计算机网络实验 理论课资料

1、,计算机网络实验 哈尔滨工程大学 计算机科学与技术学院 2013年6月3日,0 计算机网络实验概述,第1章 计算机网络传输介质 第2章 计算机网络设备 第3章 计算机网络服务器相关技术 第4章 网络操作系统 第5章 信息安全相关实验 参考网站：中国IT认证实验室技术专题 ,1.1 计算机网络基本知识 1.2 同轴电缆 1.3 双绞线 1.4 光纤 1.5 无线,第1章 计算机网络通信介质,1.1 计算机网络基本知识 1. 网络基本概念 2.构成局域网的基本构件 a . 什么是计算机网络 b.网络的功能 c. 网络协议 定义与功能简单定义：是指相互互联接的其目的在于实现资源共享的独立自主计算机的

2、集合。 严格定义：凡将地理位置不同、并具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来，以功能完善的网络软件实现网络中资源共享的系统，称为计算机网络系统。 实 质：计算机网络是通信技术与计算机技术相结合的产物,b. 网络的功能： 通过网络，您可以和其他连到网络上的用户一起共享网络资源，如磁盘上的文件及打印机、调制解调器等，也可以和他们互相交换数据信息。 核心问题，即其主要目的： 实现资源共享。 资源：指包括数据（信息、文件）、打印机、绘图仪、扫描仪等。,常见网络协议 IPX/SPX IPX/SPX是Novell Netware客户机使用的一种网络协议，用它可与Netware服务器连接。

3、NetBEUI NetBEUI它不能在网络之间进行路由选择，因此只能限于小型局域网内使用，不能单独使用它来构建由多个局域网组成的大型网络。,TCP/IP “传输控制协议/网际协议”的简称 Internet上的计算机使用的是TCP/IP协议。,2.构成局域网的基本构件 计算机 传输媒体; 网络适配器; 网络连接设备; 网络操作系统。,计算机网络传输介质,传输介质又称传输媒体，是传输信息的载体，亦即将信息从一个节点向另一个节点传送的连接线路实体。 本章将介绍： 1.2 同轴电缆 1.3 双绞线 1.4 光纤 1.5 无线,1.2同轴电缆（Coaxial Cable）,1 结 构: 中央是一根铜线，

4、外面包有绝缘层。同轴电缆由内部导体环绕绝缘层以及绝缘层外的金属屏蔽网和最外层的护套组成 2 分 类 细同轴电缆： RG-58/u or c/u 50欧姆阻抗特性 基带同轴 粗同轴电缆 RG-8/ or RG-11 50欧姆阻抗特性 CATV 电缆 RG-59u 75欧姆阻抗特性 宽带同轴 RG-62/u 93欧姆阻抗特性,A 网络标准 10base 2 802.3 10Mbps 最大传输距离180米 直径0.18英寸（0.55cm） B 连通性 适用于点到点及多点连接，可以使用物理层中继器扩大传输距离。 C连接接口 BNC T 型连接头 50欧端子 D.抗干扰特性 依靠外层屏蔽网抗电磁干扰，高

5、频时同轴优于双绞线，低频时双绞线由于同轴。,3.细同轴电缆,E.最大连接范围 180*5 =900m 4级中继 连接5段 F.组网特点 物理总线型 ,共享信道,故障点较多，单点故障会造成全网瘫痪，速度10Mbps ,实现简单，扩展时影响全网。 4 粗同轴电缆 A 标准 802.3 10base-5 50欧 10Mbps 基带传输 500m R=0.4英寸=1.22cm B 连通性 同细 C 连接接口 AUI接口 粗缆收发器及电缆 50欧端子 D.抗干扰性能 同细 E. 最大连接范围 4级中继 连接5段 2500m F.组网特点 同细,（续细同轴 ）,4 基带传输与宽带传输,（1）基带传输 计算

6、机中， 二进制序列最方便的表示方法是方波信号， 0，1分别用高低电平表示，人们方波固有的频率称为基带；方波电信号称为基带信号；把在信道上直接传输数据的基带信号的方式称为基带传输方式。 编码方式：同轴使用曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。 基带传输特点：基带信号容易畸变，原因：电磁干扰，线路总的电感电容影响，因此传输距离短。10 Base-2 10base 5 (2) 频带传输 先把数字信号调制成模拟信号再传输，接收端解调还原成数字信号。,（3）宽带传输,宽带系统分为多个模拟信道，eg:CATV, 频带0-450Mhz, 划分成多个6M的频带，每个电视频道信号6Mhz, 每个电视频道占用不同的频带

