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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,1,章 网络工程基础知识,网络工程是研究网络系统的规划、设计与管理的工程科学，是网络建设过程中科学方法与规律的总结。,本章重点,重要概念和术语,计算机网络工程组织,网络互连设备,网络应用模型,网络工程技术的新发展,1,1,1,计算机网络工程的含义,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，制定网络建设的方案，协助工程招投标、设计、实施、管理与维护等活动。,网络工程除了具备一般工程共有的内涵和特点以外，还包含以下要素：,重要概念和术语,P1,1,1,1,计算机网络工程的含义,（,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、系统布线的基本知识，发展现状，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、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、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。,重要概念和术语,P2,1,1,1,计算机网络工程的含义,（,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、系统布线的基本知识，发展现状，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、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、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。,重要概念和术语,P2,1,1,1,计算机网络工程的含义,（,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、系统布线的基本知识，发展现状，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、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、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。,重要概念和术语,P2,1,1,1,计算机网络工程的含义,（,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、系统布线的基本知识，发展现状，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、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、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。,重要概念和术语,P2,1,1,1,计算机网络工程的含义,（,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、系统布线的基本知识，发展现状，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、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、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。,重要概念和术语,P2,1,1,2,网络工程建设的各阶段,规划阶段,重要概念和术语,设计阶段,实施阶段,运行与维护阶段,P2,1,1,3,系统集成（,System Integration,）,美国信息技术协会（,ITAA,）对系统集成的定义是这样的：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连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。