天津开放大学文本第1章辅导_网络规划与设计.doc_大学文库

第1章网络工程基础知识一、要点解析 1.网络工程网络工程是研究网络系统的规划、设计与管理的工程科学，要求工程技术人员根据既定的目标，严格依照行业规范，制订网络建设的方案，协助工程招投标、设计、实施、管理与维护等活动。 2.网络工程的要素网络工程除了具备一般工程共有的内涵和特点以外，还包含以下五个要素。①工程设计人员要全面了解计算机网络的原理、技术、系统、协议、安全和系统布线的基本知识，了解计算机网络的发展现状和发展趋势。②总体设计人员要熟练掌握网络规划与设计的步骤、要点、流程、案例、技术设备选型以及发展方向。③工程主管人员要懂得网络工程的组织实施过程，能把握住网络工程的评审、监理和验收等环节。④工程开发人员要掌握网络应用开发技术、网站设计和Wb制作技术、信息发布技术以及安全防御技术。⑤工程竣工之后，网络管理人员使用网管工具对网络实施有效的管理维护，使网络工程发挥应有的效益。 3.网络工程的建设阶段规划阶段、设计阶段（包括：逻辑设计、物理设计）、实施阶段、运行与维护阶段。 4.系统集成系统集成是根据一个复杂的信息系统或子系统的要求把多种产品和技术验明并接入一个完整的解决方案的过程。系统集成可以分解为软件集成、硬件集成和网络系统集成。网络工程设计贯穿于网络系统集成工作的全过程。计算机系统集成资质等级评定共设一级、二级、三级、四级资质。 5.网络工程组织方式政府机关统一实施的工程、公司承建的具体工程。 6.网络工程组织机构政府行为的网络工程包括：领导小组、总承组、技术开发小组。 7.网络工程监理网络工程监理是指在网络建设过程中，给用户提供建设前期咨询、网络方案论证、系统集成商的确定和网络质量控制等一系列的服务，帮助用户建设一个性价比最优的网络系统。网络工程监理的主要内容：帮助用户做好需求分析、帮助用户选择系统集成商、帮助用户控制工程进度、严把工程质量关、帮助用户做好各项测试工作等。 8.网络互连设备 (1)中继器中继器主要功能是对接收到的信号进行再生放大，以延伸网络的传输距离，提供物理层的互连。 (2)集线器集线器是一个共享设备，实质是一个多端口的中继器，不具备交换功能，所有集线器端口同属

第 1 章网络工程基础知识一、要点解析 1．网络工程网络工程是研究网络系统的规划、设计与管理的工程科学，要求工程技术人员根据既定的目标，严格依照行业规范，制订网络建设的方案，协助工程招投标、设计、实施、管理与维护等活动。 2．网络工程的要素网络工程除了具备一般工程共有的内涵和特点以外，还包含以下五个要素。① 工程设计人员要全面了解计算机网络的原理、技术、系统、协议、安全和系统布线的基本知识，了解计算机网络的发展现状和发展趋势。② 总体设计人员要熟练掌握网络规划与设计的步骤、要点、流程、案例、技术设备选型以及发展方向。③ 工程主管人员要懂得网络工程的组织实施过程，能把握住网络工程的评审、监理和验收等环节。④ 工程开发人员要掌握网络应用开发技术、网站设计和 Web 制作技术、信息发布技术以及安全防御技术。⑤ 工程竣工之后，网络管理人员使用网管工具对网络实施有效的管理维护，使网络工程发挥应有的效益。 3．网络工程的建设阶段规划阶段、设计阶段（包括：逻辑设计、物理设计）、实施阶段、运行与维护阶段。 4．系统集成系统集成是根据一个复杂的信息系统或子系统的要求把多种产品和技术验明并接入一个完整的解决方案的过程。系统集成可以分解为软件集成、硬件集成和网络系统集成。网络工程设计贯穿于网络系统集成工作的全过程。计算机系统集成资质等级评定共设一级、二级、三级、四级资质。 5．网络工程组织方式政府机关统一实施的工程、公司承建的具体工程。 6．网络工程组织机构政府行为的网络工程包括：领导小组、总承组、技术开发小组。 7．网络工程监理网络工程监理是指在网络建设过程中，给用户提供建设前期咨询、网络方案论证、系统集成商的确定和网络质量控制等一系列的服务，帮助用户建设一个性价比最优的网络系统。网络工程监理的主要内容：帮助用户做好需求分析、帮助用户选择系统集成商、帮助用户控制工程进度、严把工程质量关、帮助用户做好各项测试工作等。 8．网络互连设备 ⑴ 中继器中继器主要功能是对接收到的信号进行再生放大，以延伸网络的传输距离，提供物理层的互连。 ⑵ 集线器集线器是一个共享设备，实质是一个多端口的中继器，不具备交换功能，所有集线器端口同属

