计算机网络工程第四章 网络工程需求分析

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1、第4章 网络工程需求分析,4.1 分析网络应用目标 4.2 分析网络应用约束 4.3 分析网络工程的指标 4.4 分析网络通信特征 本章小结 习题,第4章 网络工程需求分析,本章提示： 本章主要介绍用系统集成方法设计网络的第一步-客户需求分析的主要步骤方法。先讨论分析网络应用目标的步骤，明确设计的目标和项目范围。然后分析有关网络应用方面约束，如政策、预算、时间等方面的结束。再介绍影响网络性能的主要因素以及进行网络分析的技术指标。最后我们将讨论分析网络通信特征的一些常用方法。,4.1 分析网络应用目标,网络需求分析是在网络设计过程中用来获取和确定系统需求的方法。在需求分析阶段应确定客户有效完成工

2、作所需的网络服务和性能水平。 网络需求指明必须实现的网络规格参数。它描述了网络系统的行为、特性或属性，是在设计实现网络系统过程中对系统的约束。需求分析是网络设计过程的基础。遗憾的是，许多网络在设计过程中并没有投入足够的精力做需求分析。一个重要的原因在于，需求分析是整个设计过程的难点。为了搞清客户网络需求，需要与各方面的人员进行沟通，了解客户所需和所想，并需要学习必要的客户方面业务知识。其次是需求分析不能立即提供一个结果，它只是设计和建立网络的整体战略的一部分。此外由于现代网络系统通常采用系统集成方法进行设计，集成构件只能选取产品系列中的某些档次设备，而这些设备产品之间并不是连续的，有一定交叉和

3、覆盖，看起来好象要求并不十分精确。然而，正确的需求分析方法将使分析基础数据与网络客户需求相一致，从而使网络设计结果与客户应用需求相一致，否则会产生不可预测的严重后果。,良好的需求分析有助于为后继工作建立起一个稳定的工作基础。如果在设计先期没有就需求达成一致，加上在整个项目的实施过程中，需求将会不停地发生变化。这些因素综合起来就可能会破坏项目设计计划和工程预算。 了解客户的网络应用目标及其约束是网络设计中一个至关重要的方面。只有对客户的商业目标进行全面的分析，才能提出得到客户认可的网络设计方案。,4.1.1 工作步骤,需求分析是要决定“做什么，不做什么”。了解需求的主要步骤包括：首先，从企业高层

4、管理者开始收集商业需求；其次，收集客户群体需求；最后，收集支持客户和客户应用的网络需求。 在与客户探讨网络设计项目的商业目标之前，可以先研究一下该客户的商业状况。例如，搞清该客户从事的行业，研究该客户的市场、供应商、产品、服务和竞争优势。了解该客户的商业及外部关系以后，就可以对技术和产品进行定位，帮助客户提高其在行业内的地位。 首先要请客户解释公司的组织结构。最终的网络设计很可能要体现公司的结构，因此最好对公司在部门、商业流程、供应商、商业伙件、商业领域以及本地区或远地办公室等方面的组织有所了解。对公司结构的了解有助于确定主要的用户群及其通信流量特征。公司中的信息技术（IT）方面的雇员，可能对

5、公司在这方面的目的和任务较为了解，同时也能够更多地提供与商业一致的网络需求。,4.1.2 明确网络设计目标,要想设计一个好的网络，首先要明确网络设计目标。典型网络设计目标包括： 增加收入和利润。 加强合作交流，共享宝贵的数据资源。 加强对分支机构或部属的调控能力。 缩短产品开发周期，提高雇员生产力。 与其他公司建立伙伴关系。 扩展进入世界市场。 转变为国际网络产业模式。 使落后的技术现代化。 降低通信及网络成本，包括与语音、数据、视频等独立网络有关的开销。 将数据提供给所有雇员及所属公司，以使其做出更好的商业决定。 提高关键任务应用程序和数据的安全性与可靠性。 提供新型的客户服务。,4.1.3

