網絡教程 網絡設計 于廣輝大連理工大學網絡中心 課程安排 自頂向下的網絡設計方法分析客戶的需求和目標邏輯網絡設計物理網絡設計網絡設計的測試 優化和文檔編寫 自頂向下的網絡設計方法 自頂向下的網絡設計方法的重點集中于客戶的需求 約束和目標上 好的網絡設計必須清楚客戶的需求蘊含著許多商業的和技術的目標 包括可用性 可伸縮性 可購買性 安全性和可管理性等 設計邏輯網絡時 在選擇物理設備或介質之前一定要完成網絡設計選擇和折衷的困難工作 自頂向下的網絡設計方法 自頂鄉下網絡設計方法適用于從OSI參考模型的高層開始在向較低層次推進的網絡設計 它著重于在選擇運行于較低層次上的路由器 交換機和介質之前 將重點放在應用 會話 數據的傳輸上 自頂鄉下網絡設計過程包括探索部門和群體結構 以便弄清網絡將向誰提供服務 并從何處獲取有用信息 以使設計獲得成功 自頂向下網絡設計也是循環反復的 分析客戶的需求和目標 辨別商業目標和約束分析技術目標和約束刻劃現有互聯網絡的特征刻劃現有網絡通信的特征 辨別商業目標和約束 分析商業目標分析商業約束商業目標檢查表 分析商業目標 了解客戶的商業目標及其約束是網絡設計中的一個至關重要的方面 只有對客戶的商業目標進行了全面的分析 你才能提出得到客戶認可的網絡設計方案 分析商業目標 與你的客戶一起工作了解客戶的行業 研究用戶的市場 供應商 產品 服務和競爭優勢 了解了客戶的商業及其外部關系以后 就可以對技術和產品進行定位 幫助用戶加強其在行業的地位 了解客戶的組織結構 最終的網絡設計很可能體現公司結構 所以最好對公司在部門 商業流程 供應商 商業伙伴 商業領域以及區域或遠地辦公室等方面的組織有所了解 對公司的了解能夠幫助你確定主要的用戶團體和通信流量特征 分析商業目標 與你的客戶一起工作請客戶說明其網絡設計項目的整體目標 闡明你所需要的是一個簡短的面向商業的說明 該說明應該突出新網絡商業目的 出于什么原因客戶著手于這項新的網絡計劃項目 這個新網絡將用來被干什么 這個新網絡將如何幫助客戶在其業務方面取得更大的成功 請用戶幫助你衡量成功的標準 為了使客戶滿意 哪些目標是必須達到的 如果項目失敗將帶來什么后果 總之 要收集足夠的信息 使自己對網絡設計項目的范圍和透明度有足夠的認識 分析商業目標 企業網絡的變化部門服務器vs大型主機語音 視頻和數據網絡融合VPNSNAvsIP 分析商業目標 典型網絡設計商業目標增加利潤和收入加強合作交流縮短產品開發周期 提高雇員生產力與其他公司建立伙伴關系擴展進入世界市場轉變為全球網絡商業模式使落伍技術現代化降低電信及網絡成本 包括與語音 數據 視頻等單獨網絡有關的開銷 將數據提供給所有雇員及所屬公司 以使其作出更好的商業決定 分析商業目標 辨別網絡設計項目的范圍開始進行網絡設計項目的首要步驟之一是決定其范圍 詢問客戶此次設計是一個新網絡還是修改現有的網絡 并要求客戶幫助你搞清楚該設計是針對一個網段 一組局域網 一組廣域網 還是遠程訪問網絡或整個企業網絡 項目進度與項目范圍相匹配 分析商業目標 辨別客戶的網絡應用當設計過程進行到這一步時 你已經明確了客戶的商業目標及項目范圍 對客戶應用的辨別應包括現有應用及新增應用 分析商業目標 辨別客戶的網絡應用網絡應用調查表 應用類型 群件 數據庫訪問 更新 銷售追蹤 系統應用 用戶認證級授權 目錄服務 軟件分發 分析商業約束 策略政策與客戶的關系 項目背后的事物安排 爭論 偏見 群體關系或歷史等 你的項目是否會導致某些工作的消失 是否有人希望項目失敗 體會客戶的商業風格 客戶對冒險的承受能力 了解決策者的工作經歷將有助于你選擇適當的技術 