校園網建設狀況自評報告

楊威山西師范大學網絡信息中心網絡系統集成與工程設計編著：楊威王云劉景宜第1章

人民郵電出版社

SXTU-INC-YW

課程內容簡介網絡系統集成根本知識網絡工程管理綜合布線技術與工程設計局域網技術與系統集成寬帶網技術與系統集成效勞器技術與系統集成網絡存儲與備份解決方案網絡系統平安部署網絡系統測試、驗收與評估工程案例：綜合布線工程設計、大學校園網系統集成、電子政務專網集成、企業網互連集成、網絡存儲和數據備份方案，電子政務工程設計等。SXTU-INC-YW

本章知識要點：系統集成概念，網絡產品、技術和應用集成，系統集成內容和步驟。網絡協議與體系結構的概念，OSI模型，TCP/IP協議、結構及功能，網絡拓撲結構與選擇IPv4地址、子網劃分、掩碼和域名系統IPv6地址格式與結構，IPv6地址配置，Pv4向IPv6的過渡網絡系統集成體系框架。

第1章網絡系統集成緒論SXTU-INC-YW本章重點：●網絡系統集成內容和步驟●

TCP/IP體系結構和協議●

IPv4子網劃分與子網掩碼●

IPv6地址格式與結構●

Pv4向IPv6的過渡本章難點：●

IPv4子網劃分與子網掩碼●

IPv4向IPV6過渡技術

第1章網絡系統集成緒論SXTU-INC-YW1.1網絡系統集成概述1.1.1系統集成的概念系統〔System〕的意思是“體系，制度，體制，秩序，規律，方法〞。集成〔Integration〕的意思是“成為整體，組合，綜合，一體化〞。集成可以表示將單個元件組裝成一臺設備或一種結構的過程。例如，將大量的晶體管組成一個“集成〞電路。集成也可以表示由某種規那么的相互作用形式而聯結的部件組合體，即有組織的整體。例如，將軟件的多個功能模塊組合成“一體化〞系統，使整體系統從一個程序到另一個程序能夠共享命令和信息流。這種軟件被稱為是“集成〞軟件。第1章網絡系統集成緒論SXTU-INC-YW

網絡系統集成是在信息系統工程方法的指導下，根據網絡應用的需求，將網絡硬件設備、系統軟件和應用軟件等產品和技術，系統性地集合在一起，成為滿足用戶需求的、較高性價比的計算機網絡系統。1.1.2網絡系統集成的開展網絡系統集成主要朝著互聯和高速的方向開展LAN-LAN互連和LAN-WAN的互連網絡已經具有了“網格〔grid〕〞的雛形網絡集成正朝著高速率、大容量的方向開展局域網速度已經從共享式10Mbps升級到交換式100Mbps~1000Mbps，甚至已到達10Gbps。SXTU-INC-YW1.網絡軟硬件產品的集成網絡信道采用傳輸介質〔電纜、光纜〕組成，網絡通信平臺采用信息交換和路由設備〔交換機、路由器、收發器〕組成，網絡信息資源平臺采用效勞器和操作系統組成。1.1.3網絡系統集成的層面2.網絡技術的集成全雙工交換式以太網、1000Mbps以太網、10Gbps以太網，第三層交換，虛擬個人網〔VPN，VirtualPrivateNetwork〕，雙址〔源地址、目標地址〕路由，雙棧〔IPv4、IPv6〕路由，多路〔CPU〕對稱處理，網絡附加存儲〔NAS〕、區域存儲網絡〔SAN〕，Client/Server模式、Browser/Server模式和Browser/Application/Server模式，分布式互連網應用結構等。3.網絡應用的集成DNS，WWW，E-mail，FTP，VOD〔視頻點播〕，殺毒軟件〔網絡版〕，網絡管理與故障診斷系統等SXTU-INC-YW

