网络工程设计CH

,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,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,*,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,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,*,第,4,章 网络需求分析,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,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,*,第,4章,网络需求分析,解放军理工大学,计算机系教授,陈 鸣,博士,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,2,本课程知识结构导学图,网络工程设计概述,(2学时),网络工程设计基础,(4+2学时),基本概念、基本设备,简单组网技能,中型网络设计知识与技能,设计中型网络,大型网络设计知识与技能,设计大型网络,网络设计综合知识与应用,配置二层以太网交换机,(0+4学时),网络需求分析,(4学时),结构化布线系统和机房设计,(2学时),网络安全策略设计,(2+0学时),网络维护与测试,(2+0学时),设计性实验,(0+10学时),路由器配置,(0+4学时),企业网设计,(4学时),回顾,联网物理介质,问题：为什么需要各种不同的联网介质？,以太网技术,问题：速率不同，应用的场合是否一样？,案例教学,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,3,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,4,教学提示,教学目的,网络需求分析是获取和确定用户有效完成工作所需的网络服务和性能水平的过程，对大中型网络系统是必须的,搞清网络应用目标，理解网络应用约束，掌握网络分析的技术指标，采用适当的分析网络流量的方法，对于网络需求分析是十分重要,以设计网络实验室局域网和办公环境局域网为例，讲解了需求分析和设计过程,重点,网络分析的技术指标,分析网络流量的方法,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,5,定义和任务,定义：,网络需求分析是在网络设计过程中用来获取和确定系统需求的过程,网络需求,描述了网络系统的行为、特性或属性，是在设计实现网络系统过程中对系统的约束,在需求分析阶段,应确定用户有效完成工作所需的,网络服务和性能水平,需求分析是网络设计过程的基础,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,6,要点,分析网络应用目标,分析网络应用约束,网络分析的技术指标,因特网流量的特点,分析网络流量,网络工程案例教学,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,7,分析网络应用目标,(1),工作步骤,从企业高层管理者开始收集商业需求,收集用户群体需求,收集支持用户和用户应用的网络需求,明确网络设计目标。典型网络设计目标包括,加强合作交流，共享的重要数据资源,加强对分支机构或部属的调控能力,降低电信及网络成本，包括与语音、数据、视频等独立网络有关的开销,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,8,分析网络应用目标,(2),明确网络设计项目范围,是设计新网络还是修改网络,网络规模：一个网段、一个,(,组,),局域网、一个广域网，还是远程网络或一个完整的企业网,明确用户的网络应用,网络应用统计表,应用名称,应用类型,是否为新应用,重要性,备注,办公邮件,电子邮件,否,非常重要,政策法规库,文件共享,/,访问,否,重要,会议系统,视频会议,是,不重要,中层以上领导,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,9,要点,分析网络应用目标,分析网络应用约束,网络分析的技术指标,因特网流量的特点,分析网络流量,网络工程案例教学,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,10,分析网络应用约束,(1),政策约束,与用户讨论他们的办公政策和技术发展路线,要与用户就协议、标准、供应商等方面的政策进行讨论,不要期待所有人都会拥护新项目,预算约束,网络设计的一个共同目标就是控制网络预算,预算应包括设备采购、购买软件、维护和测试系统、培训工作人员以及设计和安装系统的费用等,还应考虑信息费用及可能的外包费用,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,11,分析网络应用约束,(2),时间约束,项目进度表规定了项目最终期限和重要阶段,用户负责管理项目进度，但设计者必须确认就该日程表是否可行,应用目标检查表,通过填入检查表确定是否了解用户的应用目标及所关心的事项,检查项目,结果,对用户所处的产业及竞争情况做了研究。,了解用户的公司结构。,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,12,要点,分析网络应用目标,分析网络应用约束,网络分析的技术指标,因特网流量的特点,分析网络流量,网络工程案例教学,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,13,网络分析的技术指标,定量地分析网络性能，首先要确定网络性能的技术指标,有很多国际组织定义了网络性能技术指标,这些技术指标为我们设计网络提供了一条性能基线,(baseline),网络性能指标有两类：,网元级：网络设备的性能指标,网络级：将网络看作一个整体，其端到端的性能指标,我们这里关注的是网络级的性能指标,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,14,网络性能参数,时延,(Delay,或,Latency),时延：从网络的一端发送一个比特到网络的另一端接收到这个比特所经历的时间,总时延,=,传播时延,+,发送时延,+,重传时延,+,分组交换时延,+,排队时延,传播时延,+,发送时延,+,排队时延,网络时延可分为,往返时延,(Round-trip Time,，,RTT),单向时延,(One-way