第2章中小型网络系统总体规划与设计

2.1 基于网络的信息系统基本结构¶

网络管理系统	网络应用系统		网络安全系统
	网络数据库管理系统	网络软件开发工具
	网络操作系统
	网络系统
	网络运行环境

图 2-1 基于网络的信息系统的结构

2.2 划分网络系统组件工程阶段¶

2.3 网络需求调研与系统设计原则¶

A 网络用户调查与网络工程需求分析¶

4. 网络需求详细分析

网络总体需求分析
结构化布线需求分析
网络可用性与可靠性分析
网络安全性需求分析
网络工程造价估算

B 网络总体设计基本方法¶

网络结构与拓扑构型设计方法¶

核心网络的结构设计

两种方案都采用链路冗余的方法
（a）成本更高，
（b）分担了核心路由器的带宽，会形成带宽瓶颈，存在单点故障的潜在危机，可靠性变低

汇聚层网络与接入层网络的结构设计

为了增加端口密度，可采用多个并行的GE/10GE交换机堆叠的方式（下图右）。

【整个网络架构，多台设备】不同层次之间的上联与下联带宽之比为 1:20，同层次之间的上联与下联带宽之比为 1:1

【单台设备】上联端口带宽是交换机所有端口带宽的总和

一台接入层交换机具有16个10/100Mbps全双工下联端口，它的上联端口带宽至少应为（）。

A、0.8Gbps
B、1.6Gbps
C、2.4Gbps
D、3.2Gbps

参考解析：

全双工端口带宽的计算方法是：端口数×端口速率×2。本题中交换机的全双工端口总带宽为16×100×2=3.2(Gbps)。因上联端口带宽是交换机的所有端口带宽的总和，故选择D选项。

C 网络关键设备选型¶

C-2 路由器选型的依据¶

路由器的关键技术指标

吞吐量：指路由器的包转发能力。包转发能力与端口的数量和速率、包长度、包类型有关。
背板能力：决定了路由器的吞吐量。高性能路由器用交换式结构，传功路由器用共享背板的结构。
延时与延时抖动
丢包率：衡量超负荷工作时的性能指标
突发处理能力：常以最小间隔发送数据包而不引起丢失的最大发送速率来衡量突发处理能力
服务质量：表现在队列管理机制、端口硬件队列管理和支持QoS协议上。
- 队列管理机制：路由器的队列调度算法与拥塞管理机制

典型的中高端路由器的可靠性与可用性指标应该达到以下几点。

无故障连续工作时间(MTBF)大于 10 万小时,且系统故障恢复时间小于 30 min。
系统具有自动保护切换功能,主备用切换时间小于 50 ms。
SDH 与 ATM 接口自动保护切换功能,切换时间小于 50 ms。
路由器系统内部不存在单故障点。
主处理器、主存储器、交换矩阵、电源、总线管理器与网络管理接口等主要部件需要有热拔插冗余备份,线卡要求有备份,并提供远程测试诊断能力。

C-3 交换机的类别与主要技术指标¶

交换机的主要技术指标

全双工端口带宽

\[ 全双工端口带宽=端口数 \times 端口速率 \times 2 \]
ff

一台交换机的背板带宽为24Gbps，具有N个10/100Mbps电端口和若干个1000Mbps光端口，如果所有的端口都工作在全双工状态，那么该交换机的端口数最多为（）。

全双工端口带宽的计算方法是：端口数×端口速率×2，即（24000 48x100x2) /2/1000=7.2。由于该交换机的背板带宽应该大于该交换机所有端口的带宽，所以实际上它的交换总带宽应小于24Gbps，即端口数最多为7。

D 网络服务器选型¶

D-1 网络服务器的分类¶

1. 按照应用领域分类

应用服务器：基于 B/S 工作模式
- 将网络应用建立在Web服务的基础上
- 采用三层架构，应用服务器采用中间件与通用数据库接口技术，客户计算机利用Web浏览器访问应用服务器，应用服务器后端连接的是数据服务器。

3. 按照主机硬件分类

基于复杂指令集（CISC）处理器的Intel结构（IA）的PC服务器
基于精简指令集（RISC）结构处理器的服务器，操作系统通常用UNIX
小型服务器

4. 服务器采用的相关技术

热插拔技术实现用户在不断电的情况下进行故障硬盘、板卡等部件的更换，但不能更换主背板（主板）。
集群（cluster）技术通过高速线路连接多台独立计算机，组成共享存储的服务器系统，以提高数据处理能力。它具备故障转移功能：当一台主机故障时，其程序会自动转移到其他主机上运行。
高性能存储与智能I/O技术磁盘容量和存取I/O速度又是评价高性能存储技术的主要指标。
- 独立磁盘冗余阵列（Redundant Array of Independent Disk, RAID），将若干个硬盘驱动器组成一个整体，可以提高容量但不能提高容错率。
对称多处理（Symmetric Multi-Processing，SMP）技术多CPU结构的服务器中的均衡负载
非一致内存访问（Non-Uniform Memory Access，NUMA）技术将集群技术与对称多处理器技术结合起来应用

Warning

集群系统中一台主机出现故障时不会影响系统的性能。×

集群系统中一台主机出现故障时不会影响系统的正常服务√

D-2 网络服务器性能¶

磁盘存储性能：磁盘存储容量与I/O服务速度是重要指标
运算处理能力
系统高可用性：

\[ 系统高可用性 = \frac{MTBF}{MTBF+MTBR} \]

99.9%：停机时间 \(\le 8.8h\) 99.99%：停机时间 \(\le 53min\) 99.999%：停机时间 \(\le 5min\)
发

第2章 中小型网络系统总体规划与设计