需求分析技術方案設計產品選型網絡工程經費預算綜合布線系統與網絡工程施工軟件平臺配置網絡系統測試應用軟件開發〔可選項〕網絡技術支持網絡應用和技術培訓網絡工程驗收1.1.4網絡系統集成的內容SXTU-INC-YW

隨意標準分散建設集中考慮網絡連通業務應用一體化的綜合業務類似運營商的整網結構網絡建設思考方式的轉變SXTU-INC-YW園區網絡建設的整體需求考慮要素園絡骨干網〔核心層、會聚層〕業務性考慮業務提供運營管理網絡管理平安管理網絡出口特性考慮〔平安、性能、NAT〕用戶管理綜合認證支持平臺網絡構成園區網、應用網區域、功能性考慮組播、平安、路由、VPN…宿舍網、辦公網、科研網…Cernet、本地電信、IPv6試驗網…計費平臺熱點與難點：網絡隱患—平安管理宿舍寬帶—用戶管理網絡維護—網絡管理應用擴展—業務管理SXTU-INC-YW1.1.5網絡系統集成的步驟網絡系統集成方案設計階段網絡工程實施階段網絡工程驗收和維護階段SXTU-INC-YW網絡協議語法、語義和時序

體系結構

完成計算機間的協同工作，把計算機間互連的功能劃分成具有明確定義的層次，規定了同層次進程通信的協議及相鄰層之間的接口效勞1.2.1根本知識1.2網絡體系結構與協議SXTU-INC-YW1.2網絡體系結構與協議體系結構效勞定義協議規格1.2.2OSI模型SXTU-INC-YW

1.TCP/IP協議

(1)協議集TCP/IP體系結構FTP–文件傳輸協議；HTTP-超文本傳輸協議；SMTP–簡單郵件傳輸協議；DNS–域名解析效勞系統；TFTP-一般文件傳輸協議；SNMP-簡單網絡管理協議；TCP–文件傳輸控制協議；UDP-用戶報文協議；IP–網際互連協議。SXTU-INC-YW

TCP/IP模型TCP/IP起源于美國國防部高級研究規劃署(DARPA)的一項研究方案——實現假設干臺主機的相互通信。現在TCP/IP已成為Internet上通信的標準。TCP/IP模型包括4個概念層次：應用層〔application〕傳輸層〔transport〕網際層〔internet〕網絡接口〔networkinterface〕SXTU-INC-YW

TCP/IP與OSI參考模型的對應關系SXTU-INC-YWTCP/IP的應用層應用層協議支持了文件傳輸、電子郵件、遠程登錄、網絡管理、Web瀏覽等應用。應用層傳輸層網絡接口網際層文件傳輸

●FTP、TFTP、NFS電子郵件

●SMTP、POP3WWW應用

●HTTP遠程登錄

●Telnet、rlogin網絡管理

●SNMP名字管理

●DNSSXTU-INC-YWTCP/IP的傳輸層傳輸層的兩項主要功能：流量控制：通過滑動窗口實現；可靠傳輸：由序號和確認來實現。傳輸層提供了TCP和UDP兩種傳輸協議：TCP是面向連接的、可靠的傳輸協議。它把報文分解為多個段進行傳輸，在目的站再重新裝配這些段，必要時重新發送沒有收到的段。UDP是無連接的。由于對發送的段不進行校驗和確認，因此它是“不可靠〞的。SXTU-INC-YW應用層傳輸層網絡接口網際層面向連接的●TCP無連接的●UDP傳輸層提供了兩種傳輸協議SXTU-INC-YWTCP/UDP端口號TCP和UDP都用端口(socket)號把信息傳到上層。端口號指示了正在使用的上層協議。FTPSMTPTFTPDNSTelnetSNMP2123255369161TCPUDP應用層傳輸層保存的端口號：＜255，公共應用255-1023，公司＞1023，未規定SXTU-INC-YW應用層傳輸層網絡接口網際層●IP●ICMP●ARP●RARPTCP/IP網際層的四個主要協議TCPUDP617IP傳輸層網際層IP數據報的協議域確定目的端的上層協議SXTU-INC-YW

