1、11.1 網絡規劃與設計11.1.1 網絡規劃網絡規劃是在用戶需求分析和系統可行性論證的基礎上確定網絡的總體方案和網絡體系結構的過程。網絡規劃直接影響到網絡的性能和分布情況，它是網絡系統建設的重要一環。1 .需求分析在網絡方案設計之前， 需要從多方面對用戶進行調查，弄清用戶真正的需求。 通常采用自頂向下的分析方法， 了解用戶所從事的行業， 該用戶在行業中的地位及和其它單位的關系 等。不同行業的用戶，同一行業的不同用戶，對網絡建設的需求是不同的。了解其項目背景， 有助于更好了解用戶建網的目的和目標。在了解用戶建網的目的和目標之后，應進行更細致的 需求分析和調研，主要從下列幾個進行：(1)網絡的物

2、理布局。充分考慮用戶的位置、距離、環境，并進行實地考察。(2)用戶設備的類型與配置。調查用戶現有的物理設備。(3)通信類型和通信流量。確定用戶之間的通信類型，并對數據、語音、視頻及多媒 體等的通信流量進行估算。(4)網絡服務。包括數據庫系統、共享數據、電子郵件、 WEB應用、外設共享及辦 公自動化等。(5)網絡現狀。如果在一個現有網絡上規劃建立一個新的網絡系統，需要了解現有網 絡使用情況，盡可能在設計新的網絡系統時候考慮舊系統的利用，這樣能保護用戶原有投資，節約費用。(6)網絡所需求的安全程度。根據用戶需求選用不同類型的防火墻和采用不同安全措 施，保護網絡系統的安全。2 .可行性分析可行性分析

3、 是結合用戶的具體情況，論證建網目標的科學性和正確性。它主要包括技術可行性和經費預算的可行性。在技術上應該根據用戶實際需要， 所選網絡技術是否能夠得到技術基礎條件的保證， 主要包括下列4方面的內容：(1)傳輸。包括各網絡結點傳輸方式、通信類型、通信容量、數據傳輸速率等。(2)用戶接口。包括采用協議、工作站類型等。(3)服務器。包括服務器類型、容量和協議等。(4)網絡管理能力。包括網絡管理、網絡控制和網絡安全等。在經費預算可行性分析 時，要考慮建網的軟、 硬件設備的投資、安裝費用、 培訓和用戶 支持及運行和維護費用。 尤其應該給出用戶培訓和運行維護費用的預算，這是維持網絡正常運行的最為關鍵的部分

4、。在網絡系統的規劃中， 通常應給出幾個總體方案供用戶選擇，用戶根據具體情況可從中選擇最佳方案。11.1.2網絡設計網絡設計是根據網絡規劃及總體方案， 對網絡的體系結構、子網劃分、邏輯網絡和設備 選型進行工程化設計的過程。 由于設備選型涉及到對具體設備的優劣分析， 在此我們不作介 紹，但在選擇設備時，應選擇主流產品，并具有開放性和可維護性。1 .網絡設計原則一般在網絡設計時，應遵循下列原則：(1)開放性原則。 符合國際或公認的工業標準，具備開放功能，便于不同網絡產品的 互連，考慮投設備在技術上的擴充性。(2)可擴展性原則。 網絡的覆蓋范圍、傳輸速率、支持的最大節點數不僅要滿足目前 系統的要求，而

5、且要考慮今后發展的需要，在網絡設計時要充分考慮網絡的擴展性。同時， 要保護用戶現有投資，充分利用現有計算機資源及其它設備資源。(3)先進性與實用兼顧原則。應盡可能地采用先進而成熟的技術，采用先進的設計思想、先進的軟硬件設備和先進的開發工具。同時注重實用性，使網絡系統獲得較高的性價比。(4)安全與可靠原則。 網絡的可靠性、安全性應優先考慮。選擇適當的冗余，保證網 絡在故障情況下能正常運行。設置各種安全措施，達到從網絡用戶到數據傳輸各環節的安全。(5)可維護性原則。 有充分的網絡管理手段，可維護性好。2 .網絡體系結構網絡的體系結構是層次和協議的集合。確定網絡的體系結構即是選擇采用何種協議集 合。

