析。 需求分析是网络建设过程中用来获取和确定系统需求的方法，是网络设计的第一步。仅根据用户的需求报告进行网络规划设计是不够的，大多数用户不具备或很少具备计算机网络的知识，不能把需求用专业术语表达出来，需要由技术人员将用户的需求描述清楚。并开展深入细致的调查研究
4、，分析用户系统的现状和将来的发展，了解用户的真正意愿和要求。 需求分析是网络规划设计的基础，好的网络设计是在充分的需求分析的基础上实现的。 1121 可行性分析,第 11 章 网络系统设计与实现,目标：清楚地描述现有系统所存在的问题，并确定在现有环境和技术条件下能否解决这些问题。 1问题定义 确定用户使用网络要解决什么问题，达到什么目的。 2系统调查 问题定义中所确定的问题并不具体，无法确定它们之间的关系，需要对现有系统进行深入调查，对问题进行准确定义和细致描述。 与用户面谈，查阅文档资料，形成一份可行性分析报告。 1122 需求分析 对收集的有效数据进行分析，确定网络的功能和性能要求，指明网
5、络实现的指标。,第 11 章 网络系统设计与实现,1环境需求 网络所基于的环境对网络建设有直接影响。网络物理位置决定布线情况，不合理的布线影响网络的性能以及今后的升级。网络的规模、用户终端分布等影响网络规化设计。规划设计时应留有余地，以适应将来的发展。 （1）用户数目。 （2）节点地理范围、站点之间的最大距离、用户分布状况。 （3）网络规模和子网划分。 （4）数据流量。 （5）系统布线。 2设备需求,第 11 章 网络系统设计与实现,若单位已有网络，应与之兼容。新建网络应从可靠性、先进性和实用性等方面配置设备，还要考虑与其他网络的互联。 3功能需求 网络功能是用户最关心的问题，其好坏直接影响用
6、户的认可程度。 （1）数据类型 如文本、图形、图像、语音等。 （2）数据流量 数据流量及流量分配，合理规划带宽。 （3）资源共享 建立网络的目的是资源共享，但并非是所有资源的共享。应掌握共享数据的类型和分布。,第 11 章 网络系统设计与实现,（4）网络服务 为用户提供良好的服务。 4安全需求 为保护网络，保护数据，需要采取安全措施，如用户认证、数据加密等。 5成本/效益分析 分析计算建设网络所需投资和由此带来的经济效益。 （1）成本估算 硬件、软件和施工费等。 （2）网络运行、维护费用 管理人员、操作人员、维护人员费用；配件和消耗品费用等。,第 11 章 网络系统设计与实现,（3）效益分析
7、经济和社会效益分析。 6风险预测 对可能出现的风险作出预测。 7目标分析 用户目标和网络目标分析。 (1)功能性 能为用户到用户、用户到应用提供速度合理、功能可靠的连接。 (2)管理性 网络能提供方便的监测和管理功能。 (3)适应性,第 11 章 网络系统设计与实现,网络应是可扩展的，对新技术的实现不应有所限制。 113 网络规划 根据目前的应用和将来的发展，以及现有技术经济条件，提出一套能满足现在、适应将来的解决方案。 缺乏规划和规划粗略的网络，其扩展性、安全性、可用性等都得不到保证，在实际实施过程中也会遇到很多问题。 从需求到方案，应经过技术论证，剔除不合理成分，提出规划方案，为网络设计奠
8、定基础。 （1）网络规模 包括用户数量、分布、最大距离、网络区域要求和限制等。 （2）设备和类型,第 11 章 网络系统设计与实现,用户工作站数量及配置、服务器数量及配置、共享设备数量及类型（如交换机、集线器、路由器等）以及其他设备。 （3）网络类型 局域网、城域网、广域网、还是互联网。 (4)网络功能和服务 功能：管理、计费、互联、安全等。 服务：如电子邮件、文件传送、数据处理等。 114 网络设计技术 网络设计是根据总体设想制定网络实现的技术方案。 设计良好的网络，能适应环境变化，便于未来的升级。设计不完善，阻碍网络的发展。,第 11 章 网络系统设计与实现,1141 网络结构设计技术 1
9、网络模式 （1）共享式网络 共享介质局域网的缺点： 1）计算机数量增加，每台计算机的享用带宽下降。 2）不能很好地适应结构化布线。 3）不能划分虚拟网络，改变网络结构困难。 （2）交换式网络 类型：帧交换式网络和信元交换式网络。 1） 帧交换式网络 主要是指交换式以太网,能够提供几十几百个交换端口，每个端,第 11 章 网络系统设计与实现,口可接一台计算机或一个共享式以太网段，延时小。 优点： 带宽分享。 能很好地适应结构化布线。 可以定义虚拟局域网，便于管理。 缺点： 在客户机/服务器计算模式下，服务器是网络的瓶颈。 2）信元交换式网络 信元交换网络即ATM网，目前受到一些因素的制约，如设备
10、投资较大，标准不完善，配套技术未跟上等。 2. 网络互联模式,第 11 章 网络系统设计与实现,利用路由器或网桥互联。 网桥：两台计算机之间不能超过6个网桥，互联规模受限。 路由器：规模不受路由器个数的限制。 互联结构形式： （1）层次结构形式 全网有一个主干网络，各子网通过网桥或路由器与主干网互联。子网之间交换数据，必须通过主干网转发。 （2）平面结构 互联的各子网地位平等，子网之间交换数据，可能要经过多个子网转发，或网桥或路由器转发。 1142 网络计算模式,第 11 章 网络系统设计与实现,1以大型机为中心的计算模式 也称为分时共享模式，共享CPU资源和数据存储功能。 特点：利用主机的能