〔1〕網絡接口層。該層是整個體系結構的根底局部，負責接收IP層的IP數據報，通過網絡向外發送；或接收處理從網絡上來的物理幀，抽出IP數據報，向IP層發送。〔2〕網絡互聯層。該層是整個體系結構的核心局部，負責處理互聯網中計算機之間的通信，向傳輸層提供統一的數據報。〔3〕傳輸層。該層是整個體系結構的控制局部，負責應用進程之間的端到端通信。傳輸層定義了兩種協議：傳輸控制協議TCP與用戶數據報協議UDP〔4〕應用層。該層是整個體系結構的協議局部，它包括了所有的高層協議，并且總是不斷有新的協議參加。TCP/IP體系結構各層的功能SXTU-INC-YW

1.2.4網絡拓撲結構選擇拓撲結構考慮因素:費用、靈活性、可靠性

首選SXTU-INC-YW

目前正在使用的IP協議是第四版的，稱之為“IPv4〞，IPv4地址采用32位。按照IP協議規定Internet上的地址共有A、B、C、D、E五類1.2.5IPv4協議類別第一字節范圍網絡地址長度最大的主機數目適用的網絡規模A1～1261個字節16,387,064大型網絡B128～1912個字節64,516中型網絡C192～2233個字節254小型網絡SXTU-INC-YWIP數據報〔IP分組、IP包〕版本號報頭長度效勞類型數據報長度DFMF段偏移037151931標識生存時間TTL協議報頭校驗和源IP地址目的IP地址選項和填充〔最大為40字節〕數據區SXTU-INC-YW保存的IP地址00...000000...000011...111111...1111本機本網中的主機局域網中的播送對指定網絡的播送回路00...00主機號1111...1111網絡號127任意值以下這些IP地址具有特殊的含義:一般來說，主機號局部為全“1〞的IP地址保存用作播送地址；主機號局部為全“0〞的IP地址保存用作網絡地址。0000...0000網絡號網絡地址SXTU-INC-YW子網〔Subnet〕劃分因特網規模的急劇增長，對IP地址的需求激增。帶來的問題是：IP地址資源的嚴重匱乏路由表規模的急速增長解決方法：從主機號局部拿出幾位作為子網號這種在原來IP地址結構的根底上增加一級結構的方法稱為子網劃分。前提：網絡規模較小——IP地址空間沒有全部利用。例如：三個LAN，主機數為20，25，48，均少于C類地址允許的主機數。為這三個LAN申請3個C類IP地址顯然有點浪費。SXTU-INC-YW子網劃分舉例例如：C類網絡，主機號局部的前三位用于標識子網號，即：110000000000101000000001xxxyyyyy網絡號+子網號新的主機號局部子網號為全“0〞全“1〞不能使用，于是劃分出23-2=6個子網，子網地址分別為：110000000000101000000001001110000000000101000000001010110000000000101000000001011110000000000101000000001100110000000000101000000001101110000000000101000000001110SXTU-INC-YW子網掩碼〔SubnetMask〕子網劃分后，如何識別不同的子網？解決：采用子網掩碼來別離網絡號和主機號。子網掩碼格式：32比特，網絡號(包括子網號)局部全為“1〞，主機號局部全為“0〞。“網絡號+子網號〞局部“主機號〞局部11……1100….00SXTU-INC-YW子網掩碼計算前面的例子中：網絡號24位，子網號3位，總共27位。所以子網掩碼為：

11111111

11111111

11111111

11100000即255.255.255.224缺省子網掩碼：A類： B類： C類：SXTU-INC-YW子網地址計算子網掩碼∧IP地址，結果就是該IP地址的網絡號。例如：IP地址，子網掩碼110010100111010100000001110