,1,软件集成,2,硬件集成,3,网络系统集成,重要概念和术语,P2,1,1,3,1,计算机信息系统集成资质等级评定条件（试行）,参看教材（,P34,）,一、一级资质,二、二级资质,三、三级资质,四、四级资质,重要概念和术语,1,2,1,组织方式与组织机构,1,组织方式,网络工程的组织方式大体有两种：,（,1,）政府机关统一实施的工程，一般指定主管领导，具体负责人，并成立相应的工程管理机构，自上而下开展实施。,（,2,）公司承建的具体工程，一般采用项目经理制，由项目经理招聘人员，制定方案，系统集成，从头至尾负责工程的组织实施。,计算机网络工程组织,P5,1,2,1,组织方式与组织机构,2,组织机构,政府行为的网络工程，其组织机构是比较严密的，一般包括以下三层机构：,（,1,）领导小组：指导系统总体组开展工作，审批总体组的各类报告，协调各部门的工作，协助拟制业务需求，项目鉴定验收。,（,2,）总体组（总承组）：制定系统需求分析、项目总体方案、系统工程实施报告；指定系统的使用、管理等各类标准，设计系统安全性和可靠性方案，对项目的实施进行宏观管理和控制，并进行严格的质量管理。,（,3,）技术开发小组：根据系统总体组制定的软件建设任务，开发软件系统，开发工程中撰写各种软件工程规范所需的文档。,计算机网络工程组织,1,2,2,工程监理,所谓网络工程监理，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、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包括：,1,帮助用户做好需求分析,2,帮助用户选择系统集成商,3,帮助用户控制工程进度,4,严把工程质量关,5,帮助用户做好各项测试工作,计算机网络工程组织,P5,1,3,网络互连设备,网络互连设备用来将网络的各个部件连接在一起，从连接性质的不同可以认为有物理上的互连能力和协议上的互连能力。,（,1,）物理上的互连能力指所支持的物理接口，能连接的物理介质类型。,（,2,）协议上的互连能力指工作在不同协议类型的网络之间，实现不同协议数据包的转换。通常对设备互连能力考虑得较多的都是协议上的互连能力。,网络工程中使用得较多的几种互连设备是,中继器、集线器、网桥,/,交换机、路由器和网关,等,网络互连设备,P6,常见网络互连设备的互连能力,网络互连设备,P6,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,中继器、集线器、网关,网桥、交换机、网关,路由器、第三层交换机、网关,网关,DTE,DTE,互连设备,物理传输介质,1,3,1,中继器,中继器的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，提供物理层的互联。中继器的功能细分为以下几条：,（,1,）过滤,MEI,和,RFI,引起的信号干扰或噪音；,（,2,）放大和修整进入的信号，使重新传输更精确；,（,3,）对信号重定时；,（,4,）在所有网段上复制信号。,网络互连设备,P6,1,3,2,集线器,集线器（,HUB,）是双绞线以太网对网络进行集中管理的最小单元。集线器是一个共享设备，其实质是一个多端口的中继器。,集线器在,OSI,体系结构模型中处于物理层，是,LAN,的接入层设备。,HUB,主要用于共享式以太网络的组建，是解决从服务器直接到桌面的最佳，最经济的方案。,网络互连设备,P7,1,3,2,1,集线器类型,依据总线带宽的不同。,HUB,分为,10M,、,100M,和,10/100M,自适应,3,种；,若按照配置形式的不同可分为独立型，模块型和可堆叠型集线器；,根据管理方式可分为智能型（带有,CPU,，支持简单网络管理协议）和非智能型,HUB,（不支持网络管理，容易形成数据堵塞）两种；,按照安装时的场合，又可以分为机架式和桌面式的,HUB,。目前使用的基本上是以上,4,种分类的组合。,HUB,根据端口数目的不同，主要有,8,口，,16,口和,24,口之分。,网络互连设备,P7,1,3,2,4,级联（,Uplink,）和堆叠（,Stack,）,10Base-T HUB,虽然可以借助层层级联的方式来扩充网络，但是缺点是每级联一层，带宽会相对降低。