7章网络工程系统集成

第7章网络工程系统集成7.1网络工程系统集成概述7.1.1基本概况1.网络工程系统集成的基本概念网络工程系统集成是在信息系统工程方法的指导下，以用户的网络应用需求和投资规模为出发点，综合应用计算机技术和网络通信技术，合理选择网络设备、系统软件、应用软件等产品，系统地集成在一起，使集成后的网络系统具有良好的性能价格比，能够满足用户的实际需要，成为稳定可靠的计算机网络系统。2.网络工程程系统集集成的发发展阶段段(1)第一代网网络：面面向终端端的单主主机互连连系统（（20世纪50年代初期期～60年代中期期）(2)第二代网网络：多多主机终终端互连连系统（（20世纪60年代中期期～70年代中期期）(3)第三代网网络：开开放式和和标准化化的网络络系统（（20世纪80年代～90年代）(4)第四代网网络（20世纪90年代后期期至今））第四代网网络的特特点是网网络化、、综合化化、高速速化及计计算机协协同处理理能力。。3.网络系统统集成的的内容(1)网络硬件件集成。。包括通信信子网的的硬件系系统集成成和资源源子网的的硬件集集成。(2)网络软件件的集成成。(3)数据和信信息的集集成。(4)技术与管管理的集集成。(5)个人与组组织机构构的集成成。4.网络系统统集成涵涵盖的范范围(1)传输网络络的选择择。(2)服务质量量（QoS）。(3)服务模式式。(4)网络管理理与安全全。网络安全全性、系系统安全全性、用用户安全全性、应应用程序序安全性性、数据据安全性性。7.1..2网络系统统集成的的过程（1）需求分分析和网网络系统统规划（2）投标和和合同的的的签署署（3）逻辑网网络设计计（4）物理网网络设计计（5）分包商商的管理理及布线线工程（6）设备的的订购和和安装调调试（7）服务器器的安装装和配置置（8）网络系系统测试试（9）网络安安全与网网络管理理（10）网络系系统验收收（11）培训与与系统维维护7.2局域网与与系统集集成7.2..1局域网的的定义与与特点局域网是是在一个个较小的的范围(一个办公公室、一一幢楼、、一家工工厂等)内，利用用通信线线路将各各种计算算机及外外设连接接起来，，以实现现数据通通信和资资源共享享的通信信网络。。特点：(1)局域网覆覆盖有限限的地理理范围，，通常在在10km内。(2)局域网具具有数据据传输速速率高(通常在10Mb/s~~100Mb//s之间)、误码率率低(通常在10-8～10-11之间)的特点，，而且具具有较短短的延时时。(3)局域网可可以使用用多种传传输介质质来连接接，包括括双绞线线、同轴轴电缆、、光缆等等。(4)局域网通通常由一一个单位位自行建建立，易易于管理理和维护护。7.2..2局域网介介质访问问控制方方法(1)带有冲突突检测的的载波侦侦听多路路访问(CSMA／CD)方法适合于总总线型局局域网，，原理是是：“先先听后发发，边听听边发，，冲突停停止，随随机延迟迟后重发发”。缺缺点是发发送的延延时不确确定，当当网络负负载很重重时，冲冲突会增增多，降降低网络络效率。。(2)令牌总线线(TokenBus))方法TokenBus是在总线线型局域域网中建建立一个个逻辑环环，环中中的每个个结点都都有上一一结点地地址(PS))与下一结结点地址址(NS))。令牌按按照环中中结点的的位置依依次循环环传递。。(3)令牌环(TokenRing)方法TokenRing适用于环环型局域域网，是是一个物物理环结结构，令令牌总是是沿着物物理环中中结点的的排列顺顺序依次次传递的的。7.2..3虚拟局域域网络（（VLAN）VLAN是英文VirtualLocalAreaNetwork的缩写，，即虚拟拟局域网网。是一一种将局局域网设设备从逻逻辑上划划分成若若干组，，从而实实现虚拟拟工作组组的数据据交换技技术。优点：能能够控制制广播风风暴。能能够提高高网络的的整体安安全性。。