決策者的工作經歷會影響他們對冒險的承受能力 以及對技術所持的偏見 了解一樣問題將有助于你判斷你的網絡設計應該是保守型的 或者是可包括新的 具有藝術水平的技術和方法 分析商業約束 策略政策與你的客戶就協議 標準 供應商等方面的策略進行討論 搞清楚客戶是否在傳輸 路由選擇 桌面或者其他些一方面已有標準 確定是否有任何關于開放與專有解決方案的規定 對認可的供應商或平臺是否有相關政策 在許多情況下 公司均為新網絡選擇好了技術和產品 你的設計一定要與其計劃相匹配 一定要知道哪些決策人對你的網絡設計項目負責 許多優秀的網絡設計被客戶拒絕了 原因是設計師只把精力集中在技術上 而忘記考慮公司的政策和技術信仰 分析商業約束 預算與工作人員約束你的網絡設計必須符合客戶的預算 預算應該包括設備采購 軟件許可證 維護和支持協議 測試 培訓及工作人員費用等 還應該包括咨詢費用及外包費用 要對客戶現有網絡工作人員能力進行分析 你所提出的技術和協議依賴于工作人員的能力 就客戶就網絡設計的投資回報問題進行分析 分析商業約束 時間進度表最終期限是何時 有哪些重要階段 商業目標檢查表 我對客戶所處的產業及競爭情況作了研究 我了解客戶的公司結構 我編制了客戶商業目標清單 它是從整體商業目標開始的 這個商業目標解釋了網絡設計項目的最主要目的 客戶已辨別了所有關鍵任務操作 我了解了客戶對成功和失敗的衡量標準 我了解了網絡設計項目的范圍 我已辨別了客戶對成功和失敗的衡量標準 我了解網絡設計項目的范圍 我已辨別了客戶的網絡應用 使用網絡應用圖表 商業目標檢查表 客戶已就認可的供應方 協議和平臺等政策進行了解釋 客戶已就開放與專用解決方案的相關政策進行了解釋 客戶已就網絡設計與實現的分布授權的相關政策進行了解釋 我了解項目預算 我了解了項目進度安排 包括最后期限和重要日期 我認為進度安排切合實際 對客戶機人和相關的內外部工作人員的技術知識 我都十分了解 我與客戶對職員培訓計劃進行了探討 我注意到了人和可能影響網絡設計的辦公室政策 分析技術目標與約束 可伸縮性可用性網絡性能安全性可管理性易用性適應性可購買性技術目標檢查表 分析技術目標與約束 可伸縮性可伸縮性是指網絡設計必須支持的增長幅度 擴展計劃你的客戶應該幫助你了解明年以及近兩年內 網絡將會有多大的擴展 明年將加入多少新站點 近兩年呢 在每個新地點的網絡有多大 明年將有多少用戶接入公司互聯網絡 近兩年呢 明年將有多少服務器 或主機 加入互聯網絡 近兩年呢 分析技術目標與約束 可伸縮性將數據擴展給用戶可伸縮性約束記住網絡技術固有的 阻礙可伸縮性問題的存在 可用性可用性是網絡可供用戶使用的時間 它通常時網絡設計客戶一個非常重要的目標 可以用每年 每月 每周 每天 每小時的網絡運行時間與所對應時間段的全部時間之比表達 例如 一個可提供每天24小時 每周7天服務的網絡 如果一個網絡在一周168小時之內運行了165個小時 其可用性是98 21 分析技術目標與約束 可用性可用性通常與冗余聯系在一起 但冗余并不時網絡目標 冗余是可用性目標的一種解決方法 冗余是指為避免停機而為網絡增加雙重鏈路或設備 可用性還與可靠性有關 但比可靠性更明確 運行時間百分比 可靠性是指問題的多樣性 包括精確度 錯誤率 穩定性 無故障時間等 可用性與彈性也有聯系 彈性 resiliency 指的時網絡能夠承受多大壓力以及網絡從問題中恢復回來的速度 分析技術目標與約束 可用性可用性的另一個方面是災難恢復 異地備份切換到備份技術的過程 說明可用性要求停機成本平均無故障時間及平均修復時間MTBF 一臺計算機或計算機零件在出現故障之前能運行多時間 