一个冲突域。集线器在OSI参考模型中处于物理层，是局域网的接入层设备。 (3)网桥网桥（桥接器）是连接两个局域网的存储转发设备，工作在OSI参考模型的数据链路层。网桥具有本地网桥、远程网桥两种基本类型。 (④)交换机交换机按照交换技术分为：直通方式、存储转发方式、无碎片直通方式。直通方式不需要对数据帧做差错校验和附加处理，因此时延最小，转发速度最快，但不能过滤出错的帧。存储转发方式需要对帧进行差错校验以及其他的附加服务，因此必须设置缓冲器将数据帧完整地接收下来，为此而产生了延迟，该交换方式是最慢的一种。如果网络要求低误码率和运行的稳定可靠，则应当选择存储转发式交换机。无碎片直通方式结合了直通方式和存储转发方式的优点，既有一定的错误检错能力又能以较高的速率转发帧。 (5)路由器路由器不仅限于在广域网上提供最短、最优、最高带宽路径查找和包转发功能：还能提供包括包过滤、组播、服务质量和数据加密等高级网络数据控制功能。此外，路由器还肩负着流量控制、拥塞控制和计费等网络管理中非常重要的职能。根据连接方式，路由器分为直连、远程连接。根据路由表更新的方式和路由协议的作用，路由器分为静态路由、动态路由。 (6)网关网关是指一种能使两种不同类型的网络系统或软件进行通信的接口，可以是软件或硬件。网关可以在OSI参考模型的任一层进行互连。 (7)级联与堆叠级联和堆叠是多台交换机或集线器连接在一起的两种方式。级联可通过一根双绞线在任何网络设备厂家的交换机之间，集线器之间，或交换机与集线器之间完成。级联分为普通端口级联、Uplink端口级联两种方式。使用网线将两台交换机进行级联后，实际网络中仍然各自工作，仍然是两台独立的交换机。级联的优点是可以延长网络的距离：实现简单，只需一根普通的双绞线即可，节约成本而且基本不受距离的限制。级联的缺点是多个设备的级联会产生级联瓶颈。堆叠只在相同厂家生产的具有堆叠功能的设备之间才可实现，堆叠需要专用的堆叠模块和堆叠线缆。堆叠中的所有交换机可视为一个整体的交换机来进行管理。堆叠有菊花链式堆叠、星型堆叠两种方式。堆叠的优点是不会产生性能瓶颈：比级联方式具有更好的性能，信号不易衰竭：可以集中管理多台交换机，简化管理工作量。堆叠的缺点主要是受设备限制、受距离限制：堆叠方式投资相对较大，且只能在很短的距离内连接，实现比较困难。 9.网络应用模型 (I)对等网(P2P)模式通常使用总线型或星型拓扑结构，不需专门服务器，不需要网络操作系统，每台计算机即可提供服务也可获取服务，计算机之间支持相同的网络协议。“对等网非常适用于小型办公室、实验室