,为了解决这个问题，网络厂商设计了“,堆叠式,”的,HUB,，用,SCSI,电缆将,HUB,背部的堆叠模块连通，这样的做法使各台,HUB,均处在同一管理层次（即他们的带宽均一致）。,堆叠式集线器的好处除了更适合网络的扩充之外，也相对,降低了端口成本,，另外，它放置的,位置集中非常方便管理,。,网络互连设备,P7,菊花链式堆叠和星型堆叠,网络互连设备,P8,菊花链堆叠方式,星型堆叠方式,1,3,3,网桥,网桥也叫桥接器，是连接两个局域网的存储转发设备，工作在,OSI,的数据链路层。,网桥可以截获所有的网络信息，并读取每个帧的目标地址（,MAC,地址），以确定帧是否应该转发到某一个网段。,网桥最主要的优点是它可以限制传输到某些网段的通信量，这一优点被用在,10Base5,以太网中，用来给工作节点数目较多的网络分段。,网络互连设备,P8,1,3,3,网桥,网桥有下列两种基本类型：,1,本地网桥,本地网桥直接连接两个距离很近的,LAN,，将网络分段，提高网络通信效率。本地网桥也可分为内桥和外桥。,2,远程桥,远程网桥用于连接距离较远的网络。远程桥通常还需要使用调制解调器完成远程连接功能。,网络互连设备,P8,1,3,4,交换机,交换机是局域网里面最风靡的设备,.,交换机在转发数据时，根据事先存储的,MAC,地址表,选择目标主机转发数据，所以交换机各端口的带宽是独立的。,交换机这一产品本身也有很多类型，从低端的交换式集线器到高端的可网管的多层交换机等各种系列，采用的交换技术包括,直通交换、存储转发、无碎片直通方式,等各种类型。,网络互连设备,P8,1,3,4,1,交换技术简介,1,直通方式（,Cut Through,）,2,存储转发方式（,Store and Forward,）,3,无碎片直通方式（,Fragment Free Cut Through,）,该交换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。其方法是先保存帧的前,64,个字节，如果是不健全的帧或有冲突的帧，就立即舍弃，因为从帧的头,64,个字节就可以判断出包的好坏，所以在交换的等待延迟和错误校验之间达到最好的折衷选择。如果是坏包，大部分能在帧的头,64,个字节中检测出来，所以能取得交换延迟和错误校验之间的最佳平衡。,网络互连设备,P9,直通交换方式,网络互连设备,P8,Port1,Port2,Portn,Port3,data,data,data,Error!,存储转发方式,网络互连设备,P8,Port1,Port2,Portn,Port3,data,交换处理模块,data,data,无碎片直通方式,网络互连设备,P8,Port1,Port2,Portn,Port3,data,交换处理模块,data,data,64Byte,=,Frame,1,3,4,2,冲突域和广播域,1,冲突域,由于采用,CSMA/CD,访问控制技术，共享以太网上的一台主机发送数据时，将导致与同时也向共享总线或共享设备上发送数据的主机争用线路而发生冲突，潜在共享线路的所有主机范围构成一个冲突域。例如连接在同轴电缆上的所有主机，连接在共享集线器上的主机等都构成一个冲突域。,网络互连设备,P9,网络分段（物理）,在一个冲突域中的主机数目过多时，通常要进行分段（图,1-3,），分段的方法是使用网桥、交换机、路由器等存储转发设备隔离冲突域。,网络互连设备,P10,1,3,4,2,冲突域和广播域,2,广播域,广播域指的是能接收到广播数据包的主机范围。广播数据包通常采用广播地址发送，即主机位全为,1,的地址。很多原因都会导致网络中产生大量的广播数据包，如视频点播服务、有故障的网卡、路由更新等。由于,IP,广播发生在网络层，所以工作于第二层的交换机对广播数据包无能为力。大量的无用广播数据包即广播风暴会消耗大量的带宽，使网络效率急剧降低直至瘫痪。,网络互连设备,P10,网络分段（逻辑）,因此必须对广播域加以隔离，通常一个广播域内的主机数在,100,台到,150,台之间，降低了广播风暴的影响范围。能隔离广播域的设备是工作在网络层的路由器，它能够将收集到的广播数据包丢弃，而不影响到其它网络（图,1-4,）。