7、 。 实质：频分复用。宽带信号是将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。 传输特点：模拟信号衰减小，传输距离可达几十公里。 数字信道与模拟信道（信号）； 基带传输与宽带传输的区别： 单路与信道复用 编码解码与调制解调 传输距离不同,双绞线(TP:Twisted Pairwire)是布线工程中最常用的一种传输介质,双绞线是由相互按一定扭距绞合在一起的类似于电话线的传输媒体，每根线加绝缘层并有色标来标记. 结构如图： 技术参数： 最大长度100米 国际标准规定的5类双绞线的频率带宽是100MHz 连接接口:,1.3双绞线(TP:Twisted Pair wire),（1）按是否屏蔽分为UTP

8、(unshielded Twisted pair) 、STP(多对一起屏蔽) 和SCTP（单对屏蔽） （2）按传输特性和质量分 （由EIA国际电气工业协会定义为6类）,1.3.1双绞线分类,发布时间:CAT5标准 1995年10发布 ;CAT5e 标准2000年1.27发布;CAT6 标准 2002年6.20发布 网络需求增长与网络技术发展的关系?,双绞线分类与应用一览表,1. 色标定义 线对 1 2 3 4 颜色 白蓝/蓝 白橙/橙 白绿/绿 白棕/棕 2 配线线序 (认识双绞线制作RJ45) (1) RJ45 接口配线线序(两个标准) T568A-绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕 T

9、568B-橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕 (2) 网卡插脚定义,1.3.2 线对色标定义与配线方法,3双绞线常见用法及RJ45线序,（1）computer to computer 双机直连线 双绞线一端568A to 568B T568A-绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕 T568B-橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕 1 线对号 2 4 3 (2) Computer to switch 两端使用相同线序。工程上多用T568B标准 (3)switch to switch HUB to HUB HUB to Switch 同computer to computer,4 双绞线网

10、络配线相关设备及工具（用户端）,4双绞线网络配线相关设备及工具（设备间）,机柜详图,1.3.3 100BASE-TX编码规则,两对线系统 一对发送 一对接收 全双工（Full Duplex） 4B-5B编码 编码效率80% 初始信号速率125Mbaud 码元速率 多级二进制编码 MLT-3 三个信号电平 一个（电平）码元一个比特 传输速率100Mbps=125*80%,1.3.4 1000Base-T编码规则,四对线系统(FD 每对线支持250Mbps 双向） 四级编码 （ 4个信号电平） -每个信号电平2bit(每个码元2bit) -每秒125Mbaud(同100Base-TX) -距离短（

11、25m最长距离）,1.3.5双绞线认证测试,1.测试指标说明 （1）接线图 Wire Map 在测试的前期工作中，测试的连接图表示出每条线缆的条布线与接线端口的连接实际状态。正确的线对为：，。 (2)直流环路电阻 Resistance 线缆每个线对的直流环路电阻在摄氏度环境下的最大值： 9.38欧姆MAX.Per 100m 20C (3)线缆链路长度 Length (m) 布线线缆链路的物理长度由测量到的信号在链路上的往返传播延迟导出。为保证长度测量的精度，进行此项测试前应对被测线缆进行值（额定传输速度）校核。（线缆中信号传播速度光速），通常，范围为69。 (4) 平均延时 Prop. Del

12、ay (ns) 延时差 Delay Skew (ns) 1m的平均延时约4.83ns. 1，2 和3，6线对长度不同导致延时差。 (5)特性阻抗 Impedance 特性阻抗指链路在规定工作频率范围内呈现的电阻。 综合布线用缆线为，链路特征阻抗与标准值之差。,（6）衰减 Attenuation(dB) 由于集肤效应，绝缘损耗、阻抗不匹配、连接电阻等因素，信号沿链路传输损失的能量称为衰减，表示为测试传输信号在每个线对两端间的传输损耗值及同一条电缆内所有线对中最差线对的衰减量相对于所允许的最大衰减值的差值。对一条布线链路来说，衰减量由下述各部分组成。 （）每个连接器对信号的衰减量； （）构成通道链

13、路方式的跳线或构成基本链路方式的设备接线对信号的衰减量； （）布线线缆对信号的衰减量。 不同类线缆在不同频率、不同链路方式情况下每条链路最大允许衰减值。 实际测试时，根据现场温度，对于类及类线缆和接插件构成的链路，温度变化摄氏度衰减量变化，线缆走向靠近金属表面时，衰减量增加，类以上修正得定。 （7）近端串扰损耗（） 一条链路中，处于线缆一侧的某发送线对对于同侧的其他相邻（接收）线对通过电磁感应所造成的信号耦合，即近端串扰。定义近端串扰值（）和导致该串扰的发送信号（参考值定为）之差值（）为近端串扰损耗。越大的值近端串扰损耗越大。近端串扰与线缆类别、连接方式、频率值有关。,指标说明6，7,*（8）