便于网网络管理理。有较较好的灵灵活性。。。原理：图7-1VLAN示意图1图7-2VLAN示意图2图7-3VLAN的汇聚链接图7-4VLAN间路由7.3路由技术术与系统统集成7.3..1路由器概概述路由器是是一种连连接多个个网络或或网段的的网络设设备，工工作在网网络层，，在不同同的网络络间存储储并转发发分组，，根据信信息包的的地址将将信息包包发送到到目的地地，必要要时进行行网络层层上的协协议转换换，从而而构成一一个更大大的网络络。路由由器之所所以能在在不同网网络之间间起到““翻译””的作用用，是因因为它不不再是一一个纯硬硬件设备备，而是是具有相相当丰富富路由协协议的软软、硬结结构设备备，如RIP协议、OSPF协议、EIGRP、IPV6协议等。。这些路路由协议议就是用用来实现现不同网网段或网网络之间间的相互互“理解解”。优点是：：各互联联子网仍仍保持各各自独立立，每个个子网可可以采用用不同的的拓扑结结构、传传输介质质和网络络协议，，网络结结构层次次分明，，还有的的路由器器具有VLAN管理功能能。通过过路由器器与互联联网相连连，则可可完全屏屏蔽公司司内部网网络，起起到一个个防火墙墙的作用用，因此此使用路路由器上上网还可可确保内内部网的的安全。。7.3..2路由器的的主要功功能（1）在网际际间接收收结点发发来的数数据包，，然后根根据数据据包中的的源地址址和目的的地址，，对照自自己缓存存中的路路由表，，把数据据包直接接转发到到目的结结点。（2）为网际际间通信信选择最最合理的的路由。。（3）拆分和和包装数数据包。。（4）不同协协议网络络之间的的连接。。（5）防火墙墙功能。。7.3..3路由器和和交换机机的区别别（1）工作层层次不同同。交换换机是作作在数据据链路层层，路由由器工作作在网络络层。（2）数据转转发所依依据的对对象不同同。交换换机是利利用MAC地址来确确定转发发数据的的目的地地址。而而路由器器则是利利用IP地址来确确定数据据转发的的地址。。（3）传统的的交换机机只能分分割冲突突域，不不能分割割广播域域；而路路由器可可以分割割广播域域。（4）路由器器提供了了防火墙墙的服务务，它仅仅仅转发发特定地地址的数数据包，，不传送送不支持持路由协协议的数数据包传传送和未未知目标标网络数数据包的的传送，，从而可可以防止止广播风风暴。7.3..4路由器的的工作原原理图7-5路由器连连接两个个网段示示意图图7-6路由器连连接四个网段示示意图7.3..5主要路由由协议路由协议议是路由由器软件件中重要要的组成成部分。。典型的的路由选选择方式式分为静静态路由由和动态态路由。。静态路路由是在在路由器器中设置置的固定定的路由由表，除除非网络络管理员员干预，，否则静静态路由由不会发发生变化化。动态态路由是是网络中中的路由由器之间间相互通通信，传传递路由由信息，，利用收收到的路路由信息息更新路路由器表表的过程程，能实实时地适适应网络络结构的的变化。。根据是是否在一一个自治治域（AS）内部使使用，动动态路由由协议分分为内部部网关协协议（IGP）和外部部网关协协议（EGP）。这里里的自治治域指一一个具有有统一管管理机构构、统一一路由策策略的网网络。自自治域内内部采用用的路由由选择协协议称为为内部网网关协议议，常用用的有RIP、OSPF；外部网网关协议议主要用用于多个个自治域域之间的的路由选选择，常常用的是是BGP和BGP--4。7.3..6典型的路路由配置置1.静态路典典型配置置图7-7静态路由由配置组组网图2.RIP版本典型型配置图7-8配置RIP版本3.OSPF基本功能能典型配配置图7-9OSPF基本配置置组网图图4.BGP基本功能能典型配配置图7-10BGP基本配置置组网图图设备接口IP地址设备接口IP地址SwitchAVlan-int1008.1.1.1/8SwitchDVlan-int4009.1.1.2/24