6、目前，TCP/IP是事實的國際工業標準，并廣泛應用于Internet。建議企事業單位網絡和要與Internet連接的網絡選擇 TCP/IP 。3 .子網規劃在局域網和網絡互連中我們介紹了將一個網絡劃分成若干個子網可防止廣播風暴和調 節網絡負荷等優點。 在實際系統中，常常需要將一個子網劃分成若干個子網，這是網絡設計中應該考慮的問題。劃分子網的方法很多，主要采用通過物理連接或 VLAN來實現。VLAN是基于交換LAN 技術的，目前在交換 LAN中，通常是使用 VLAN的方法來劃分子網。同時劃分子網的策略 也有很多，最常用的方式是按部門劃分和按任務劃分兩種方式。4 .網絡的邏輯設計網絡的邏輯設計主要

7、包括網絡拓撲結構的設計、網絡地址的分配和命名、安全策略和管理策略設計等內容。(1)網絡拓撲結構的設計在網絡拓撲結構設計階段，要確定網段和互連點，明確網絡的大小和范圍以及所需的網 絡互連設備。邏輯結構設計通常采用層次型網絡設計方法，該方法采用分層化的模型來設計園區網和企業網。其三層結構網絡結構如圖11.1所示：分花居用戶訪問尼圖11.1三層結構網絡結構示意圖其中核心層主要是由高端路由器、交換機組成的網絡中心。分布層主要是由路由器的交換機組成，而 用戶訪問層 主要由HUB、交換機和其它設備組成，用來連接入網用戶。對每一網段，也應確定其拓撲結構。對LAN,應確定采用何種網絡技術(以太網、 FDDI、

8、ATM)。目前在企事業單位通常 采用的是交換LAN ,對一些對網絡可靠性要求較高的單位，采用 FDDI ,在要視頻會議、醫 學成像、語音、遠程教育等特殊要求的單位可采用ATM。對要通過WAN進行通信的網絡主要考慮的是它的接入技術。如在一個企業的兩個相距較遠的分支機構可通過公共網絡采用VPN技術進行信息傳送。(2)網絡地址的分配和命名在網絡設計時，應給出網絡地址分配方案和命名模型。在網絡地址分配 方案中，一般采用分層方式對網絡地址進行分配，并使用一些有意義的編號，以改進其可伸縮性和可用性。同時也可以對多種網絡資源進行 命名，簡短而有意義的名字可以簡化網絡管理，增強網絡的性能和可用性。(3)網絡安

9、全和管理策略的設計網絡安全和管理策略設計是網絡設計的重要一環。網絡安全設計一般包括：安全性需求分析、確定網絡安全策略、開發實現安全策略、測定安全性等方面內容。網絡管理設計主要包括：確定網絡管理的目標。即用戶對性能管理、故障管理、配置管理、安全管理、記帳管理等方面的需求及實現的可能性。確定網絡管理結構。主要包括：網絡管理設備、網管代理、網絡管理系統等內容。確定網絡管理工具和協議。11.2某企業CIMS網絡系統設計1,企業簡介該企業是集采、選、冶為一體的大型有色金屬大一型聯合企業。該企業歷史悠久，礦產資源豐富，下轄三個礦山：一個銅礦山，二個鉛鋅金硫礦山；五個冶煉廠：銅冶煉廠、鉛煉 廠、氧化鋅冶煉廠

10、、鋅冶煉廠、稀有金屬冶煉廠及三個輔助生產單位和十六個二級事業單位。 主要生產礦產品、冶煉產品及化工產品。主要產品有粗銅、產品質量穩定可靠，多次榮獲國家質量金質獎、銀質獎及部級省級優秀產品稱號。并通過ISO - 9002?質量管理與質量保證體系認證。該企業由于歷史悠久，管理經驗豐富，六、七十年代曾聞名全國有色行業。進入八十年代以后，隨著科學技術的進步， 企業管理水平不斷提高， 曾榮獲省 目標管理先進單位”、省 級先進單位”、全面質量管理先進單位”、企業管理優勝單位”等榮譽稱號。該企業各種型號的計算機200多臺，有4個小型局域網和一個自動計量系統。但是還沒有真正做到信息共享， 也沒有實現現場控制設