6、 明确网络设计项目范围,决定网络设计的项目范围是网络设计的另一个重要步骤。要明确是设计一个新网络还是修改现有的网络，是针对一个网段、一个（组）局域网、一个广域网，还是远程网络或一个完整的企业网。 设计一个全新、独立的网络的可能性非常小。即使是为一座新建筑物或一个新的园区设计网络，或者用全新的网络技术来代替旧的网络，也必须考虑与Internet相连的问题。在更多的情况下，需要考虑现有网络的升级问题，以及升级后与现有网络系统兼容的问题。,4.1.4 明确客户的网络应用,网络应用是网络存在的真正原因。要使网络能很好发挥作用，需要搞清客户的现有应用及新增加的应用。要在客户的帮助下，填写如表4-1所示的

7、表。 表4-1 网络应用统计 表中的“应用名称”填入客户提供的名称即可。它可能是规范的应用名称如“Internet Explorer”，也可能是客户自己能明白的应用名称，尤其对那些自行开发的应用更是如此。,电子邮件 文件传输 文件共享/访问 数据库访问/更新 群件 桌面印刷 网络浏览 基于“推”的信息传播 网络游戏 电子白板 远程终端 终端仿真 日历 在线目录（电话薄）,医疗成像 远程教学 视频会议 Internet或Intranet语音 Internet或Intranet传真 销售点（零售商店） 销售定单输入 电子商务 管理报告 金融模型 销售追踪 人力资源管理 计算机辅助设计 计算机辅助生

8、产 遥控 库存控制及发货 过程控制与工厂管理,对“应用类型”栏目可填入能描述应用类型的相近内容，或按下面的标准网络应用对应用进行归类：,此外还可以将系统应用单独列表。这些系统应用包含下列网络服务类型：,客户鉴别和授权 主机命名 远程引导程序 远程配置下载,目录服务 网络备份 网络管理 软件分发,对于表中的“重要性”一栏，可以填入： 非常重要 较重要 不重要 对于重要的任务，需要收集更为准确的信息，包括客户可以接受的停机时间。 在“备注”栏，填写与网络设计相关的内容，例如包括关于公司方面的任何信息（比如在将来计划停止使用一项应用）或者明确的公司发展计划安排及区域性应用计划。,4.2 分析网络应用

9、约束,除了分析商业目标和判断客户支持新应用的需求之外，由于商业约束对网络设计影响较大，也需要认真分析。,4.2.1 政策因素约束,与网络客户讨论他们公司办公政策和技术发展路线是必要的，但尽量少发表自己的意见。了解政策约束的目标是发现隐藏在项目后面可能导致项目失败的事务安排、持续的争论、偏见、利益关系或历史等因素。特别要注意的是，已经进行过但没有成功的一个类似项目，应当做出明智的判断，看类似情况是否同样会在本项目过程中重演，是什么原因导致项目失败，如何才能保证不再出现类似的原因，如何能够得到较好的结果等。 要与客户就协议、标准、供应商等方面的政策进行讨论，搞清客户在传输、路由选择、桌面或其他协议

10、方面是否已经制定了标准，是否有关于开发和专有解决方案的规定，是否有认可供应商或平台方面的相关规定，是否允许不同厂商竞争等。往往有的公司已为新网络选择好了技术和产品，那么新的设计方案就一定要与该计划相匹配。 由于高新技术的引入往往会加剧部分人与机器之间的矛盾，不要期待所有人都会拥护新项目。如果能了解该项目将对哪些人产生不利影响，对以后的工作将可能有一定好处。,4.2.2 预算因素约束,网络设计必须符合客户的预算。网络设计的一个共同目标就是控制网络建设预算。预算应包括设备采购、购买软件、维护和测试系统、培训工作人员以及设计和安装系统的费用等。此外还应考虑信息费用及可能的外包费用。 一般来说，需要对

11、客户单位的网络工作人员的能力进行分析，看他们的工作能力和专业知识是否能胜任以后的工作，从而提出相应的建议：新增或招聘网络管理员，培训现有员工，将网络操作和管理外包出去。这些因素都对项目预算产生影响。 应当就网络设计的投资回报问题对客户进行分析。分析解释由于降低运行费用、提高劳动生产力和市场扩大等诸多方面的原因，新网络能以多快的速度回报投资。,4.2.3 时间因素约束,网络设计项目的日程安排是需要考虑的另一个问题。项目进度表规定了项目最终期限和重要阶段。通常是由客户负责管理项目进度，但设计者必须就该日程表是否可行提出自己的意见，使项目日程安排符合实际工作要求。 开发进度表的工具有许多种，包括重要