,网络互连设备,P10,3,各种网络设备隔离冲突域和广播域的能力,网络互连设备,P11,冲突域：,广播域：,图,1-5,集线器、网桥、交换机、路由器四种设备对冲突域和广播域的划分,3,各种网络设备隔离冲突域和广播域的能力,网络互连设备,P11,冲突域：,广播域：,图,1-5,集线器、网桥、交换机、路由器四种设备对冲突域和广播域的划分,1 1 1 4,1 4 4 4,1,3,5,路由器,所谓路由就是指通过相互连接的网络把信息从当前节点转发到目标节点的活动。但是，在路由过程中，信息至少会经过一个或多个中间节点，也会出现若干条可选的路径，选择效率最高的可用路径就是路由器的基本任务。,它还能提供包括包过滤、组播（,Multi-Broadcasting,）、服务质量（,QoS,）、数据加密和包过滤（,Packet Filtering,）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、计费等网络管理中非常重要的职能。,网络互连设备,P11,1,3,5,路由器,路由器主要由下面五个部分组成：路由引擎，转发引擎，路由表，网络适配器和路由器端口等。,网络互连设备,P11,路由引擎,路由表,转发引擎,网络适配器,网络适配器,路由器端口,路由器端口,路由通路,控制通路,1,3,5,路由器,路由表通常由五项构成：,（,1,）网络地址：可以到达的目标网络地址，不管经过多少跳数，这个网络地址肯定是可达的，一旦该目的网络不可达，路由表都会更新。,（,2,）子网掩码：对应于第一项目标网络的子网掩码。,（,3,）网关：将数据转发到目标网络的出口。,（,4,）跳数：到目的网络要经过的路由器的数目。,（,5,）连接方式：只有两种，与路由器端口直接相连的网络称为直连（,Direct Link,），不与该路由器直接相连的网络都称为远程连接（,Remote Link,）。,网络互连设备,P12,路由表,网络互连设备,P12,图,1-7,中，路由器,1,的路由表可描述为：,网络地址,子网掩码,网关,跳数,连接方式,172,16,1,0,255,255,255,0,S1,0,Direct,172,16,2,0,255,255,255,0,S2,0,Direct,172,16,3,0,255,255,255,0,S2,1,Remote,路由表,网络互连设备,P12,图,1-7,中，路由器,2,的路由表可描述为：,网络地址,子网掩码,网关,跳数,连接方式,172,16,1,0,255,255,255,0,S1,1,Remote,172,16,2,0,255,255,255,0,S1,0,Direct,172,16,3,0,255,255,255,0,S2,0,Direct,静态路由和动态路由,静态路由,是指由网络管理员手工配置的路由信息。当网络的拓扑结构或链路的状态发生变化时，网络管理员需要手工去修改路由表中相关的静态路由信息。,静态路由一般适用于比较简单的网络环境,静态路由的好处在于可以减少路由器之间的数据传输量，这对于带宽较紧张，线路冗余度低的网络尤其适合。,网络管理员通常会给路由器配置,动态路由协议,。常用的动态路由协议包括,RIP,、,OSPF,、,BGP,等，它们分别具有不同的性能和应用范围。,配置了动态路由协议的路由器能够自动地建立起自己的路由表，并且能够根据情况的变化适时地进行调整。,网络互连设备,P13,1,4,网络应用模型,网络模型（,Network Model,）是指网络上计算机处理信息的方式。,根据信息处理过程中各主机之间的协作方式，我们可以得到四种主要的网络模型：对等网模式（,P2P,）、文件服务器模式（,FS,）、客户机,/,服务器模式（,C/S,）、浏览器,/,服务器模式（,B/S,）。,网络应用模型,P13,1,4,2,对等网模式（,Peer-to-Peer,）,在对等网络模型中，通常使用的拓扑结构是总线型或星型，网络中不需要专门的服务器，也不需要网络操作系统，每台计算机都可以提供服务，每台计算机都可以获取服务，只要这些计算机之间支持相同的网络协议即可。,网络应用模型,P14,4,新型的,P2P,技术,新型的,P2P,技术的定义是：通过在系统之间的直接交换实现计算资源和服务的共享。,目前，,Internet,上流行的,BT,下载就是这种模型被应用的实例。,网络应用模型,P14,索引服务器,成员,1,成员,n,成员,x,发布索引,搜索,下载索引,搜索,下载索引,文件操作,文件操作,文件操作,1,4,3,文件服务器模式,文件服务器模式又称为“专用服务器模式”,在这种网络中一般都至少有一台比其他工作站功能强大许多的计算机，它上面安装有网络操作系统，因此，称它为专用的文件服务器，所有的其他工作站的管理工作都以此服务器为中心。