一个冲突域。集线器在 OSI 参考模型中处于物理层，是局域网的接入层设备。 ⑶ 网桥网桥（桥接器）是连接两个局域网的存储转发设备，工作在 OSI 参考模型的数据链路层。网桥具有本地网桥、远程网桥两种基本类型。 ⑷ 交换机交换机按照交换技术分为：直通方式、存储转发方式、无碎片直通方式。直通方式不需要对数据帧做差错校验和附加处理，因此时延最小，转发速度最快，但不能过滤出错的帧。存储转发方式需要对帧进行差错校验以及其他的附加服务，因此必须设置缓冲器将数据帧完整地接收下来，为此而产生了延迟，该交换方式是最慢的一种。如果网络要求低误码率和运行的稳定可靠，则应当选择存储转发式交换机。无碎片直通方式结合了直通方式和存储转发方式的优点，既有一定的错误检错能力又能以较高的速率转发帧。 ⑸ 路由器路由器不仅限于在广域网上提供最短、最优、最高带宽路径查找和包转发功能；还能提供包括包过滤、组播、服务质量和数据加密等高级网络数据控制功能。此外，路由器还肩负着流量控制、拥塞控制和计费等网络管理中非常重要的职能。根据连接方式，路由器分为直连、远程连接。根据路由表更新的方式和路由协议的作用，路由器分为静态路由、动态路由。 ⑹ 网关网关是指一种能使两种不同类型的网络系统或软件进行通信的接口，可以是软件或硬件。网关可以在 OSI 参考模型的任一层进行互连。 ⑺ 级联与堆叠级联和堆叠是多台交换机或集线器连接在一起的两种方式。级联可通过一根双绞线在任何网络设备厂家的交换机之间，集线器之间，或交换机与集线器之间完成。级联分为普通端口级联、Uplink 端口级联两种方式。使用网线将两台交换机进行级联后，实际网络中仍然各自工作，仍然是两台独立的交换机。级联的优点是可以延长网络的距离；实现简单，只需一根普通的双绞线即可，节约成本而且基本不受距离的限制。级联的缺点是多个设备的级联会产生级联瓶颈。堆叠只在相同厂家生产的具有堆叠功能的设备之间才可实现，堆叠需要专用的堆叠模块和堆叠线缆。堆叠中的所有交换机可视为一个整体的交换机来进行管理。堆叠有菊花链式堆叠、星型堆叠两种方式。堆叠的优点是不会产生性能瓶颈；比级联方式具有更好的性能，信号不易衰竭；可以集中管理多台交换机，简化管理工作量。堆叠的缺点主要是受设备限制、受距离限制；堆叠方式投资相对较大，且只能在很短的距离内连接，实现比较困难。 9．网络应用模型 ⑴ 对等网（P2P）模式通常使用总线型或星型拓扑结构，不需专门服务器，不需要网络操作系统，每台计算机即可提供服务也可获取服务，计算机之间支持相同的网络协议。“对等网”非常适用于小型办公室、实验室

游戏厅和家庭等小规模网络，通常对网络计算机工作站最好不超过10台计算机。新型P2P技术是指通过在系统之间的直接交换实现计算机资源和服务的共享。它是基于动态索引的服务器地址。当客户连接网络时，服务器扫描客户的特定存储区，并把相关的数据索引加到服务器中。查找具体数据的用户可以从头到尾地搜索整个服务器，然后与其他客户直接连接，获得对数据的直接访问。 (2)文件服务器(FS)模式文件服务器模式又称为“专用服务器模式”，指将若干台计算机工作站与一台或多台文件服务器通过通信线路连接起来组成的一个网络系统。文件服务器安装网络操作系统，专门负责控制用户登录、发送文件和信息的计算机。 (3)客户机/服务器(C/S)模式 C/S模式是一种集中管理与开放式、协作式处理并存的网络工作模式。集中管理指网络操作系统对网络和用户的集中控制和管理。开放式指系统可随时增加客户端和服务器。协作式指客户机、服务器的协同工作、共享处理能力。 (4)浏览器/服务器(B/S)模式 B/S模式是一个简单的、低廉的，以Wb技术为基础的瘦型系统：网络信息系统通常采用三层或更多层结构：以Wb服务器为系统的中心，所有事务处理逻辑有中间件完成，客户端主要负责数据的表示。 10.10G以太网（万兆以太网） 10G以太网技术保留了以太网帧结构，通过不同的编码方式或波分复用提供10Gbs传输速度，本质上仍是以太网的一种类型。10G以太网包括10 GBase-X,10 GBase-R和10 GBase-W。10G以太网可以应用于校园网、城域网、企业网等网络建设中。 11.IPv6特点 IPv6是Internet协议第6版的简写，代表全新的互联网技术规范。 (1)地址空间 Pv6的128位地址长度形成了一个巨大的地址空间。在可预见的很长时期内，它能够为所有网络设备提供一个全球唯一的地址。Pv6能为主机接口提供不同类型的地址配置。 (2)层次寻址及路由结构 P6采用聚类机制，定义非常灵活的层次寻址及路由结构，同一层次上的多个网络在上层路由器中表示为一个统一的网络前缀，可以显著减少路由器必须维护的路由表项。 (3)移动性移动P需要为每个设备提供一个全球唯一的P地址，移动PV6能够通过简单的扩展满足大规模移动用户的需求，从而在全球范围内解决网络和访问技术之间的移动性问题。 (4)安全性 Pv6内置的安全机制并已标准化，可支持对企业网的无缝远程访问。 (⑤)服务质量