14、远方近端串扰损耗（） 与近端串扰损耗相对应，在一条链路的另外一端，发送信号的线对向其同侧其他相邻（接收）线对通过电磁感应耦合而造成的串扰，定义为远方近端串扰损耗。对一条链路来说，与可能是完全不同的值，测试需要分别进行。 *（9）相邻线对综合近端串扰（ ） 在对双绞线的一侧，个发送信号的线对向另一相邻接收线对产生串扰的总和近似为： 其中 、分别为线对、线对、线对的近端串扰值。 （10）近端串扰与衰减差（） 串扰衰减的定义为：在受相邻发信线对串扰的线对上其串扰损耗（）与本线对传输信号衰减值（）的差值（单位为），即 （）（）（） *（1）等效远端串扰损耗（） 它指远端串音损耗与线路传输衰减差。从链路

15、近端线缆的一个线对发送信号，该信号经过线路衰减，从链路远端干扰相邻接收线对，定义该远端串扰值为。是随链路长度（传输衰减）而变化的量。 定义： （为受串扰接收线对的传输衰减）,指标说明8-11,*（2）远端等效串扰总和（ ） 线缆远端受干扰的接收线对上所承受的相邻各线对对它的等效串扰总和限定值。 *（3）回波损耗（） 回波损耗由线缆特性阻抗和链路接插件偏离标准值导致功率反射引起。为输入信号幅度和由链路反射回来的信号幅度的差值，表列出回波损耗标准值。,指标说明12，13,2测试举例,HRBEU:605 Test Summary: PASS SITE: BMDL Cable ID: MDJ01 OP

16、ERATOR: LCG Date / Time: 11/29/2000 12:01:33pm NVP: 69.0% FAULT ANOMALY THRESHOLD: 15% Test Standard: 100BASE-TX FLUKE DSP-100 S/N: 7677028 Cable Type: UTP 100 Ohm Cat 5 HEADROOM: 23.5 dB Standards Version: 5.5 Software Version: 5.5 Wire Map PASS Result RJ45 PIN: 1 2 3 4 5 6 7 8 S | | | | | | | | RJ

17、45 PIN: 1 2 3 4 5 6 7 8 Pair 1,2 3,6 4,5 7,8 Impedance (ohms), Limit 80-120 106 108 Length (m), Limit 100.0 31.0 30.4 Prop. Delay (ns) 150 147 Delay Skew (ns) 3 0 Resistance (ohms) 5.6 5.5 Attenuation(dB) 2.4 2.4 Limit (dB) 10.0 10.0 Margin (dB) 7.6 7.6 Frequency (MHz) 16.0 16.0 Pairs 1,2-3,6 1,2-4,

18、5 1,2-7,8 3,6-4,5 3,6-7,8 4,5-7,8 NEXT(dB) 46.6 Limit (dB) 23.1 Margin (dB) 23.5 Frequency (MHz) 73.0 ACR(dB) 44.2 Limit (dB) 20.6 Margin (dB) 23.6 Frequency (MHz) 73.0,1.4.光纤:（Fiber Optics） 通称光缆，主要用于各种高速局域网络中。这种媒体具有很大的带宽。光缆是由许多细如发丝的塑胶或玻璃纤维外加绝缘护套组成，光束在玻璃纤维内传输，防磁防电，传输稳定，质量高，适于高速网络和骨干网。光纤与电导体构成的传输媒体最基

19、本的差别是，它的传输信息是光束，而非电气信号。因此，光纤传输的信号不受电磁的干扰。 结构:,1.物理特性 原材料：sio2 玻璃纤维 塑料纤维 结构：纤芯 包层+保护层 2.传输原理 光学全反射原理。纤芯折射率大于包层。 可传输 1014-1015HZ光波信号。带宽潜力巨大。 常用光源：发光二极管 LED(light-emitting-diode) 注入型激光二极管ILD(Injection-laser-Diode) 常用波长区：850 nm 1300nm 1500nm三个波长区 光电信号转换：光纤收发器、光纤模块 3. 光纤分类 （1） 按纤芯直径 8.3m 芯、125m 外层、单模。常用