典型的網絡MTBF目標是4000小時 MTTR 平均修復一個故障所需的時間 利用率 MTBF MTBF MTTR 分析技術目標與約束 網絡性能網絡性能定義 容量 帶寬 電路或網絡傳輸數據的能力 通常以美妙多少比特來衡量 利用率 所能使用的全部可用容量的百分比 最優利用率 網絡飽和之前的最大平均利用率 吞吐量 單位試時間內節點之間 通常為秒 成功傳輸的無差錯數量 可提供負載 在某一特定時間 準備發送的所有網絡節點的所有數據的數量 精確度 相對于全部通行量 正確傳送的有用的通信數量 分析技術目標與約束 網絡性能網絡性能定義 效率 產生一定數量的數據吞吐量所需努力的測量值 延遲 等待時間 幀準備從一個結點傳送到網絡其他任何節點之間的時間 延時變化量 平均延時變化的時間量 響應時間 網絡服務請求和響應該請求之間的時間 分析技術目標與約束 網絡性能最優網絡利用率共享以太網的典型 規則 時 平均利用率不超過37 因為超過這一極限 碰撞比率輝急速增加 這一比率和實際拓撲結構有關 對廣域網來說合理的網絡利用率在70 吞吐量吞吐量的定義是單位時間內傳輸的無差錯的數據數量 分析技術目標與約束 網絡性能吞吐量網絡互連設備的吞吐量PPS packetpersecond 一般用64bit包來測量 例如 10Mb以太網的最大PPS值14 880 如果有一個30端口的交換機 它的理論最大吞吐量為 14 880 30 446 400PPS 分析技術目標與約束 網絡性能吞吐量應用層的吞吐量端到端的差錯率協議功能 例如握手機制 窗口 應答等 協議參數 如幀大小和重發定時器 網絡互連設備的PPS或CPS率 工作站及服務器性能因素 分析技術目標與約束 網絡性能精確度對廣域網線路 可用誤位率 BER 閾值來說明 模擬鏈路的典型BER閾值為10 5 數字鏈路要低的多 光纜鏈路的錯誤率約為10 11 銅線鏈路的錯誤率約為10 6 在共享以太網中 錯誤通常是由碰撞引起的 受合法碰撞影響的幀不應該超過0 1 效率網絡效率明確了發送通信需要多大的系統開銷 不論這些系統開銷是否由碰撞 令牌傳遞 錯誤報告 重新路由 應答 較大的幀引起的等 分析技術目標與約束 網絡性能延時與延時變化量不同的應用對延時和延時變化量的容忍程度不同 引起延時的原因延時與所有數據傳輸技術有關 尤其是衛星鏈路和長距離陸地電纜 將數據方到傳輸線路的時間 這取決于數據的容量和傳輸線路的速度 例如 要在1 544Mbps的T1線上傳輸1024字節的分組要花費5毫秒 分組交換延時 分析技術目標與約束 網絡性能延時與延時變化量引起延時的原因分組交換的隊列深度 隊列深度 利用率 1 利用率 例如 一個分組交換機由5個用戶 每個用戶每秒提供10個分組 分組的平均長度是1 024位 分組交換機需要在56Kbps廣域網電路上傳送這些數據 負載 5x10 x1024 51 200bps利用率 51 200 56 000 91 4 隊列中的平均分組數量 0 914 1 0 914 10 63分組 分析技術目標與約束 網絡性能延時與延時變化量延時變化量對于不能提供準確目標的客戶 基本規則是變化量應該低于延時1 2 例如 對于平均延時為40毫秒的目標 變化量應該不超過400或800微秒 響應時間客戶不了解傳播延時和抖動 也不明白每秒多少分組或每秒多少兆字節的吞吐量 他們關心的是當他們啟用一個應用到得到結果的響應時間 當響應時間超過100毫秒時 用戶就會變得不耐煩 100毫秒閾值適用于交互式應用 根據你采用的技術告訴他們需要等待時間的長短 分析技術目標與約束 安全性網絡設計客戶需要這樣的保證 