11、備和計算機之間的直接信息交流，許多地方還只是單臺件的自動控制， 信息傳遞還是利用報表人工傳遞，許多部門的計算機也只做到報表的統計、打印。為適應企業發展、提高產品質量和企業競爭力和企業管理現代化的需要，該企業決策實施 CIMS。2 .企業目標采用現代計算機技術與通訊技術，現代管理理論，現代數學方法和系統工程理論，以效益為中心，優化物流、價值流為基礎， 將企業全部生產過程中有關人、技術、設備和經營管 理四要素及信息流、物流、價值流有機集成，加強管理，實現企業整體優化，提高企業市場快速反應能力及競爭力，最終提高企業經濟效益。3 .用戶需求分析該企業的主要職能部門絕大部分集中在相距不到80米的辦公大樓

12、內，部分二級廠礦和部分職能部門分別位于距辦公大樓不到4公里的范圍內，另外有一個冶煉廠在距辦公大樓45公里的地方，二個礦山距辦公大樓 89公里的地方。該企業要求網絡系統采用先進成熟的技術產品，降低系統風險。網絡信息流量合理，不產生瓶頸。要求建立礦山、冶煉廠的局域網，LAN能實現10/100M到桌面，各局域網通過100/1000M 主干網連接起來，實現信息的高度共享。同時提供與Internet的高速連接，并建立企業網站，在適當時機開展電子商務。4 .網絡設計通過對該企業的實地考察，并綜合分析當前網絡的主流技術和發展趨勢，并充分考慮該企業的實際情況和發展態勢，企業內部采用交換LAN ,并通過電信網絡

13、與距離較遠的二個礦山和一個冶煉廠連接。每一分廠或礦山采用100M交換LAN ,各用戶計算機通過雙絞線與該分廠或礦山交換機或二級交換機相連。各二級廠礦交換機通過光纖與主交換機相連。并按管理職能或管理部門將所有用戶劃分成VLAN。整個網絡采用 TCP/IP協議，服務器的操作系統采用 Windows 2000 ,數據庫采用 Oracle 8i。其網絡拓撲結構圖如圖11.2所示。圖11.2某企業CIMS網絡拓撲結構圖5 .網絡安全設計考慮該企業計算機管理人員和維護人員的水平,經與該企業協商，網絡系統的布線、設備購置和維護工作全部委托給電信部門，由該企業每年付給電信部門費用。因而為該網絡系 統的安全設計

14、提供了有利條件。11.3某市電子政務系統設計1 .現狀分析隨著Internet的飛速發展和網上信息量的增加，政府機關作為各類經濟文化和社會活動的參與者、管理者和服務者，一方面肩負著制定法律法規和調控經濟的責任，另一方面向企業和社會提供服務職能也面臨著改變，主要體現在以下幾個方面：(1)隨著經濟的發展，企業和個人對工商、統計、社會保障等信息的獲取方式提出了 更新更高的要求。(2)企業與政府、行政主管部門之間的信息交換方式網絡化，能夠減少很多不必要的 人工往返和重復工作，可提高各方面的辦公效率。(3)在某些政策、法規、方案、議案的制定過程中，各級政府部門可充分利用網絡渠 道進行有效的交流與協作，方

15、便公眾及時了解和反饋信息。(4)政府機關可利用網絡信息技術為公眾提供其它更好更快的服務。所有這些表明政府的政務信息化和信息化具有很大的發展空間，并將帶來巨大的社會效益和經濟效益，如果政府機關的信息化水平跟不上企業與社會的信息化建設速度，必將嚴重制約整個社會的信息化進程，因此，各級政府紛紛進行電子政務建設。電子政務主要由兩個部分組成：政府辦公自動化系統和公眾信息服務網。目前很多政府機關辦公自動化系統已經建成，并在不斷完善。而公眾信息服務網經過幾年的發展，絕大部分只提供本地區要聞、法規規章、招商引資等文字信息，部分提供民辦事指南、公眾監督欄目及與和所屬廳局的鏈接，只有少數提供了一些政務窗口，如工商