20、62.5m 芯、125m外层、多模。常用50m 芯、125m外层、 多模。100m 芯、140m外层、多模。 （2）按传输模式分 单模 多模,4光纤通信系统的主要优点有,(1)传输频带宽,通信容量大。(2)线路损耗低,传输距离远。(3)抗干扰能力强,应用范围广。(4)线径细,重量轻。(5)抗化学腐蚀能力强。(6)光纤制造资源丰富。,567,5以太网光纤应用标准一览表 6. 光纤布线配件 （1）尾纤、跳线 （2）光纤配线盒 （3）光纤耦合器 （4）收发器、模块 （5）工具、熔接机 (熔接视频) 7. 光线工程举例,标准 波长(nm) 最大距离(m) 最大衰减(62.5 /50um ) 10Bas

21、e-FL 850 2000 12.5/7.8 100Base-FX 1300 2000 11.0/6.3 1000Base-SX 850 220/550 2.38/3.56 1000Base-LX 1300 550/550 2.35/2.35 1310 5000 4.57(单模) 10GBase-L 1310 10Km 6.2(单模) 10GBase-LX4 1300 300/300 2.4/2.0(多模),光纤相关图片,光纤配线相关设备,熔接设备,千兆主干交换机,服务器,校园网,10Mbps UTP,100Mbps UTP （连接校园网）,1000Mbps Fiber,100Mbps UTP

22、,二级交换机,HUB,某大学网络结构图,1.5 无线媒体 上述三种传输媒体的有一个共同的缺点，那便是都需要一根线缆连接电脑，这在很多场合下是不方便的。无线媒体不使用电子或光学导体。大多数情况下地球的大气便是数据的物理性通路。从理论上讲，无线媒体最好应用于难以布线的场合或远程通信。 无线媒体有三种主要类型：无线电、微波及红外线。 无线电波可以穿透墙壁，也可以到达普通网络线缆无法到达的地方。,第2章计算机网络设备,2.1 网络适配器 2.2 集线器 2.3以太网交换机 2.4 路由器,2.1 网络适配器,1 网络适配器又称网卡或网络接口卡（NIC），英文名Network Interface Car

23、d。 网卡（英文简称NIC）作为局域网中最基本的部件之一，网卡（NIC） 插在计算机主板插槽中。网卡的工作原理就是整理计算机上发往网线上的数据并将数据分解为适当大小的数据包之后向网络上发送出去。 MAC地址: 对于网卡而言，每块网卡都有一个唯一的网络节点地址，它是网卡生产厂家在生产时烧入ROM中的，而且保证绝对不会重复。,2.类别： 按速度分：以太网网卡有10M、100M、10M/100M及千兆网卡。 服务器应该采用千兆以太网网卡，这种网卡多用于服务器与交换机之间的连接，以提高整体系统的响应速率。 而10M、100M和10M/100M网卡则属人们经常购买且常用的网络设备。 按接口分：双绞线、光

24、纤、同轴（粗细)、无线 网卡实物图,集线器（HUB）是对网络进行集中管理的最小单元，像树的主干一样，它是各分枝的汇集点。HUB是一个共享设备，其实质是一个多端口中继器，而中继器的主要功能是对接收到的信号进行再生放大，以扩大网络的传输距离。要点：工作层 实质 冲突域问题,2.2集线器,2.3以太网交换机,1.以太网交换机基本原理 交换机实质：多端口网桥。工作在数据链路层。 交换方式：以mac地址为基础，进行端口到端口的交换。为此需建立端口-mac地址表。工作时，交换机接受收据帧，获得帧头的目的mac地址，查映射表，得到正确的端口值，将数据发送到该端口。 2. 三种交换方式 Cut Though

25、Store and Forward Fragment free Cut Though 3. 以太网交换机分类 企业级（500点以上） 部门级（300点以下） 工作组级（100点以下）,续交换机基本原理图,三种帧转发方式 Cut Though Store and Forward Fragment free Cut Though 以太网帧结构,4.如何衡量交换机的性能？,局域网交换机是组成网络系统的核心设备。对用户而言，局域网交换机最主要的指标是端口的配置、数据交换能力、包交换速度等因素。因此，在选择交换机时要注意以下事项： （1）交换端口的数量； （2）交换端口的类型； （3）系统的扩充能力；

26、（4）主干线连接手段；千兆 （5）交换机总交换能力；Backbone 背板带宽 ，包交换能力 （6）是否需要路由选择能力；三层交换能力 （7）是否需要热切换能力； 多交换机之间是否支持冗余连接 （8）是否需要容错能力； 是否有冗余电源（9）能否与现有设备兼容，顺利衔接； （10）网络管理能力。,是一种网间连接设备，它最基本的任务是把数据从一个网络送到另一个网络，这样经过很多路由器的传递，数据就能正确地到达它的目的地。路由器是一种包交换设备，在Internet中的作用类似于邮局的作用。 1它的功能： (1)、网络接入； (2)、转发IP数据报、路由选择 (3)、其它第三层网络层功能：流控、访问控