即設計能防止商業數據和其他資源的丟失或破壞 安全性威脅外部因素內部因素軟件病毒用戶疏忽惡意行為 分析技術目標與約束 安全性安全性要求客戶最基本的安全性要求是保護資源已防止其無法使用 被盜用 被修改或被破壞 資源包括網絡主機 服務器 用戶系統 互聯網絡設備 系統和應用數據 以及公司形象等 可管理性如果客戶有明確的計劃 一定要記錄下來 幾乎所有的客戶都需要對故障和配置進行管理 許多客戶還需要對性能和安全進行管理 分析技術目標與約束 易用性可以使用多種方法規劃最大程度的易用性 開發用戶友好的主機命名規則 使用動態配置協議等 適應性設計網絡時 應該努力避免任何不協調的元素 一個優秀的網絡設計應該能適應新技術和新變化 分析技術目標與約束 可購買性可購買性的一個基本目標就是在給定的財務成本情況下 是通行量最大 財務成本包括一次性成本和再發生的網絡運行成本 網絡設計折衷方案列出優先順序 技術目標檢查表 我已經記錄了客戶一兩年關于擴展地點 用戶 服務器 主機數目的計劃 客戶已經告訴我有關部門服務器遷移到服務場或內部網絡的計劃 客戶已經告訴我有關將SNA網絡遷移到多協議互聯網絡的計劃 客戶已經告訴我有關實現與合作伙伴或其它公司通信的外部網絡計劃 我已經記錄下網絡可用性的運行時間百分比和 或MTBF以及MTTR目標 我已記錄下共享網段上最大平均網絡利用率目標 我已經記錄下網絡吞吐量目標 我已經記錄下網絡互連設備的PPS吞吐量目標我已經記錄下精確度目標及可接受的BER 我已同客戶討論了使用打幀以便將效率最大化的重要性 我已經辨別了比工業標準更嚴格的要求響應時間少于100毫秒的應用 我已經通客戶討論了網絡安全威脅和需求 技術目標檢查表 我應收集了可管理性需求 包括性能 鼓掌 配置 安全性和附費管理 同客戶一起 我制定了網絡設計目標圖表 包括了商業目標和技術目標 該表從一個總體目標 并包括了按優先順序排列的其他目標 重要目標都作了標記 我已更新了網絡應用表 刻劃現有互聯網絡的特征 網絡基礎結構特征現有互聯網絡的狀況檢查網絡健康檢查表 刻劃現有互聯網絡的特征 網絡基礎結構特征繪制網絡拓撲圖地理信息廣域網線路樓宇和樓層及可能的房間或配電室WAN和LAN數據鏈路層技術的標記WAN服務提供者的名字路由器 交換機和集線器的位置VPN的范圍和位置主服務器和服務器長的位置 刻劃現有互聯網絡的特征 網絡基礎結構特征繪制網絡拓撲圖大型主機的位置主要網絡管理站的位置VLAN的范圍和位置 所有防火墻安全系統的拓撲結構所有撥入撥出系統的位置工作站所處位置的標記邏輯拓撲結構或網絡結構的描述 刻劃現有互聯網絡的特征 網絡基礎結構特征網絡尋址和命名的特征布線與介質特征檢查建筑物及環境約束空調供暖通風電源電磁干擾保護用于無線傳輸和無反射表面的干凈的路徑可以鎖住的門足夠的空間 布線 配線板 設備架 工作空間 刻劃現有互聯網絡的特征 現有互聯網絡的狀況檢查開發網絡性能基線分析網絡可用性分析網絡利用率監控利用率曲線按協議的利用率分析網絡精確度分析網絡效率包的分布分析延時和響應時間 刻劃現有互聯網絡的特征 現有互聯網絡的狀況檢查檢查互聯網絡上主要路由器的情況Showinterfaces 顯示接口卡上的統計數據 Showprocesses 顯示最后5秒 1分鐘 5分鐘CPU效率 Showbuffers 顯示緩沖大小等信息 網絡健康檢查表 網絡拓撲結構和物理基礎結構均被良好記錄 網絡地址和名稱已結構化方式分配并被良好記錄 網絡連線以結構化方式安裝 并做好了標記 電信設施接線柜與末端點的網絡連線總體上不超過100米 網絡是否滿足當前用戶需要 是否已經有共享以太網段飽和 10分鐘平均利用率超過50