,网络应用模型,P15,1,4,4 C/S,模式,20,世纪,90,年代以来流行的客户机,/,服务器（又称,Client/Server,，,C/S,）网络模型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。,这里的,C/S,结构是指将应用划分为前端，即客户机部分，通常客户机程序运行在微机或工作站上；以及后端，即服务器部分。,网络应用模型,P16,客户机,/,服务器系统结构的优缺点,2,缺点：,（,1,）管理较为困难。,客户机,/,服务器结构仍属于分散式处理信息的方法，所以比集中式方法更为复杂。尤其对分布式资源的管理比较困难。,（,2,）客户端的资源浪费,由于系统升级和功能的增加，越来越多的模块被添加到客户端程序中，而单个用户可能只使用这些功能中很小的一个部分，但不得不安装整个客户端软件，降低了客户端系统的效率。,（,3,）系统兼容性较差。,尽管,C/S,结构可以跨平台运行，但能够重用的部分仅限于服务器端，客户端程序在每一种系统下都要重新开发，重复工作量较大。,网络应用模型,P17,客户机,/,服务器系统结构的优缺点,1,优点,（,1,）集中式管理。,（,2,）性价比高。,（,2,）系统可扩充性好。,（,3,）抗灾难性能好，可靠性高。,（,4,）安全性好。,（,5,）用户界面良好。,网络应用模型,P17,1,4,5 B/S,模式,B/S,模式的全名为浏览器,/,服务器网络结构，,B/S,结构是客户机,/,服务器发展的最新模式。,B/S,结构的客户端采用了人们普遍使用的浏览器，因此，它是一个简单的，低廉的，以,Web,技术为基础的“瘦”型系统。,其服务器端除了原有的服务器外，另外增添了高效的,Web,服务器。,网络应用模型,P18,中间件（,Middleware,）,IDC,对中间件的定义是：,中间件,是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源。,中间件位于客户机服务器的操作系统之上，管理计算资源和网络通信。,它的功能流程为：在客户端提出数据请求时，中间件系统接收到数据，并与数据库连接，查找相应的数据源再利用自身的处理逻辑程序处理数据，处理结果传回客户端。,网络应用模型,P18,1,4,5 B/S,模式,使用,B/S,结构的三层应用模式，与,C/S,结构的二层应用模式相比，除了具有它的全部优点外，还具有下列优点：,（,1,）成本低,（,2,）易于更新和改动,（,3,）使用方便，培训工作简化,（,4,）开发工作简化,（,5,）真正的平台无关性,网络应用模型,P18,1,5,网络工程技术的新发展,人们在津津乐道于当前网络发展带来的巨大成就时，也在不断地开拓创新。人们正在将技术的触角不断向前延伸，建设万兆带宽的城域网，分享,IPv6,的海量地址，享受无线网络无处不在的便利。所有这一切，都给未来的网络带来无穷遐想。,网络工程技术的新发展,P19,1,5,1,万兆以太网,10G,以太网标准于,2002,年,7,月在,IEEE,通过。,10G,以太网包括,10GBASE-X,、,10GBASE-R,和,10GBASE-W,。,（,1,）,10G,串行物理媒体层,（,2,）,PMD,（物理介质相关）子层,（,3,）,PMA,（物理介质接入）子层,（,4,）,WIS,（广域网接口）子层,（,5,）,PCS,（物理编码）子层,（,6,）,RS,（协调子层）和,XGMII,（,10Gbit/s,介质无关接口）,网络工程技术的新发展,P19,2,万兆以太网技术展望,万兆以太网在设计之初就考虑城域骨干网需求。,采用万兆以太网作为城域网骨干可以省略骨干网设备的,POS,或者,ATM,链路。,10G,以太网可以应用在校园网、城域网、企业网等。但是由于当前宽带业务并未广泛开展，人们对单端口,10G,骨干网的带宽没有迫切需求，所以,10G,以太网技术相对其他替代的链路层技术（例如,2.5G POS,、捆绑的千兆以太网）并没有明显优势。,网络工程技术的新发展,P21,1,5,2 IPv6,IPv6,是因特网协议第六版本的简写，它代表全新的互联网技术规范。,IPv6,最显著的特征是通过采用,128,位的地址空间替代,IPv4,的,32,位地址空间来提高下一代因特网的地址容量。