27、制、数据加密、组播、计费、Qos 等,2.4路由器,2.路由器基本原理,(1)组成：路由引擎、转发引擎、 路由表、网络适配器、路由器端口。 (2) 逻辑结构：如右图 转发引擎负责接收、转发数据 路由引擎负责选择路由,3.路由器的分类,能力上：高、中、低端路由器 结构上：模块式、非模块式 位置上：核心路由、边缘（接入）路由 性能上：线速路由器、非线速路由器 4.路由器相关技术 (1) 路由器软件 （2）可编程 ASIC (3) 路由器接口 （4）路由协议 (5) 路由器队列管理机制 （6）MLPS 多协议标签交换技术 (7) 虚拟专用网技术VPN (8) QOS (9) 路由器安全技术,5. 路

28、由器配置管理,（1）端口介绍 LAN 接口 ：Ethernet 0 1 2 高速同步串口: serial 0 1 2 主要是用于连接目前应用非常广泛的DDN、帧中继、X.25、PSTN（模拟电话线路）等网络连接模式。在企业网之间有时也通过DDN或X.25等广域网连接技术进行专线连接。这种同步端口一般要求速率非常高，因为一般来说通过这种端口所连接的网络的两端都要求实时同步。如图所示为高速同步串口。 同步/异步串口 Console: 控制台端口 通过电缆与计算机串口连接，使用附件中的超级终端访问 （2）配置途径 A : console B: telnet +IP C:其他 比如配置文件上载 （3）

29、 配置例 使用 CCNALAB路由模拟器,第3章 计算机网络服务器相关硬件技术,3.1 网络服务器概述 3.2 服务器相关硬件技术 1.对称多处理器技术 2. NUMA 分布式内存存取技术 3. I20 ( Intellegent Input/output ) 智能I/O 4. Hot swap 热插拔 5. SCSI 6.RAID技术 7 数据存储技术及概念 8 数据备份技术 9 服务器集群技术,3.1 网络服务器概述,按应用角度分类 文件服务器 、 Database服务器、 Internet 通用服务器（web/FTP/DNS/EMAIL）、 应用服务器：C/s B/s结构 、 专用服务器

30、（VOD/net-meeting/Voice over IP) 按硬件体系结构分：基于CISC处理器的Intel架构的Pc Server 基于RISC架构处理器的服务器 eg:SPAEC系列 小型机系列服务器：IBM as/400、 RS6000 按应用规模分：入门级服务器、 工作组级、部门级、企业级服务器 由于承担任务的不同,服务器硬件技术与台式pC有较大的不同。 Eg :hp9000 介绍 （网页）,3.2 服务器相关硬件技术,1.对称多处理器技术 SMP(symmetric multi-processor) 技术在同一服务器上使用一组CPU, 各CPU之间共享内存子系统以及总线结构。系统

31、将任务队列对称地分布到多个CPU，大大提高整个系统的数据处理能力。系统对用户透明，用户不用直接管理多个CPU。e.g: HP 9000 Superdome 64个插槽(128个CPUs)。 cpu 数量与性能关系： 1 cpu =1.0 2cpu=1.7 4cpu=3.0 8cpu=5.0 2. NUMA 分布式内存存取技术 解决多CPU系统中对内存的访问问题 3. I20 ( Intellegent Input/output ) 智能I/O 服务器Cpu 不直接负责I/O , CPU能力得以从繁重的I/O任务释放出来。,续45,4. Hot swap 热插拔 (进一步了解 ：热插拔技术详解

32、网页) Disks / power /板卡/memory 5. SCSI SCSI( small computer system interface )技术用以解决系统内部数据吞吐问题，连接Disks , 磁带机等设备。 IDE接口特点：价格低廉，兼容性好，主板的BIOS能够支持，使用方便，传输速率现已达到66MB/S（还是慢！） 二者区别（1）速度上 （2）是否需要CPU参与 （3） 连接设备数量 IDE的工作方式需要CPU的全程参 与，SCSI接口则完全通过独立的高速的 SCSI卡来控制数据的读写操作。每个IDE 系统可有2个IDE通道，而SCSI可连接7-15 设备。,续SCSI接口标准

33、,常见SCSI接口标准 标准 速率 总线宽 支持设备数量 SCSI-I 5M 8 8 SCSI-2 10 8 8 Fastwide SCSI 20 16 16 Ultra-scsi 20 8 8 Ultra2-scsi 40/80 16 16 Ultra3-scsi 160 16 16,6.RAID技术,概述：RedundantArraysofIndependentDisks的简称，中文为廉价冗余磁盘阵列。在1987年由美国柏克莱大学提出RAID（RedundantArray ofInexpensiveDisks）理论，作为高性能的存储系统，巳经得到了越来越广泛的应用。RAID的级别从RAID