01111

∧11111111111111111111111111100000

11001010011101010000000111000000∴子網地址為：主機號為：15主機之間要能夠通信，它們必須在同一子網內，否那么需要使用路由器〔或網關〕實現互聯。SXTU-INC-YW子網規劃舉例網絡分配了一個C類地址：。假設需要20個子網，每個子網有5臺主機。試確定各子網地址和子網掩碼。1〕對C類地址，要從最后8位中分出幾位作為子網地址：∵24＜20＜25，∴選擇5位作為子網地址，共可提供30個子網地址。2〕檢查剩余的位數能否滿足每個子網中主機臺數的要求：∵子網地址為5位，故還剩3位可以用作主機地址。而23＞5+2，所以可以滿足每子網5臺主機的要求。3〕子網掩碼為。〔11111000B=248〕4〕子網地址可在8、16、24、32、……、240共30個地址中任意選擇20個。SXTU-INC-YW網際控制報文協議〔ICMP〕ICMP消息被封裝在IP數據報里，用來發送過失報告和控制信息。ICMP定義了如下消息類型：目的端無法到達〔Destinationunreachable〕數據報超時〔Timeexceeded〕數據報參數錯〔Parameterproblem〕重定向〔Redirect〕回聲請求〔Echo〕回聲應答〔Echoreply〕信息請求〔Informationrequest〕信息應答〔Informationreply〕地址請求〔Addressrequest〕地址應答〔Addressreply〕……SXTU-INC-YW最常用的是“目的無法到達〞和“回聲〞消息AB數據網發數據給Z到Z的數據我不知道如何到達Z？用ICMP通知A目的端無法到達路由器用ICMP通知目的地不可達的示意圖SXTU-INC-YWABB可以到達嗎？ICMP回聲請求可以，我在這里。ICMP回聲應答用PING命令產生的回聲及其應答示意圖SXTU-INC-YW地址解析協議(ARP,AddressResolutionProtocol)ARP用于將一個的IP地址映射到MAC地址。方法：1〕檢查ARP高速緩存表；2〕假設地址不包含在表中，就向網上發播送來尋找。具有該IP地址的目的站用其MAC地址作為響應。ARP只能用于具有播送能力的網絡。AC我需要的MAC地址IP=MAC=???我就是。這是我的MAC地址MAC=BSXTU-INC-YW反向地址解析協議(RARP,ReversedARP)RARP用于將一個的MAC地址映射到IP地址。RARP要依賴于RARP效勞器，該效勞器中有一張MAC地址與IP地址的映射表。需要查找自己IP地址的站點向網上發送包含有其MAC地址的RARP播送，RARP效勞器收到后將該MAC地址翻譯成IP地址予以響應。RARP同樣只能用于具有播送能力的網絡。AC我的IP地址是什么？MAC:IP=???我聽到播送了。這是你的IP地址MAC=BRARPServerSXTU-INC-YWDNS用于將主機名轉換為IP地址。采用名字來標記一臺主機便于記憶。DNS效勞主要基于UDP來實現，端口號=53。三個組成局部：域名空間、名字效勞器、解析程序域名空間：分布式的、層次型〔分級〕的樹形結構，根沒有名字，頂層域由組織域〔如org、com、edu〕和國家域〔如cn〕構成。在往下分還可分為假設干層子域，如下頁圖。通常用點來分隔域的層次，如