11、力进行应用，无智能终端对应用进行操作。终端连接到主机或终端控制器上，用户命令送入主机，系统采用严格的控制和管理。 2以服务器为中心的计算模式 也叫资源共享模式。 特点： （1）共享共同的应用、数据及打印机。 （2）每一应用提供自己的用户界面，并对界面提供全面控制。 （3）用户的所有查询或命令处理均在工作站方进行。,第 11 章 网络系统设计与实现,3客户机/服务器计算模式 C/S模式把应用划分为前端客户机和后端服务器。客户机发请求，服务器根据请求完成相应的操作，结果送回客户机。客户机和服务器工作在不同实体上，它们协同工作，共同完成某一任务。,第 11 章 网络系统设计与实现,（1） C/S计算
12、模式的特点 一个或多个客户机与一个或多个服务器，以及支持客户机和服务器通信的网络操作系统组成一个分布式计算和处理的系统。 1）客户机的特点 客户机提供一个用户界面(UI)，这个界面负责完成用户命令和数据的输入，显示服务器处理的结果。 可以有多个客户机，每个客户机都有一个用户界面，多个用户界面共存于同一系统中。 客户机使用预定义的语言构成到服务器的查询或命令，客户机和服务器使用标准的或特定的语言传递信息，用户在客户机上的查询或命令不必对应客户机到服务器的查询。 客户机可以使用缓存或优化技术减少到服务器的查询或执行安,第 11 章 网络系统设计与实现,全和访问控制检查，客户机还检查用户查询或命令的
13、完整性。 客户机可以利用网络操作系统的进程通信机制与服务器通信，向用户屏蔽进程通信的细节和差异。 客户机对服务器送回的结果进行分析处理，然后提交给用户。 2）服务器的特点 向客户机提供服务，服务类型由C/S系统确定。 只负责响应来自客户机的查询或命令，不主动与客户机建立会话，只是一个信息的存储者或服务的提供者。 服务器之间可以协同工作，共同向客户机提供服务，它们之间的通信过程对客户机是透明的。 3） C/S计算模式的优点,第 11 章 网络系统设计与实现,减少了网络通信量。 响应时间短。 组成一个分布式应用环境。 应用程序与处理的数据隔离，使数据具有独立性。 有利于保护数据的完整性。 一个服务
14、器可以支持多个用户。 （2） C/S模式的中间件 编写跨平台、多协议、多编程语言的网络应用软件是一项困难的工作。如果程序依赖于网络协议和网络软件，就很难编写和维护，也难以移植到其它操作系统环境中。为解决应用程序对网络过分依赖的问题，在客户机和服务器之间加一层软件，称为中间件。,第 11 章 网络系统设计与实现,利用中间件所提供的API，可以将底层网络协议与实现技术屏蔽起来，让程序员把精力集中到应用软件编程上。中间件可以将应用与网络隔离开来。 中间件向程序员提供了高层的、跨平台和多协议的接口，使得应用程序编写变得更加简单、容易，能适应运行环境的变化和发展。 4浏览器/服务器计算模式 20世纪90
15、年代中期，一种基于浏览器、WWW服务器和应用服务器的计算结构B/S)计算模式，形成和发展起来。,第 11 章 网络系统设计与实现,（1）B/S计算模式的优点 1）开放的标准 所基于的标准是开放的，是由标准化组织确定的。 2）低的开发和管理成本 一般只需在服务器上安装、配置，浏览器只有很少的工作。 3）自由访问信息及应用系统 用户可自由地、主动地通过浏览器访问信息和系统。 4）低的培训成本 浏览器技术易学，培训简单，成本低。 B/S结构简化了客户机的管理，客户机不必关心每个具体的服务器，把分布在网络上的许多服务器当成一台巨大的“虚拟主机”。,第 11 章 网络系统设计与实现,用户在客户机上以网络
16、用户界面访问服务器的资源，以动态交互或互相合作的方式进行。 （2）B/S计算模式的特性 1）与面向对象技术相结合，具有实时性、可伸缩性和可扩展性的协同事务处理功能。 2）具有浏览三维动画超媒体技术的功能。 1143 网络操作系统 是用户与计算机网络的接口，是使网络上各计算机能方便而有效地共享网络资源，为用户提供所需要的各种服务的软件和有关规程的集合。网络操作系统在很大程度上能决定整个网络的性能，选择一个合适的网络操作系统，能明显地提高网络系统的效率，是网络设计中的重要一环。,第 11 章 网络系统设计与实现,1 Microsoft Windows Server 微软公司从1989年开始研制Windows NT，1993年正式发布了NT 3.1，1996年11月地推出了NT 4.0。2003年4月又推出了Windows Server 2003，它是NT的替代产品，是一个多功能的操作系统。根据需要，可执行不同的服务任务。Windows Server 2003包括文件和打印、邮件、远程访问和虚