34、概念的提出到现在，巳经发展了多个级别，有明确标准级别分别是0、1、2、3、4、5等。但是最常用的是0、1、3、5四个级别。其他还有6、7、10、30、50等。RAID为使用者降低了成本、增加了执行效率，并提供了系统运行的稳定性。 下面主要介绍：RAID 0 RAID 1 RAID 3 RAID 5 RAID10 RAID30 RAID 50,RAID 0,RAID0：（Striped Disk Array without Fault Tolerance） (常用) 又称数据分块，即把数据分成若干相等大小的小块，并把它们写到阵列上不同的硬盘上，这种技术又称“Stripping”（即将数据条带化）

35、，这种把数据分布在多个盘上，在读写时是以并行的方式对各硬盘同时进行操作。从理论上讲，其容量和数据传输率是单个硬盘的N倍。N为构成RAID0的硬盘总数。当然，若阵列控制器有多个硬盘通道时，对多个通道上的硬盘进行RAID0操作，I/O性能会更高。因此常用于图象，视频等领域，RAID0I/O传输率较高，但平均故障时间MTTF只有单盘的N分之一，因此RAID0可靠性最差。,关键点: 条块化技术 读写速度提高 无容错,RAID1：RAID1-DiskMirroring(较常用) 又称镜像。即每个工作盘都有一个镜像盘，每次写数据时必须同时写入镜像盘，读数据时只从工作盘读出，一旦工作盘发生故障立即转入镜像盘

36、，从镜像盘中读出数据。当更换故障盘后，数据可以重构，恢复工作盘正确数据，这种阵列可靠性很高，但其有效容量减小到总容量一半以下，因此RAID1常用于对容错要求极严的应用场合，如财政、金融等领域。 RAID(0+1)：（Mirroring and Striping） 结合了RAID0和RAID1条块化读写的同时使用镜像操作。RAID(0+1)允许多个硬盘损坏，因为它完全使用硬盘来实现资料备余。如果有超过两个硬盘做RAID1，系统会自动实现RAID(0+1)。,RAID1,raid3,RAID3：（Striping with dedicated parity） 单盘容错并行传输。即采用Strippi

37、ng技术将数据分块，对这些块进行异或校验，校验数据写到最后一个硬盘上。它的特点是有一个盘为校验盘，数据以位或字节的方式存于各盘（分散记录在组内相同扇区的各个硬盘上）。当一个硬盘发生故障，除故障盘外，写操作将继续对数据盘和校验盘进行操作。而读操作是通过对剩余数据盘和校验盘的异或计算重构故障盘上应有的数据来进行的。RAID3的优点是并行I/O传输和单盘容错，具有很高可靠性。缺点：每次读写要牵动整个组，每次只能完成一次I/O。,RAID5：（Striping with distributed parity）(最常用) 是一种旋转奇偶校验独立存取的阵列方式，它与RAID3，RAID4不同的是没有固定的

38、校验盘，而是按某种规则把奇偶校验信息均匀地分布在阵列所属的硬盘上，所以在每块硬盘上，既有数据信息也有校验信息。这一改变解决了争用校验盘的问题，使得在同一组内并发进行多个写操作。所以RAID5即适用于大数据量的操作，也适用于各种事务处理，它是一种快速、大容量和容错分布合理的磁盘阵列。当有N块阵列盘时，用户空间为N-1块盘容量。,raid5,RAID3050+实现,新的级别：RAID 10 RAID 30 RAID 50分析：RAID3、RAID5中，在一块硬盘发生故障后，RAID组从ONLINE变为DEGRADED方式，但I/O读写不受影响，直到故障盘恢复。但如果DEGRADED状态下，又有第二

39、块盘故障，整个RAID组的数据将丢失。 实现 RAID阵列卡+驱动+配置,RAID比较,7 数据存储技术及概念,在数据高速增长和企业应用快速变化的今天，存储技术也在迅速发展以适应企业需求的变化。存储技术到达了有史以来最繁荣的时期，新的存储技术不断涌现，我们可以看到如下变化： 体系结构的多样化：DAS、SAN、NAS； 接口协议的多样化：IDE/ATA、SCSI、SSA、IP、iSCSI、FC、FCIP、iFCP、SATA、P1394； 存储介质的多样化: 磁盘、光盘、磁带、芯片（RAM/DRAM/SRAM/SDRAM）； 存储规模越来越大：大型磁盘阵列的磁盘数可扩展到数千个，超大型磁带库的磁带