域名效勞DNSSXTU-INC-YW根INTCNMILNETCOMJP……IBMintelengwwwjackedunetsxtuwwwftp山西師大的Web效勞器：SXTU-INC-YWDNS名字效勞器：存放域樹結構和主機信息的數據庫。為減小查詢流量負載，提高可靠性，DNS名字空間被劃分成假設干不交叉的區域〔Zone〕，分別存放在該區域的DNS效勞器中。解析程序：從名字效勞器中提取信息把主機域名翻譯成IP地址。解析過程為：首先從本地Hosts文件查找。沒找到就向本地DNS名字效勞器發出請求；假設本地DNS效勞器也找不到，它就把請求發給負責該域的頂層域名字效勞器，然后由頂層域名字效勞器把請求傳遞給相應子域的名字效勞器。最后由該名字效勞器把域名對應的IP地址按相反的路徑傳遞給發出請求的站點。域名效勞DNSSXTU-INC-YW例如：想要知道的IP地址，那么查詢過程如下：原始效勞器eng，ibm效勞器edu效勞器sxtu，edu效勞器WWW效勞器域名效勞DNSSXTU-INC-YW最本質的改進——幾乎無限的地址空間〔地址長度由32位增加到128位〕移動便捷——MobileIPv6貼身平安——網絡層的IPSec認證與加密，端到端平安簡單是美——簡化固定的根本報頭，提高處理效率擴展為先——引入靈活的擴展報頭，協議易擴展層次區劃——地址格式更具層次性，便于路由聚合即插即用——地址配置簡化，自動配置Qos考慮——新增流標記域海量地址空間、便捷移動、端到端平安是IPv6的最大優勢IPv6帶來的好處1.2.6IPv6協議SXTU-INC-YWIPv6帶來的產業革命無線移動分布式計算消費者業務3GWiFiHotSpotContentGridHostComputingMobileMediaHomeNetworkingMessagingHDTVInteractiveservices消費者業務、無線移動網絡、分布計算等業務要求網絡是以IPv6為根底的一體化綜合網絡SXTU-INC-YWIPv6改變傳統的業務模式Service-ServerUserUserUser更多內容更多用戶更高帶寬內容向用戶遷移內容在效勞器上網絡效勞強化內容管理、用戶控制大量內容在用戶終端上SXTU-INC-YWIPv6的標準化IETF成立IPNG工作組1992199419951996199920012002下一代IP協議〔IPv6〕推薦版本完成IPv6的協議文本成立全球IPv6實驗床-6BONEIPv6根本協議標準化IPv6關聯協議修訂和完善局部IPv6相關技術還在草案階段SXTU-INC-YWIPv6還處于開展階段-如何保護投資MPLS的IPv6相關標準還處于草案階段網管局部的IPv6特性局部缺乏局部原有RFC依賴IPv4，需要修改標準在不斷更新，設備也需要頻繁升級支持平滑升級的設備才能保護工程投資SXTU-INC-YW全球IPv6開展現狀日本NTTCom、JapanTelecom和KDDI等日本的主要運營商和ISP幾乎都已經提供IPv6商業化接入效勞，日本全國利用IPv6的環境正日益完善。韓國第一階段〔2001年以前〕建立IPv6試驗網，開展驗證、運行和宣傳工作；第二階段〔2002年～2005年〕建立IPv6島，與現有IPv4大網互通，在IMT2000上提供IPv6效勞；歐洲

歐洲在互聯網方面落后于美國，但在移動通信方面領先于美國已經建立了Euro6IX和6NET等IPv6試驗網絡進行有關推廣部署IPv6的準備，歐洲各大廠商也都加快了IPv6開發和產品化進程，各種試驗工程正逐步成熟。美國目前既沒有地址短缺的憂慮，又很不愿意改動花費大量資本構建的IPv4商業網絡體系，所以目前主要是以世界IPv6研究、協調中心的面目出現的，研究和開發IPv6的主要組織如IETF、6BONE等都在美國。中國2004年CNGI正式開通，下一步在各地進行駐地網的建設，進一步建立新型的下一代Internet網。SXTU-INC-YW使中國網絡未來的開展沖破地址資源匱乏的樊籬世界上人口最多的國家只有不到2000萬個IP地址，而中國網民已經到達9000萬，居世界第二位。網絡地址的希缺與網絡規模的大開展形成了鮮明的比照，采用IPv6將完全改觀這種局面。IPv6將推動我國信息產業的開展IPv6將帶來中國在互聯網領域趕超其他國家的重大機遇，對于設備商、運營商、家電商、甚至最終用戶，抓住機遇都將帶來充滿生機的變化。使中國贏得從引進技術轉變到引導技術開展的時機IPv6作為一個新的IP核心技術，將帶動信息通信乃至其他產業的信息化開展，獲得戰略性競爭優勢。真正需要IPv6的不是歐美日，而是中國。中國開展IPv6的驅動力SXTU-INC-YW一個IPv6的IP地址由8個地址節組成，每節包含16個地址位，以4個十六進制數書寫，節與節之間用冒號分隔，其書寫格式為x:x:x:x:x:x:x:x，其中每一個x代表四位十六進制數。IPv6的地址結構除了128位的地址空間，IPv6還為點對點通信設計了一種具有分級結構的地址，這種地址被稱為可聚合全局單點播送地址〔AggregateGlobalUnicastAddress〕。開頭3個地址位是地址類型前綴，用于區別其它的地址類型，其后依次為13位TLAID、32位NLAID、16位SLAID和64位主機接口ID；分別用于標識分級結構中自頂向底排列的頂級聚合體〔TLA，TopLevelAggregator〕、下級聚合體〔NLA，NextLevelAggregator〕、位置級聚合體〔SLA，SiteLevelAggregator〕和主機接口。SXTU-INC-YWIPv6的地址配置

