网络体系结构
计算机网络:利用通信设备,通信线路和通信协议,将分布在不同地点,功能独立的多台计算机互连起来,通过功能完善的网络软件,实现网络资源共享和信息传输的系统。
系统集成:根据一个复杂的信息系统或子系统地要求,验明多种技术和产品,并建立一个完整的解决方案的过程。
系统集成的复杂性:技术、成员、环境、约束四个方面,互为依存关系。
系统集成要选择最适合用户需求和投资规模的产品和技术。
网络体系结构:网络的功能分层与各层通信协议的集合称。
网络体系结构:OSI/RM(开放式系统互联参考模型)和TCP/IP(传输控制协议/互联网协议)
TCP/IP协议分层:应用层、传输层、网络层、网络接口层。
TCP/IP网络体系结构的特点:网络协议、软件与设备、网络寻址、网络数据结构、网络标准、应用。
静态网站和动态网站区别物联网:将物品通过射频识别信息、传感设备与互联网连接起来,实现物品的智能化识别和管理。
物联网的基本特征:互联网特征、识别与通信特征、智能化特征。
网络工程设计模型与原则
层次化网络设计分为:核心层、汇聚层和接入层。
网络工程需求分析简介:(1)用户解决问题或达到目标所需的条件;(2)系统满足合同、标准、规范或其他正式规定文档所需要的条件或要求;(3)反映(1)或(2)所描述的条件或要求的文档说明。IEEE的定义从用户角度(系统的外部行为),以及从设计者的角度(系统的内部特性)来阐述用户需求。
用户需求分析基本方法
用户需求分析的内容:用户网络应用环境、用户网络设备状态、用户业务对网络服务的需求、用户业务对网络容量和性能的需求。
用户需求分析的基本原则:需求源于用户的需要。
用户基本要求需求分析
用户基本要求需求分析:用户类型的分析、用户网络功能需求分析、网络基本结构需求分析、网络投资约束条件分析。
四大基本服务:DNS、Web、Email、FTP。
网络基本结构需求分析:拓扑结构需求分析、网络节点需求分析、网络链路需求分析。
用户高级要求需求分析
用户高级要求需求分析:网络扩展性需求分析、网络性能需求分析、网络可靠性需求分析、网络安全需求分析、网络管理需求分析。
网络性能需求分析:网络服务最低带宽、用户网络通信流量的特点。
网络安全需求分析:系统软件和硬件的安全需求、数据安全需求、用户认证需求、入侵防护安全需求分析。
点对点、广播类型网络拓扑结构
点对点网络将主机以点对点方式连接,主机通过单独的链路进行数据传输,并且两个节点之间可能会有多条单独的链路;广播式网络仅有一条信道,网络上所有节点共享这个信道。
点对点网络拓扑结构:点对点形、链路形、环形、网状形等;广播式网络拓扑结构:星形网、总线网、蜂窝网等。
点对点网络主要用于城域网和广域网;广播网络广泛用于局域网通信。
广播网络一般采用CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)原理进行工作。
广播网络信号传输方式:单播、多播、组播。
产生广播风暴的原因:主机查服务器;大量主机广播查服务器地址;网络环路;网卡故障;网络病毒;黑客软件和视频软件使用;蜂窝结构采用频率复用技术进行扩容。
网络分层设计方法
网络分层设计方法:接入层设计、汇聚层设计、核心层设计。
核心层提供核心节点之间的高速数据转发;汇聚层主要负责路由聚合,收敛数据流量;接入层为用户提供网络访问和管理功能。
服务子网和网络扩展设计
服务子网和网络扩展设计:集中式服务设计模型、分布式服务设计模型。
分布式服务设计模型设计原则:网络服务集中,应用服务分散。
网络扩展设计:扩展性要求;接入能力扩展;处理能力扩展;网络带宽扩展;网络平滑扩展。
集技术是解决网络扩展的一种良好方法。
VLAN设计
IPv4网络升级设计:IPv6地址转换、双协议栈、隧道技术。
VLAN的划分方法:基于端口、基于IP地址、基于MAC、基于协议。
VLAN的标准:IEEE802.1Q;网络环路可通过STP(生成树协议)技术解决。
网络地址规划
CIDR子网划分技术:CIDR(无类别域间路由)是地址分配和路由归纳技术。
VLSM子网划分技术:VLSM(可变长子网掩码)对一个有类网络划分不同的子网掩码。
静态路由技术
静态路由技术:按照网络工程师预先设计好的路径进行路由选择,如直连静态路由、静态缺省路由等,热备份路由(HSRP)和策略路由(PBR)本质上也是一种静态路由。
NAT技术的问题:一些安全协议不能跨NAT设备使用;IPSec报头中的地址改变后,安全机制会失效;NAT不能多层嵌套使用。
动态路由技术:根据网络结构,通信量等变化,自动调整路由。动态路由有距离向量路由算法(如RIP)、链路状态路由(如OSPF)、分级路由(如BGP)等。采用动态路由时,路由器能自动建立路由表,并且能根据网络变化的情况适时进行调整。
OSPF路由技术
OSPF协议工作原理:自治系统中,每一台运行OSPF协议的路由器,通过Hello呼叫协议,收集各自接口和邻居路由器的链路状态信息;然后通过泛洪算法在整个系统中广播自己的LSA(链路状态响应报文),使得在整个系统内部的路由器都维护一个同步的链路状态数据库(LSDB);区域内路由器选择路由时,先查询LSDB中的链路状态,然后采用SPF(最短路径优先)算法,计算出以自己为根,其它路由节点为叶的一条最短的路径树;最后再通过计算域间路由、自治系统外部路由后,确定一个完整的最佳路由。