40、数可达到数万盒; 设备体积越来越小：用于移动数字设备的微硬盘和芯片存储体积越来越小; I/O速度越来越快：例如，SSS(Solid State System，固态存储系统)数据I/O速度高达百万IOPS，容量达到了数百GB。,DAS,DAS的概念 DAS是数据存储领域产生最早、发展时间最长的数据存储方式，至今仍占有重要的地位。DAS（Direct Attached Storage，直接附加存储），或称之为SAS（Server-Attached Storage，服务器附加存储），它被定义为直接连接在各种服务器或客户端扩展接口下的数据存储方式。主机与硬盘或阵列是通过SCSI连接方式连接的。当服务器

41、读取数据的能力和CPU的数据处理能力随着科技进步提升时，数据的吞吐能力(Data I/O)已经证实成为一个系统性能的瓶颈。而且，随着这些系统的复杂性增高，管理和拥有这些系统的成本也大幅度攀升。,NAS,NAS的概念 （1） 网络存储服务器NAS（Network Attached Storage），是一个独立的专用数据存储服务器。 内嵌系统软件，可以提供 NFS、SMB/CIFS 文件共享。 （2）NAS是基于IP协议的文件级数据存储 支持现有的网络技术，比如以太网、FDDI等。实质是一个文件服务器。 （3）可以实现跨平台访问 通过局域网络、IP协议，用户可使用不同的OS平台。,SAN,SAN的

42、概念 SAN（Storage Area Network，存储区域网），被定义为一个共用的高速专用存储网络，存储设备集中在服务器的后端，SAN使用专用的高速光纤存储网络。架构一个真正的SAN，需要接专用的光纤存储交换机和集线器。存储区域网络是网络体系结构中一种相对新的概念，也是链接服务器和独立于工作网络的在线存储设备的网络。SAN 技术使用了光纤通道来取代DAS中的 SCSI 总线连接。 SAN网络以光纤存储交换机为中心连接存储设备、备份设备、服务器。存储设备连接在服务器的后方，以块(Block)的方式与外界通讯，文件系统依然存在服务器中。 使用专用通信协议。,8 数据备份技术,(1) 数据备份

43、有两种主要的类型：映像备份与逐文件备份。 映像备份 可在设备级上运行，以生成欲备份信息的映像备份。映像备份将开启整个卷，或在最低级别上驱动并运行。例如，硬驱的映像备份启始于驱动器的0 扇区、0 磁道，并顺序下移至内容结束。eg:Ghost. 优点：快速、可压缩。 缺点：不允许读取或存储个别文件 逐文件备份 逐文件备份通过进入文件系统，阅读文件结构，以及从一个介质到另一个介质复制文件，从而生成新文件结构。它可针对单独文件生成备份。 三种逐文件备份方式为：全面备份、增量备份、差分备份。,三种备份方式,A、全面备份： 全面系统备份将把所有文件、目录、用户信息、安全属性和系统/操作系统文件复制到备份设

44、备。B、增量备份 增量备份只复制上次备份后发生变化的文件。备份软件将检查文档位，以确定文件是否被修改，以及是否需要备份。如果文件的文档位表明为新文件或已修改，文件将被复制到备份设备，文档位将清除。 C、差量备份 差量备份也只复制文档位显示为新文件或已修改的文件，但不清除文档位。这意味着所有自上次全面备份后发生变化的文件，在各差量备份过程中，都将被复制。三种逐文件备份方式的图示如下：,备份技术续（介质与磁带备份技术）,(2)备份介质 磁介质（磁带、磁盘）、光介质、芯片（RAM/DRAM/SRAM/SDRAM）； (3)磁带备份技术,9 双机热备份与服务器集群技术,双机热备-系统级别上的高可靠性容

45、错方案 所谓双机热备，就是将核心服务器安装成互为备份的两台服务器，两台服务器共同完成关键应用系统。 当其中运行着的一台服务器出现故障无法启动时，另一台备份服务器会迅速自动接管对方任务（一般为几十秒左右），从而保证整个网络系统的正常运行！ 两种设计方式：主备方式、双主方式 两种实现方式：硬件实现、软件实现 关键问题：共享数据同步问题 相互存活检测 无缝切换问题 对外透明问题,集群技术,集群是这样一种技术：它包括至少将两个系统连接到一起，使两个服务器能够像一台机器那样工作或者看起来好像一台机器。例如，一个有n台服务器生成的web服务器集群系统，它对每个终端用户是透明的，而且看起来完全就像一个web