除此之外，,IPv6,在安全性、服务质量（,QoS,）、移动性等方面具有比,IPv4,更好的特性，采用,IPv6,的下一代网络比现有网络更具扩展性、更安全、且更容易为用户提供高质量的服务。换而言之，以,IPv6,为基础的下一代网络既可以更好地支持和保障传统业务应用，更可以支持丰富多彩的新业务应用。,网络工程技术的新发展,P21,1,5,2,2 IPv6,的新特点,1,巨大的地址空间,IPv6,的,128,位地址长度形成了一个巨大的地址空间。,128,位地址空间包含的准确地址数是,340,，,282,，,366,，,920,，,938,，,463,，,463,，,374,，,607,，,431,，,768,，,211,，,456,个。这个数目足够为地球上每一粒沙子提供一个独立的,IP,地址。,2,高效的层次寻址及路由结构,3,移动性,4,内置的安全特性,5,服务质量,6,即插即用的配置,网络工程技术的新发展,P22,1,5,2,3 IPv6,的报头格式,IPv6,数据报文有一个,40,字节的基本首部（,Base Header,）。其后可允许有零个或多个扩展首部（,Extension Header,），再后面是数据,网络工程技术的新发展,P24,基本首部,扩展首部,1,扩展首部,n,数 据,选 项,选 项,图,1-13 IPv6,数据报文的一般形式,1,5,2,3 IPv6,的报头格式,下图是,IPv6,基本首部的格式。每个,IPv6,数据报文都从基本首部开始。,IPv6,基本首部的不少字段可以和,IPv4,首部中的字段直接对应。,网络工程技术的新发展,P24,版本,优先级,流 标 号,净负荷长度,下一个首部,跳数限制,源主机,IPv6,地址,（,16,字节）,目的主机,IPv6,地址,（,16,字节）,比特,0 4 8 16 31,图,1-14 IPv6,数据报文基本首部的格式（,40,字节长）,1,5,2,3 IPv6,的报头格式,版本（,Version,）：版本字段的长度为,4,位，它指明了协议版本号，对,IPv6,该字段总是,6,。,优先级（,Priority,）：这个,8,位字段可以为包赋予不同的类型或优先级。,流标（,Flow Label,）：流标字段是,IPv6,的新增字段。,净负荷长度（,Payload Length,）：这个,16,位字段表明了有效载荷长度。,下一个首部（,Next Header,）：在,IPv6,中，扩展首部插在,IP,报头和传输层报头当中。这类扩展首部包括验证、加密和分片功能。,网络工程技术的新发展,P24,1,5,2,3 IPv6,的报头格式,版本（,Version,）：版本字段的长度为,4,位，它指明了协议版本号，对,IPv6,该字段总是,6,。,优先级（,Priority,）：这个,8,位字段可以为包赋予不同的类型或优先级。,流标（,Flow Label,）：流标字段是,IPv6,的新增字段。,净负荷长度（,Payload Length,）：这个,16,位字段表明了有效载荷长度。,下一个首部（,Next Header,）：在,IPv6,中，扩展首部插在,IP,报头和传输层报头当中。这类扩展首部包括验证、加密和分片功能。,网络工程技术的新发展,P25,1,5,2,3 IPv6,的报头格式,跳数限制（,Hop Limit,）：此字段用来防止数据报文在网络中无限期地存在。,源站,IP,地址（,Source Address,）：该字段指明了始发主机的起始地址，其长度为,128,位。,目的站,IP,地址（,Destination Address,）：该字段指明了传输信号的目标地址，其长度为,128,位。,网络工程技术的新发展,P25,1,5,2,4,部署,IPv6,的总体设计原则,1,IPv6,网络建设的原则,IPv6,网络需要全面支持,IPv6,协议，并具有支持,IPv6,和,IPv4,协议的接入能力。,IPv6,网络的设计应该本着以下几个原则进行：,（,1,）经济性：节省成本，充分利用现有的,IPv4,网络和设备；,（,2,）实用性；网络可以提供各种类型用户的,IPv6,接入；,（,3,）可用性：网络不能是一个空网，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。