网络带宽分析与设计
1.带宽不稳定性分析:IDC(因特网数据中心)机房提供的带宽实际上是指交换机端口的最大流量,并不是指提供给用户终端的带宽,与网络设备、网络线路、网络类型、应用环境等因素有关。
2.网络用户业务模型:不同的用户业务需要不同的网络带宽。在局域网中,用户一般要求较高的传输带宽,而且网络上行链路和下行链路的带宽相差不多。
3.网络带宽设计案例:阻塞式与非阻塞式设计---上层(如汇聚层)链路带宽大于或等于下层(如接入层)链路带宽的总和,称为非阻塞式设计;上层链路带宽低于下层链路带宽的总和,称为阻塞式设计。非阻塞式带宽设计的网络汇聚节点负载轻,网络扩展性好,但是工程成本偏高。
4.网络集线比设计:集线比指可用信道与接入用户线的比例。
5.网络带宽管理技术:利用硬件设备进行网络带宽管理。网络带宽可以用软件的方法进行管理,也可以通过带宽管理器、入侵控制系统(IPS)、路由器等硬件设备进行控制和管理。
网络流量分析与设计
1. 网络流量的特性:带宽是固定值,而流量是变化的量;带宽往往由网络工程师规划或由网络管理工程师分配,有很强的规律性,而网络流量由用户网络业务形成,规律性不强;网络带宽主要与网络物理设备、传输链路相关;而网络流量主要与使用情况、传输协议、链路状态等因素相关。
2.网络流量设计模型:在交换型网络的分层设计中,网络数据流量从接入层流向核心层时,
被收敛在高速链路上;流量从核心层流向接入层时,被发散到低速链路上。
3.电话流量的爱尔兰模型:基于分组交换的网络中,基于电路交换的电话网络已经建立了很成熟的爱尔兰(Erlang)话务量模型。
4.网络链路聚合设计:链路聚合(也称为链路汇聚或端口聚合)是将交换机上的多个端口在物理上连接起来,在逻辑上捆绑在一起,形成一个有较大宽带的端口,实现均衡负载,并提供冗余链路。(IEEE802.3ad是实现链路动态聚合的协议)
网络服务质量
1.QoS主要技术指标:QoS(服务质量)是指IP网络在传输数据流时,满足一系列服务请求的实现机制。服务请求用以下指标来衡量:传输时延、延迟抖动、数据包丢失率、吞吐量、带宽等。合作管理机制、监控工具和失效切换功能等。
2.IntServ综合业务模型:IntServ服务提供两种服务类型:保证服务(GS)和负载控制服务(CLS)。
3.DiffServ区分业务模型:将网络业务分成不同的类别,根据业务类别进行区分对待。
4.QoS流量控制配置:通过图形用户接口,定义QoS策略或SLA(协商服务级别)。
5.QoS流量控制配置:QoS队列调度配置队列调度有算法,CQ队列调度技术的配置方法。
网络负载均衡技术
网络负载均衡(NLB)技术简称为负载均衡,采用一组设备和多条通信链路,将通信量及其他工作智能地分配到整个设备组中的不同设备上,或将数据流量均衡的分配到多条链路上,提供最快的响应速度,以及不停顿的服务。
负载均衡的设计技术:双网卡硬件负载均衡技术、硬件负载均衡设备解决方案、. LVS(Linux虚拟服务器)软件负载均衡技术、DNS软件负载均衡技术、Windows负载均衡技术。
可靠性设计概述
网络可靠性指网络自身(设备、软件和线路)在规定条件下正常工作的能力。
网络可靠性计算方法:可靠性用平均无故障工作时间(MTBF)衡量。
网络可用性计算方法:可用性是衡量网络系统提供持续服务的能力。
网络可靠性设计原则:7R原则---冗余、名声、可靠性、修补能力、恢复能力、响应、活力。
网络冗余设计
冗余设计的目的:提供网络链路备份和网络负载均衡。
网络冗余设计的原因是网络中存在单点故障。单点故障是指网络某一节点或某一链路发生故障时,可能导致用户与核心设备或网络服务的中断。
冗余设计包括:链路冗余、设备冗余、软件冗余。
网络结构的冗余设计:核心层全网状冗余设计、核心层部分网状冗余设计、汇聚层与核心层之间的双归冗余设计。
网络设备的冗余设计:网络设备和部件冗余技术、不间断转发技术、设备热插拔技术。
HSRP热备份路由设计:VRRP(虚拟路由器冗余协议)是一种容错协议;HSRP(热备份路由器协议)是Cisco公司私有协议。
存储网络设计
存储网络是保证数据安全和容错备份的主要方法, SCSl与SAS接口技术。
SCSI(小型计算机系统接口)是连接存储设备与服务器最通用的方法;SAS(串行连接SCSI)是SCSI总线协议的串行版。
SCSI(小型计算机系统接口)是连接存储设备与服务器最通用的方法;SAS(串行连接SCSI)是SCSI总线协议的串行版。
改进磁盘存取速度的方法主要有两种:一种是磁盘高速缓存技术,它将从磁盘读取的数据存在高速缓存存储器中,以减少磁盘存取的次数:另一种是使用RAID(廉价磁盘冗余阵列)技术。
FC光纤通道存储网络设计:光纤通道(FC)是一种数据传输接口技术;FC适用于服务器共享存储设备的连接。
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