46、服务器。 采用集群系统通常是为了提高系统的稳定性和网络中心的数据处理能力及服务能力。 常用集群技双机热备软件 LifeKeeper集群软件：支持多点集群，镜像 联鼎LanderCluster集群软件：支持多点集群及双机；远程监控；支持Unix NEC ExpressCluster集群软件：支持多点集群；镜像；远程监控 RoseHA双机软件：双机热备、互备 PlusWell双机软件：支持双机、镜像 Microsoft cluster 网站推荐： ,双机热备例1-硬件实现,黑龙江*网升级改造示意图（2004.5） 关键技术解决: 双网卡容错 双FC容错 双交换机 双路由 活动目录安装 域名解析（）

47、 集群调试Microsoft Cluster SQL数据库 Ipconfig问题 详细内容见调试手稿,双机热备例2-软件实现,大庆某采油厂（2002.9-2003.9） 关键技术: 硬盘数据分区镜像 Steeleye Lifekeeper双机热备软件 双active oracle数据库,LifeKeeper软件介绍 美国SteelEye公司的LifeKeeper是一种支持多种软（WindowNT,Windows2000,多种Linux等）、硬件平台的高性能容错软件，最多可支持16台服务器集群。Lifekeeper软件源于美国NCR公司及著名的AT&T贝尔实验室。为企业、银行、政府等的信息服务，

48、商务服务，政务服务等提供高可用性解决方案。LifeKeeper属于高可用容错集群软件，运行于NT、Windows 2000、Linux和NCR Unix平台。同时支持纯软件镜像方式和共享磁盘阵列柜方式，并支持远程灾难实时复制备份恢复系统。使用户的服务器、操作系统、数据库系统以及关键的数据及应用程序保持7天24小时连续不间断，提供99.99%的高可用性。软件包括核心部分和一些针对不同应用的ARK。 LifeKeeper的关键特点不用增加任何额外硬件投资，纯软件方式实现双机容错，且对备机无硬件配置要求。可支持Notes、Exchange、SQLServer、Sybase、Informix、Orac

49、le、SAP等多种系统的应用层热恢复。是全球第一套基于NT操作系统的容错软件并同时支持LINUX平台。支持远程灾难备份。支持共享磁盘阵列柜和扩展镜像两种方式，给用户提供了选择上的灵活性，同时也能适应各种机型、网络结构、软件平台及应用系统。LifeKeeper在扩展镜像或共享磁盘阵列任意方式下，均能实现两台服务器各自运行不同应用且相互热备份，即实现双Active运转模式。,LifeKeeper软件介绍,使用共享磁盘阵列柜方式时，最多可以支持16个节点，远远大于其它类似系统所支持的2个节点数。 最大限度地保护用户端的应用连续性。用户的硬件资源(如网卡)，软件资源(如NT操作系统、数据库管理系统、数

50、据库应用系统、电子邮件系统等)均能处于LifeKeeper的保护之下，当这些被保护资源出现技术故障时，LifeKeeper可随时实施系统资源切换。如此，LifeKeeper真正实现了用户硬件或是软件资源发生故障时系统及应用层上的在线热切换。 LifeKeeper占用系统资源极少，不增加网络负荷，且不打扰任何具体应用系统的任何操作。 LifeKeeper真正实现无人值守，全自动地实现应用资源切换，且图形界面操作，简单方便。 自投入使用以来，已经历了大量交易高峰的实际考验，其执行效率很高且运行十分稳定可靠，全球市场占有率第一。,LifeKeeper软件介绍2,第4章 网络操作系统,4.1 操作系统

51、概述 4.2 Windows 2000环境下试验 1. 用户管理与资源访问权限分配（NTFS文件系统） 2. Internet information server(IIS) 3. DNS域名服务器配置管理 4. DHCP动态主机配置协议 5. 远程访问与路由配置管理 6.Microsoft Cluster集群配置 7.网络监视器 8.事件查看器 9.服务器安全策略管理,Windows 2003简介,Windows Server 2003 是继 Windows XP后又微软发布的又一个最新产品，起初的名称是W Server 2003， 2003年1月9日正式改名为Windows Server

52、2003，名称虽然又沿袭了Windows家族的习惯用法，但从其提供的各种内置服务以及重新设计的内核程序来说已经与2000/XP版有了本质的区别。 微软此次除了继承windows2000家族的所有版本以外，还添加了一个新的Windows 2003 Web Edition版，这个版本专门针对Web服务进行优化，并且与.Net技术紧密结合，提供了快速的开发、部署Web服务和应用程序的平台。增加了对Intel 安腾64位计算机的支持。四个32-Bit版本：Windows Server 2003 Web Edition Windows Server 2003 Standard Edition（对应 Windows