游戏厅和家庭等小规模网络，通常对网络计算机工作站最好不超过 10 台计算机。新型 P2P 技术是指通过在系统之间的直接交换实现计算机资源和服务的共享。它是基于动态索引的服务器地址。当客户连接网络时，服务器扫描客户的特定存储区，并把相关的数据索引加到服务器中。查找具体数据的用户可以从头到尾地搜索整个服务器，然后与其他客户直接连接，获得对数据的直接访问。 ⑵ 文件服务器（FS）模式文件服务器模式又称为“专用服务器模式”，指将若干台计算机工作站与一台或多台文件服务器通过通信线路连接起来组成的一个网络系统。文件服务器安装网络操作系统，专门负责控制用户登录、发送文件和信息的计算机。 ⑶ 客户机/服务器（C/S）模式 C/S 模式是一种集中管理与开放式、协作式处理并存的网络工作模式。集中管理指网络操作系统对网络和用户的集中控制和管理。开放式指系统可随时增加客户端和服务器。协作式指客户机、服务器的协同工作、共享处理能力。 ⑷ 浏览器/服务器（B/S）模式 B/S 模式是一个简单的、低廉的，以 Web 技术为基础的瘦型系统；网络信息系统通常采用三层或更多层结构；以 Web 服务器为系统的中心，所有事务处理逻辑有中间件完成，客户端主要负责数据的表示。 10．10G 以太网（万兆以太网） 10G 以太网技术保留了以太网帧结构，通过不同的编码方式或波分复用提供 10Gbps 传输速度，本质上仍是以太网的一种类型。10G 以太网包括 10GBase-X，10GBase-R 和 10GBase-W。10G 以太网可以应用于校园网、城域网、企业网等网络建设中。 11．IPv6 特点 IPv6 是 Internet 协议第 6 版的简写，代表全新的互联网技术规范。 ⑴ 地址空间 IPv6 的 128 位地址长度形成了一个巨大的地址空间。在可预见的很长时期内，它能够为所有网络设备提供一个全球唯一的地址。IPv6 能为主机接口提供不同类型的地址配置。 ⑵ 层次寻址及路由结构 Pv6 采用聚类机制，定义非常灵活的层次寻址及路由结构，同一层次上的多个网络在上层路由器中表示为一个统一的网络前缀，可以显著减少路由器必须维护的路由表项。 ⑶ 移动性移动 IP 需要为每个设备提供一个全球唯一的 IP 地址，移动 IPv6 能够通过简单的扩展满足大规模移动用户的需求，从而在全球范围内解决网络和访问技术之间的移动性问题。 ⑷ 安全性 IPv6 内置的安全机制并已标准化，可支持对企业网的无缝远程访问。 ⑸ 服务质量