Latency,，,OWL),注意：,RTT2OWL,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,15,网络性能参数,吞吐量,(Throughput),吞吐量：在单位时间内传输无差错数据的能力,吞吐量可针对某个特定连接或会话定义，也可以定义网络总的吞吐量,容量,(Capability),：数据通信设备发挥预定功能的能力，它经常用来描述通信信道或连接的能力,网络负载,G,：在单位时间内总共发送的平均帧数,吞吐量,=G,P,发送成功,有效吞吐量：表示了应用层的吞吐量,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,16,网络性能参数,丢包率,(Packet Loss Rate,),网络丢包率,(,丢分组率,),：在某时段内在两点间传输中丢失分组与总的分组发送量的比率,该指标是反映网络状况极为重要的指标,无拥塞时路径丢包率为,0%,，轻度拥塞时丢包率为,1,4%,，严重拥塞时丢包率为,5,15%,丢包的主要原因是路由器的缓存队列溢出,与丢包率相关的一个指标称为“差错率”，如误码率,(BER),、误帧率，通常极小,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,17,网络性能参数,时延抖动,(Jitter),时延抖动：分组的单向时延的变化,变化量应小于时延的,1%,2%,，即对于平均时延为,200 ms,的分组，时延抖动,2,4 ms,有一些网络应用与时延波动有关,如果因网络突发引起时延抖动，就可能使得视频和音频的通信中断,时延抖动,(jitter),解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,18,时间,分组产生,分组实际到达,假想的时延标准值,网络实际时延,T,0,t,1,时延抖动,T,k,T,k,t,k,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,19,网络性能参数,路由,(Route),路由即为一个特定的“节点,-,链路”集合，该集合是由路由器中的选路算法决定的,选路算法决定分组所采用的路径（路由）,19,Packet Switching,h,0,h,1,h,n-1,h,n,l,0,l,1,l,n,网络性能参数,路由,(Route),路由的变动将使时延、丢包率等指标有较大变化,IP,网络路由是动态的，但是相对稳定,一种错误的观点是，,IP,网络的路由是动态的，研究路由没有意义,为了保持网络稳定工作，选路算法通常不会轻易改变路由，除非当资源用完,(,即发生拥塞,),或底层网络出现故障,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,20,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,21,网络性能参数,带宽,(Bandwidth),瓶颈带宽和可用带宽,瓶颈带宽：两台主机之间路径上的最小带宽链路,(,瓶颈链路,),的值,可用带宽：沿着该路径当时能够传输的最大带宽,一些典型应用的带宽如下,PC,通信：,14.4kb/s,50kb/s,数字音频：,1,2Mb/s,压缩视频：,2,10Mb/s,文档备份：,10,100Mb/s,非压缩视频：,1,2Gb/s,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,22,网络性能参数,响应时间,(Respond Time),响应时间：从服务请求发出到接收到相应响应所花费的时间，它经常用来特指客户机向主机交互地发出请求并得到响应信息所需要的时间,用户往往比较关心这个网络性能指标,介质时延,打印时延,服务器时延,网卡时延,网络时延,广域网,服务器,远地用户,网络访问设备,当响应时间超过,100 ms,或,1/10 s,的时候，就会引起不良反映,超过,100 ms,，就能意识到等待网络的传输,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,23,网络性能参数,利用率,(Utilization),利用率：指定设备在使用时所能发挥的最大能力,例如，网络检测工具表明某网段的利用率是,30%,，这意味着有,30%,的容量在使用中,在网络分析与设计中，通常考虑两种类型的利用率：,CPU,利用率,链路利用率,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,24,网络性能参数,效率,(Efficiency),网络效率：为产生所需的输出要求的系统开销,网络效率明确了发送通信需要多大的系统开销，不论这些系统开销是否由冲突、差错、重定向或确认等原因所致,提高网络性能的方法,尽可能提高,MAC,层允许的最大长度的帧,使用长帧要求链路具有较低的差错率,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,25,其他网络分析的技术指标,可用性,(Availability),可用性是指网络或网络设备可用于执行预期任务的时间的总量,(,百分比,),IP,可用率”的指标用于衡量,IP,网络的性能。这是因为许多,IP,应用程序运行的好坏，直接依赖于,IP,层丢包率指标，当丢包率指标超过设定的阈值时，许多应用变得不可用。故该指标反映了,IP,层丢包率对应用性能的影响,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,26,其他网络分析的技术指标,(,续,),可扩展性,(Scalablity),网络技术或设备随着用户需求的增长而扩充的能力,安全性,(Security),总体目标是安全性问题不应干扰公司开展业务的能力,可管理性,(Manageability),每个用户都可能有其不同的网络可管理性目标，否则从,FACPS,这,5,个方面考虑,适应性,(Adaptability),在用户改变应用要求时网络的应变能力,可购买性,(Purchasability),基本目标是在给定财务成本的情况下，使通信量最大,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,27,技术目标检查表,项 目,结果,记录了用户今年、明年两年内关于扩展地点、用户、服务器,/,主机数量的计划。,得知了部门服务器迁移到服务器场点或内部网络的计划。,得知了有关实现与合作伙伴和其他公司通信的外部网络的计划。,记录下网络可用性的运行时间百分比和,/,或,MTBF,以及,MTTR,目标。,记录下共享网段上的最大平均网络利用率目标。,记录下网络吞吐量目标。,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,28,网络应用技术需求表,应,用,名,称,应,用,类,型,是,否,为,新,应,用,重,要,性,停,机,成,本,可,接,受,的,M,T,B,F,可,接,受,的,M,T,T,R,吞,吐,量,目,标,时,延,必,须,小,于,时延变化量必,须小,于,备,注,解放军理工大学计算机系,陈鸣：网络工程设计,29,要点,分析网络应用目标,分析网络应用约束,网络分析的技术指标,因特网流量的特点,分析网络流量,网络工程案例教学,十大观察,在