7章网络工程系统集成

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,网络通信与综合布线技术,综合布线技术与网络工程,网络通信与综合布线技术,综合布线技术与网络工程,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,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10-810-11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(CSMACD)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Virtual Local AreaNetwork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7-10 BGP基本配,置,置组网,图,图,设备,接口,IP地址,设备,接口,IP地址,Switch A,Vlan-int100,8.1.1.1/8,Switch D,Vlan-int400,9.1.1.2/24,Vlan-int200,200.1.1.2/24,Vlan-int500,9.1.2.2/24,Switch B,Vlan-int400,9.1.1.1/24,Switch C,Vlan-int500,9.1.2.1/24,Vlan-int200,200.1.1.1/24,Vlan-int300,9.1.3.2/24,Vlan-int300,9.1.3.1/24,7.4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7-10 BGP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7-10 BGP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7-11 SDRAM内存,图7-12 DDR内存,图7-13 DDR2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,RAID 0,RAID 1,RAID 3,RAID 5,RAID 10,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7-14 RAID0示意图,2.RAID1,图7-15 RAID1示意图,3.RAID10,图7-16 RAID10示意图,4.RAID5,图7-17 RAID5示意图,7.4,.,.6网络操,作,作系统,Windows类,Netware类,Unix,Linux,7.4,.,.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。,Linux,2.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7-19 IP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（Flow Control）。,（4）IPv6加入了,对,对自动,配,配置（Auto Configuration）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,:,:417A1080:8:800:200C:417A,0:0,:,: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.d,X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,(,(NetworkAddress Translation -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,的VLAN中，并,在,在VLAN接口上,配,配置IPv6地址，,验,验证设,备,备之间,的,的互通,性,性。,SwitchA的VLAN接口2的全球,单,单播地,址,址为3001:1/64，VLAN接口1的全球,单,单播地,址,址为2001:1/64。,SwitchB的VLAN接口2的全球,单,单播地,址,址为3001:2/64，有可,以,以到Host的路由,。,。,Host上安装,了,了IPv6，根据IPv6邻居发,现,现协议,自,自动配,置,置IPv6地址。,图7-21 IPv6基础配,置,置组网,示,示意图,2.IPv6手动隧,道,道典型,配,配置,应用要,求,求：,两个IPv6网络分,别,别通过SwitchA和SwitchB与IPv4网络连,接,接，要,求,求在SwitchA和SwitchB之间建,立,立IPv6手动隧,道,道，使,两,两个IPv6网络可,以,以互通,。,。,图7-22手动隧道组,网,网图,3.IPv4兼容IPv6自动隧,道,道典型,配,配置,应用要,求,求：,两个IPv6网络分,别,别通过SwitchA和SwitchB与IPv4网络连,接,接，要,求,求在SwitchA和SwitchB之间建,立,立IPv4兼容IPv6自动隧,道,道，使,两,两个IPv6网络可,以,以互通,。,。,图7-23 IPv4兼容IPv6自动隧,道,道组网,图,图,4.6to4隧道典,型,型配置,应用要,求,求：,两个6to4网络通,过,过网络,边,边缘6to4 switch（SwitchA和SwitchB）与IPv4网络相,连,连，为,了,了实现6to4网络中,的,的主机Host A和Host B之间的,互,互通，,需,需要配,置,置6to4隧道。,图7-246to4隧道组,网,网图,5.ISATAP隧道典,型,型配置,应用要,求,求：,IPv6网络和IPv4网络通,过,过ISATAP交换机,相,相连，,要,要求将IPv4网络中,的,的IPv6主机通,过,过ISATAP隧道接,入,入到IPv6网络。,图7-25ISATAP隧道组,网,网图,