Pv6报头新增字段“业务级别”、“流标记”，传输过程中，中间各节点即可识别和分开处理任何 IP地址流。Pv6支持“实时在线”连接，有助于改进QoS。 (6)即插即用的配置 Pv6支持无状态和有状态两种地址的自动配置方式。 12.IPv6网络建设的原则 IPv6网络需要全面支持IPv6,并具有支持IPv6和IPv4的接入能力。 (I)经济性：节省成本，充分利用现有的Pv4网络和设备。 (2)实用性：网络可以提供各类用户的IPv6接入。 (3)可用性：网络需要支持一定的基本业务。 (4)先进性：开通和试验一些具有IPv6特点的业务。 13.IPv6过渡技术选择 (1)双协议栈双协议栈是指在单个节点同时支持Pv4和Pv6两种协议栈。双协议栈技术的优点是互通性好、易于理解，缺点是需要给每个新的运行Pv6的网络设备和终端分配Pv4地址，不能解决Pv4地址短缺问题。 (2)隧道通过把IPv6数据报文封装入Pv4数据报文中，在现有Pv4网络上建立IPv6的通信，隧道两端的节点间数据报文的传送通过Pv4机制进行。隧道技术的优点在于隧道的透明性：其缺点是在IPv4 网络上配置Pv6隧道比较麻烦，而且不能实现IPv4主机和Pv6主机之间的通信。 (3)网络地址转换/协议转换技术(NAT-PT) 将Pv4地址和Pv6地址分别看做NAT技术中的内部地址和全局地址，根据协议不同对分组做相应的语义翻译，从而实现纯IPv4和纯Pv6节点之间的相互通信。NAT-PT简单易行，唯一需要做的是在网络交界处安装NAT-PT设备。但该技术在应用上有些限制：首先，在拓扑结构上要求一次会话中所有报文的转换都在同一个路由器上：其次，一些协议字段在转换时不能完全保持原有的含义：另外，协议转换方法缺乏端到端的安全性。 14.无线局域网协议标准 (1)IEEE802.11标准 EEE802.11标准是第一代无线局域网标准，后来又相继推出IEEE802.11b、EEE802.11a、 IEEE802.11g等标准。IEEE802.11b速率最高达11Mbps,IEEE802.11a速率最高达54Mbps, IEEE802.11g同时符合IEEE802.11b、IEEE802.11a的工作频率及其传输速率。 (2)蓝牙标准一种先进的大容量近距离无线数字通信的技术标准，目标是实现最高数据传输速率1Mbs、最大传输距离10cm~10m,通过增加发射功率可达100m。 (3)HomeRF标准 HomeRF主要为家庭网络设计，IEEE802.11与DECT的结合，降低了语音数据成本

IPv6 报头新增字段“业务级别”、“流标记”，传输过程中，中间各节点即可识别和分开处理任何 IP 地址流。IPv6 支持“实时在线”连接，有助于改进 QoS。 ⑹ 即插即用的配置 IPv6 支持无状态和有状态两种地址的自动配置方式。 12．IPv6 网络建设的原则 IPv6 网络需要全面支持 IPv6，并具有支持 IPv6 和 IPv4 的接入能力。 ⑴ 经济性：节省成本，充分利用现有的 IPv4 网络和设备。 ⑵ 实用性：网络可以提供各类用户的 IPv6 接入。 ⑶ 可用性：网络需要支持一定的基本业务。 ⑷ 先进性：开通和试验一些具有 IPv6 特点的业务。 13．IPv6 过渡技术选择 ⑴ 双协议栈双协议栈是指在单个节点同时支持 IPv4 和 IPv6 两种协议栈。双协议栈技术的优点是互通性好、易于理解，缺点是需要给每个新的运行 IPv6 的网络设备和终端分配 IPv4 地址，不能解决 IPv4 地址短缺问题。 ⑵ 隧道通过把 IPv6 数据报文封装入 IPv4 数据报文中，在现有 IPv4 网络上建立 IPv6 的通信，隧道两端的节点间数据报文的传送通过 IPv4 机制进行。隧道技术的优点在于隧道的透明性；其缺点是在 IPv4 网络上配置 IPv6 隧道比较麻烦，而且不能实现 IPv4 主机和 IPv6 主机之间的通信。 ⑶ 网络地址转换/协议转换技术（NAT-PT）将 IPv4 地址和 IPv6 地址分别看做 NAT 技术中的内部地址和全局地址，根据协议不同对分组做相应的语义翻译，从而实现纯 IPv4 和纯 IPv6 节点之间的相互通信。NAT-PT 简单易行，唯一需要做的是在网络交界处安装 NAT-PT 设备。但该技术在应用上有些限制：首先，在拓扑结构上要求一次会话中所有报文的转换都在同一个路由器上；其次，一些协议字段在转换时不能完全保持原有的含义；另外，协议转换方法缺乏端到端的安全性。 14．无线局域网协议标准 ⑴ IEEE802.11 标准 IEEE802.11 标准是第一代无线局域网标准，后来又相继推出 IEEE802.11b、IEEE802.11a、 IEEE802.11g 等标准。IEEE802.11b 速率最高达 11Mbps，IEEE802.11a 速率最高达 54Mbps， IEEE802.11g 同时符合 IEEE802.11b、IEEE802.11a 的工作频率及其传输速率。 ⑵ 蓝牙标准一种先进的大容量近距离无线数字通信的技术标准，目标是实现最高数据传输速率 1Mbps、最大传输距离 10cm~10m，通过增加发射功率可达 100m。 ⑶ HomeRF 标准 HomeRF 主要为家庭网络设计，IEEE802.11 与 DECT 的结合，降低了语音数据成本

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