16、企業網上登記、網上調查、網上年檢、網上審批、網上稅務申報、網上稅務登記等。該市政府在分析當前電子政務現狀的基礎上，根據經濟發展的需要，提出改進和完善該市電子政務系統，尤其是公眾信息服務網。下面主要對公眾信息網的建設進行介紹。2 .系統建設目標(1)宣傳。樹立該市良好形象，展示歷史人文地理景觀、宣傳建設的新成就、新發展 和新優勢。(2)構架橋梁。對外充分展示該市對外開放合作的姿態、招商引資的政策和誠信；對 內加強政府之間、政府與企業、政府與市民的溝通。(3)資源共享。通過網站的集群形式，使信息資源得到充分利用，并保證信息的一致 性和及時性。(4)信息服務。通過豐富的信息采集和維護功能，實現信息的

17、動態即時更新，為企業 及市民提供方便的查詢與咨詢服務。(5)網上辦事。通過在網上公布政府各部門的辦事指南，提供市民信箱、電子投訴反 饋、行政審批申請表的下載、部分審批項目的網上受理等服務，逐步實現網上審批、定制服 務。(6)將各級政府的方針、政策、政務動態在網上公布，并提供能公開的業務經辦處理結果，接受公眾的監督。3 .系統性能要求(1)安全性。保證數據不被非法入侵者破壞和盜用，并保證數據的一致性。對欺詐行 為采取多種檢查和處理手段。(2)可靠性與穩定性。 采用故障檢查、告警和處理機制，保證數據不因意外情況丟失或損壞，采用靈活的任務調度機制實現負載均衡，防止瓶頸產生，在任何情況下，都保持可預見

18、的輸出。(3)可擴展性。采用組件化設計原則，用戶可以選擇需要的組件構成不同規模的應用系統。新系統、新業務的增加能夠在不影響原有系統運行的情況下實現。(4)易操作、易管理。 系統應提供良好的用戶操作界面，完備的幫助信息。具有良好 的維護和管理功能。(5)準確性。提供多種核查或稽查手段，保證系統信息的準確。(6)快速。除了復雜的查詢和操作或對方訪問速度等問題外，90%的系統響應時間不應超過5秒。4.網絡設計通過對該市電子政務網控制中心網絡分布圖(其拓撲結構如圖11.3所示)的分析，結合電子政務的安全要求，整個網絡分為內網和外網兩部分，通過網閘將內外網相連，內網采用樹型結構的交換 LAN。網絡操作系

19、統采用 Windows 2000，開發平臺使用J2EE ,數據庫系統采用Oracle 9i ,其網絡系統新的拓撲結構如圖11.4所示。備份服曷器防病害服苗器應用服務器I匕小會森密慢耍三投機限管工性貼跳柱北，,圖11.3市政府網控中心拓撲結構圖船濟擊跟甫暴月康得程掖上髀報號轄M管工作站U 四乙5n至為陽校心交投機歸凡娜TEE服外中禹由嵐短信菽塞TFF用號等電信E郵件田*檢.一咚/UL，口 二 U 1 口1 0U撲回陽匕及才圖11.4某市政府電子政務網絡系統拓撲結構圖網站集群拓撲結構如圖11.5所示:圖11.5某市公眾信息網站集群拓撲結構圖從圖11.5可以看出，公眾信息網是一個由該市信息門戶網站、

20、區縣級公眾信息網、其 它政務網站和社會網站組成的網站集群。只有采用網站集群構架，公眾信息網才能采集和發布足夠多的信息。該市公眾信息門戶網站可與該市其它政務網絡和社會網站交換信息，也可與區縣級公眾信息網交換信息，同時還可通過SMS （短信）網關由公眾通過手機等移動終端進行數據上載、查詢等操作，公眾出可通過Internet登錄到門戶網站上。11.4某金融機構容錯網絡的設計某金融機構為用戶提供可靠的金融服務，構建一網絡系統，對該系統提出的要求除具有類似于11.3的性能要求外，還對網絡可靠性提出了要求，即在網絡主干上某處發生故障時，系統能正常運行。從服務器網卡到交換機都使用網絡容錯技術，構成一個主干沒