IPv6繼承了IPv4的這種自動配置〔DHCP〕效勞，并將其稱為全狀態自動配置。除了全狀態自動配置，IPv6還采用了一種被稱為無狀態自動配置的效勞。在無狀態自動配置過程中，主機首先通過將它的網卡MAC地址附加在鏈接本地地址前綴1111111010之后，產生一個鏈接本地單點播送地址〔IEEE已經將網卡MAC地址由48位改為了64位，假設主機采用的網卡的MAC地址仍是48位，那么IPv6網卡驅動程序會根據IEEE的一個公式將48位MAC地址轉換為64位MAC地址〕。接著主機向該地址發出一個被稱為鄰居探測〔NeighborDiscovery〕的請求，以驗證地址的惟一性。如果請求沒有得到響應，那么說明主機自我設置的鏈接本地單點播送地址是惟一的；否那么，主機將使用一個隨機產生的接口ID組成一個新的鏈接本地單點播送地址。然后，以該地址為源地址，主機向本地鏈接中所有路由器多點播送一個被稱為路由器請求〔RouterSolicitation〕的數據包，路由器以一個數據包，包含一個可聚合全局單點播送地址前綴和其它相關配置信息的路由器公告來響應該請求。主機用它從路由器得到的全局地址前綴加上自己的接口ID，自動配置全局地址，然后就可以與Internet中的其它主機通信了。SXTU-INC-YWIPv6InternetIPv4孤島IPv4孤島IPv6孤島IPv6孤島IPv6孤島IPv4InternetIPv6部署的三個階段IPv4Internet協議轉換IPv6孤島IPv6孤島IPv6InternetIPv4-IPv6的過渡技術SXTU-INC-YWPhysical/DataLinkIPv6IPv4TCP/UDPv6IPv6Applications0x86dd0x0800TCP/UDPv4IPv4Applications雙棧技術—IPv6過渡技術1SXTU-INC-YW……IPv4網IPv4網IPv4網IPv4網IPv6網IPv6網IPv6網IPv6網IPv6UserIPv6UserIPv6UserIPv6UserIPv4UserIPv4UserIPv4UserIPv4User雙棧技術—IPv6過渡技術1SXTU-INC-YW隧道——IPv6過渡技術2手動配置隧道(Configuredtunnel)IPoverIP(v6overv4,v4overv6,v4overv4,v6overv6)GRE(GenericRoutingEncapsulation)MPLSVPN自動隧道(AutomaticTunnel)將IPv4地址嵌入在IPv6地址中，利用這個IPv4地址來決定隧道的源地址和目的地址6to4,6over4,ISATAP,Teredo等MPLSVPN隧道代理(TunnelBroker)SXTU-INC-YWIPv4網IPv6網IPv6網IPv6UserIPv6User隧道將IPv6包封裝為IPv4包將封裝后的解封裝,復原為IPv6包必須運行雙棧的方式V6OverV4—最常用的隧道技術SXTU-INC-YW