Vlan-int200200.1.1.2/24

Vlan-int5009.1.2.2/24SwitchBVlan-int4009.1.1.1/24SwitchCVlan-int5009.1.2.1/24

Vlan-int200200.1.1.1/24

Vlan-int3009.1.3.2/24

Vlan-int3009.1.3.1/24

7.4服务器技技术与系统集成成7.4..1服务器概概述服务器作作为网络络的结点点，存储储、处理理网络上上80％的数据据、信息息，因此此也被称称为网络络的灵魂魂。服务务器是网网络环境境中的高高性能计计算机，，它侦听听网络上上其它计计算机(客户机)提交的服服务请求求，并提提供相应应的服务务。为此此，服务务器必须须具有承承担服务务并且保保障服务务质量的的能力。。服务器主主要的硬硬件构成成包含如如下几个个主要部部分:中央处理理器、内内存、芯芯片组、、I/O总线、I/O设备、电电源、机机箱等。。这也成成了我们们选购一一台服务务器时所所主要关关注的指指标。图7-10BGP基本配置置组网图图7.4..2服务器CPU技术指标标：处理理器主频频（Hz），处理理器缓存存，处理理器内核核处理器数数量：标标配处理理器数量量，最大大处理器器数量图7-10BGP基本配置置组网图图7.4..3服务器内内存内存类型型：SDRAM，DDR，DDR2内存技术术：ECC，Chipkill，Register，FB-DIMM内存容量量：标准准内存容容量，最最大内存存容量图7-11SDRAM内存图7-12DDR内存图7-13DDR2内存7.4..4服务器硬硬盘特点：速度快，，可靠性性高，多多使用SCSI接口，支支持热插插拔技术指标标：主轴转速速，内部部传输率率，单碟碟容量，，平均寻寻道时间间，缓存存7.4..5独立磁盘盘冗余阵阵列（RAID）表格7-1RAID形式比较较RAID级别RAID0RAID1RAID3RAID5RAID10别名条带镜像专有奇偶位条带分布奇偶位条带镜像阵列条带容错性没有有有有有冗余类型没有复制奇偶校验奇偶校验复制热备盘选项没有有有有有读性能高低高高中间随机写性能高低最低低中间连续写性能高低低低中间需要的磁盘数一个或多个只需2个或2×N个三个或更多三个或更多只需4个或4×N个可用容量总的磁盘容量只能用磁盘容量的50%（n-1）/n的磁盘容量。其中n为磁盘数（n-1）/n的总磁盘容量。其中n为磁盘数磁盘容量的50%典型应用无故障的迅速读写，要求安全性不高，如图形工作站等随机数据写入，要求安全性高，如服务器、数据库存储领域连续数据传输，要求安全性高，如视频编辑，大型数据库等随机数据传输，要求安全性高，如金融，数据库，存储等要求数据量大，安全性高，如银行，金融等领域表格7-1RAID形式比较较1.RAID0图7-14RAID0示意图2.RAID1图7-15RAID1示意图3.RAID10图7-16RAID10示意图4.RAID5图7-17RAID5示意图7.4..6网络操作作系统Windows类Netware类UnixLinux7.4..7服务器集集群技术术1.集群基本本概况(1)集群系统统集群（Cluster）技术是是将一组组相互独独立的计计算机通通过高速速的通信信网络组组成一个个单一的的计算机机系统，，并以单单一系统统的模式式加以管管理。(2)负载均衡衡网络负载载均衡允允许用户户的请求求传播到到多台服服务器上上（这些些服务器器对外只只须提供供一个IP地址或域域名），，即可以以使用群群组中的的多台服服务器共共同分担担对外的的网络请请求服务务。(3)热备和容容错热备系统统监控服服务器的的CPU，是硬件件级的监监控；而而容错系系统监控控服务器器的应用用，实行行软件加加硬件级级的监控控。Linux2.集群工作作原理Linux图7-18典型的两两结点的的集群系系统配置置图7-19IP地址转换换示意图图7.5IPv6技术与系系统集成成7.5..1IPv6技术概述述与IPv4相比，IPv6具有以下下几个优优势：（1）IPv6具有更大大的地址址空间。。（2）IPv6使用更小小的路由由表。（3）IPv6增加了增增强的组组播（Multicast）支持以以及对流流的控制制（FlowControl）。（4）IPv6加入了对对自动配配置（AutoConfiguration）的支持持。（5）IPv6具有更高高的安全全性。（6）允许扩扩充。（7）更好的的头部格格式。7.5..2IPv6地址1.IPv6地址的表表示方式式(1)文本表示示法X：X：X：X：X：X：X：X每一个X代表4位的16进制数。。(2)压缩表示示法：：标识识一组或或多组16进制的0，没有必必要写出出前导的的。1080:0::0:0:8::800:200C::417A＝1080::8:800:200C:417A0:0::0:0:0::0:0:1＝::1(3)IPv6和IPv4混合表示示法X：X：X：X：X：X：d.d..d.dX代表16进制数，，d代表10进制。(4)地址前缀缀表示法法IPv6地址/前缀长度度7.5..3IPv4到IPv6过渡技术术(1)双协议栈栈技术路由器和和主机同同时运行行IPv4和IPv6两套协议议栈，主主机使用用IPv4协议与IPv4站点进行行通信，，使用IPv6协议与IPv6站点通信信，路由由器对IPv4和IPv6路由信息息，按照照各自的的路由协协议进行行计算，，并维护护不同的的路由表表。(2)隧道技术术隧道技术术利用现现有的网网络基础础设备，，利用隧隧道在IPv4结点和IPv6结点之间间传递数数据。它它将IPv6数据封装装在IPv4包中，在在IPv4网络中传传输，IPv4的源地址址和目标标地址对对应隧道道的入口口地址和和出口地地址，IPv6数据在隧隧道出口口处被取取出转发发目标结结点。这这是IPv4过渡到IPv6初期最普普遍采用用的技术术。(3)协议转换换技术协议转换换技术NAT--PT((NetworkAddressTranslation-ProtocolTranslation))是一种附附带地址址转换器器的网络络地址转转换器。。协议转转换技术术最大优优点是IPv6和IPv4结点不需需要进行行改造，，原有IPv4协议不加加改动就就能与IPv6协议通信信。7.5..4IPv6管理典型型配置1.基础配置置应用要求求：Host、SwitchA和SwitchB通过以太太网端口口直接相相连，将将以太网网端口分分别加入入相应的