21、有單點故障的可靠網絡系統能滿足該金融機構的要求。當然使用雙環結構的 FDDI可以滿足要求。但目前FDDI的傳輸速度達不到交換 LAN的傳輸速度。在前面已介紹了FDDI的容錯機制，在此僅對交換LAN的容錯網絡技術進行介紹，并給出該金融機構主干網拓撲結構圖。11.4.1 網絡容錯網絡容錯是避免單點故障，即構造冗余鏈路。在現有交換LAN中，不允許有回路存在。 因此網絡容錯的任務之一是采用一種技術使交換LAN中可以存在回路。同時在網絡中，服務器是最關鍵的設備之一，而服務器中出現故障最多的是網卡（ NIC）。在網絡容錯時，如 何實現服務器NIC的冗余也是應該考慮的問題。1 .冗余服務器鏈路冗余服務器鏈路

22、（RSL ）技術使服務器與網絡基礎設施之間可以有冗余的鏈路。采用 RSL技術的服務器允許有 24個NIC,其中一個為主鏈路，其余為備用鏈路。網卡專用驅 動程序使它們成為一個邏輯的NIC。主NIC監視網絡連接是否正常，而軟件則監視 NIC狀態。如果由于交換機、HUB、線纜或NIC發生故障導致鏈路失效，軟件則將 MAC地址和所有的連接從主 NIC轉到一個備用的NIC ,并這個備用的 NIC輸出的信息廣播出去，使交 換LAN的其它設備知道連接已轉到新的鏈路上，會話照常進行，用戶感覺不到網絡故障的 發生。2 .交換機的容錯技術交換機主要采用三種技術支持網絡容錯：冗余鏈路、生成樹和主干（ Trunkin

23、g ）通路。冗余鏈路技術可以在交換機與網絡之間定義兩條鏈路：一條為主鏈路，另一條為備用鏈路。一般情況下，主鏈路工作，完成交換機與網絡之間的信息交換，備用鏈路被阻塞不進行通信。一旦主鏈路發生故障， 交換機能自動切斷主鏈路，而讓備用鏈路進行交換機與網絡之間的信息交換，如果主鏈路被修復，網絡管理人員可以人為地切換到主鏈路上，讓主鏈路暢通，備用鏈路再次被阻塞，也可用備用鏈路繼續進行通信，修復后的主鏈路作為備用鏈路。 若備用鏈路發生故障，交換機自動切換到主鏈路上。生成樹技術 允許交換機之間存在冗余鏈路。正常情況下，交換機之間只允許一條鏈路工作，別的冗余鏈路被阻塞，這通過生成樹算法來實現。一旦某個鏈路發生

24、故障，交換機自動 啟動生成樹算法，算法將原來阻塞的冗余鏈路變為工作狀態，保證交換機之間存在通信鏈路。只要交換機之間存在正常的通信鏈路，生成樹算法總保證將該鏈路暢通。對于支持VLAN劃分的交換機，可以為每個 LAN產生一個生成樹，這樣每一個 VLAN內都允許有冗余鏈路 保證系統的容錯性。生成樹技術和冗余鏈路技術 不能一起使用。這兩種技術各有特點，冗余鏈路技術要求網 絡管理員在需要容錯的連接上定義冗余鏈路。 這兩條鏈路互為備份，只要有一條能正常通信， 就能保證連接成功。而生成樹技術可在整個網絡上設置冗余鏈路， 只要網絡的連通生不被破 壞，生成村算法保證網絡連接成功。目前，主干技術也叫 鏈路合并技術

25、（PLA）,它將多條物理鏈路定義為一個主干，這些 物理鏈路邏輯等同于一條鏈路。要沒有故障的情況下， 兩臺交換機之間的帶寬可能隨物理鏈路的增加而增加，信息流量均勻地分配給主干中的各條物理鏈路。當某條物理鏈路發生故障時，自動失效該物理鏈路并停止傳輸信息，交換機不再將信息流分配給該失效的物理鏈路所連接的端口。主干中一條或多條物理鏈路失效不會影響兩臺交換機之間的連通性，只是鏈路帶寬隨著失效鏈路數的增加而下降，因此主干技術是提高網絡帶寬和容錯的有效方法，但使用主干技術只能在兩臺交換機之間實現鏈路級容錯，無法實現設備級容錯。為使用主干技術實現鏈路級和設備級的容錯，多點鏈路合并技術（MPLA）被提出。一個實現MPLA的網絡拓撲結構中需要兩類設備： MPLA邊緣設備和 MPLA核心設備。MPLA 邊緣設備是定義主干端口的設備， MPLA核心設備是用來互連 MPLA邊緣設備的。MPLA網