12、阶段、资源分配和重要步骤分析等。在全面了解项目范围后，要对设计者自行安排的计划项目的分析阶段、逻辑设计阶段和物理设计阶段的时间与项目进度表的时间进行对照分析，及时与客户沟通存在的疑问。,4.2.4 环境因素约束,环境因素约束是指对被施工单位的周边环境，例如应用环境、技术环境、地理环境（如建筑物）等因素对系统集成的约束。,4.2.5 其他不可控因素约束,包括资金到位、政策变化以及环境等情况的变化。,4.3 分析网络工程的指标,建设网络信息系统必须要满足设计目标中的要求，遵循一定的系统总体原则，并以总体原则为指导，设计经济合理、技术先进和资源优化的系统方案。网络信息系统的建设原则通常包括以下几方面

13、。,4.3.1 影响网络性能的主要因素,根据Internet的发展历程，我们能够发现以下关键因素影响网络发展： 距离 时段 拥塞 服务类型 可靠性 信息冗余 一点决定整体,4.3.2 网络性能参数指标,在分析网络设计技术要求时，应当列出客户能够接受的网络性能参数，如吞吐量、差错率、效率、时延和响应时间等。我们不打算从数学的角度研究这些网络参数，而只是引出数学分析和实践得出的结论，供设计者理解和分析使用。 在精确分析性能时，有如下一些网络性能参数可供使用。 1.时延（ Delay或Latency） 2吞吐量（Throughput） 3丢包率（Packet Loss Rate） 4时延抖动（Jit

14、ter） 5路由（Route） 6带宽（Bandwidth） 7响应时间（Respond Time） 8利用率（Utilization） 9效率（Efficiency）,1.时延（Delay或Latency） 根据产生时延的原因，我们能够将时延分为以下几类： （1）传播时延 （2）发送时延 （3）重传时延 （4）分组交换时延 （5）排队时延 其中： 时延=传播时延+传输时延+排队时延 传播时延=距离/信号在媒体中的速度 传输时延=信息量/带宽,2吞吐量（Throughput） 吞吐量是指在单位时间传输无差错数据的能力。吞吐量可针对某个特定连接或会话定义，也可以定义网络的总的吞吐量。 吞吐量=G

15、p发送成功 图4-1 吞吐量关系,影响应用层吞吐量的因素可能有： 协议机制，如握手、窗口、确认等。 协议参数，如帧长度、重传定时器等。 网络互连设备的PPS或CPS。 网络互连设备的分组丢失率。 端到端的差错率。 服务器/主机性能。影响其性能的因素有： CPU类型。 磁盘访问速度。 高速缓存大小。 计算机总线性能（容量和仲裁方法）。 存储器性能（实存和虚存的访问时间）。 操作系统的效率 应用程序的效率和正确性。 网络接口卡类型。 局域网共享站点数量。,3丢包率（Packet Loss Rate） 网络“丢包率”是指在一定的时段内在两点间传输中丢失分组与总的分组发送量的比率。无拥塞时路径丢包率为

16、0%，轻度拥塞时丢包率为14%，严重拥塞时丢包率为515%。高丢包率的网络通常使应用不能正常工作。 注意到适度的丢包率并不表明网络存在故障，这是因为： 某些实时业务，如基于IP的话音（VoIP）能够容忍一定的丢包率，一旦丢失分组并不试图恢复它。 TCP重新发送丢失的分组，它也使用分组丢失作为以较低速率发送数据的信号。这种特性被称为“网络友好”。 许多服务在分组丢失的情况下将继续有效地运行。,4时延抖动（Jitter） 时延抖动是从源到目的地的连续分组到达时间的波动。 5路由（Route） 在Internet中，通信网是通过IP路由器互连的。路由器负责接收来自各个网络入口的分组，并把分组从其相应的出口转发出去。这涉及到两个方面的问题：首先找到分组相应的出口，这可通过查找选路表即可；其次将分组从入口送到出口，这取决于路由器的体系结构。路由器使用各种协议，提供网间数据的路由选择，并对网络的资源进行动态控制，因此具有更强的网络互连能力。,6带宽（Bandwidth） 带宽是描述传输信道容量的术语，即频带的宽度。对于数字电路，由香农公式可知，传输信道的带宽