,网络工程技术的新发展,P25,1,5,2,4,部署,IPv6,的总体设计原则,2,IPv6,路由协议的选择,（,1,）外部网关协议,IPv6,网关协议只能使用,BGP4+,，由,RFC2858,、,RFC2545,定义。,（,2,）内部网关协议,RIPng,（,RFC2080,），同,RIPv2,特性基本相同，一般在较小的网络中应用,IS-ISv6,（单拓扑结构和多拓扑结构）,单拓扑结构的,IS-IS,只支持单个,SPF,算法，多拓扑结构的,IS-IS,可以支持多个,SPF,算法,OSPFv3,（,RFC2740,），专为,IPv6,协议设计德路由协议，不能交换,IPv4,路由信息。,网络工程技术的新发展,P25,1,5,2,4,部署,IPv6,的总体设计原则,3,IPv6,路由器的选择,（,1,）稳定性和可靠性,现行的,IPv4,路由器都可以通过在线升级相关的软硬件，使之从只支持,IPv4,过渡到支持双协议栈。,（,2,）性能,路由器,IPv6,软件转发：软件转发具有低成本的优点，但对不同大小的包性能差异较大，只适合于转发,1.5k,左右的包。,路由器,IPv6,硬件转发：高性能的,IPv6,都采用了新型的,ASIC,芯片技术，支持线速转发能力。,对于核心路由器来说，如果路由器只支持,IPv6,转发，网络的性能将会受到影响，应采用能够支持硬件,IPv6,转发的路由器。,（,3,）功能,支持双协议栈，支持手工隧道，支持多种的自动隧道方式；,边缘路由器应具有支持,NAT-PT,和,Mobile IPv6,的能力。,网络工程技术的新发展,P25,1,5,2,5 IPv6,过渡技术的选择,1,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,2,隧道,通过把,IPv6,数据报文封装入,IPv4,数据报文中，让现有,IPv4,网络成为载体以建立,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，隧道被看成一个直接连接的通道。,3,网络地址转换,/,协议转换技术（,NAT-PT,）,网络地址转换,/,协议转换技术,NAT-PT,结合了,SIIT,协议转换、传统的,IPv4,下的动态地址翻译（,NAT,）以及适当的应用层网关（,ALG,）,网络工程技术的新发展,P26,1,5,3,无线局域网技术,无线局域网（,Wireless Local,Area Network,，,WLAN,）就是在不采用传统电缆线的同时，提供传统有线局域网的所有功能，网络所需的基础设施不需要再埋在地下或隐藏在墙里，网络却能够随着你的需要移动或变化。,无线局域网技术具有传统局域网无法比拟的灵活性。,此外，无线局域网的抗干扰性强、网络保密性好。,网络工程技术的新发展,P27,1,无线局域网的技术分析,（,1,）红外（,IR,）系统,（,2,）无线电波（,RF,）,网络工程技术的新发展,P28,2,无线局域网的主要协议标准,无线接入技术区别于有线接入的特点之一是标准不统一，不同的标准有不同的应用。目前比较流行的有,802,11,标准、新贵蓝牙（,Bluetooth,）标准以及,HomeRF,（家庭网络）标准。,（,1,）,802,11,标准,（,2,）蓝牙,（,3,）家庭网络的,HomeRF,网络工程技术的新发展,P29,IEEE802.11b,1999,年,9,月通过的,IEEE802.11b,工作在,2.4GHz,2.483GHz,频段。,802.11b,数据速率可以为,11Mbps,、,5.5Mbps,、,2Mbps,、,1Mbps,或更低，根据噪音状况自动调整。当工作站之间距离过长或干扰太大、信噪比低于某个门限时，传输速率能够从,11Mbps,自动降到,5.5Mbps,，或者根据直接序列扩频（,DSSS,）技术调整到,2Mbps,和,1Mbps,。,802.11b,使用带有防数据丢失特性的载波检测多址访问（,CSMA,CA,）作为共享访问协议，物理层调制方式为,CCK,（补码键控）的,DSSS,。,网络工程技术的新发展,P29,IEEE802.11a,IEEE802.11a,在整个覆盖范围内提供了更高的速度，其速率高达,54Mbps,。,它工作在,5GHz,频段，与,802.11b,一样采用,CSMA,CA,协议。,物理层采用正交频分复用,OFDM,代替,802.11b,的,DSSS,来传输数据。,网络工程技术的新发展,P29,IEEE802.11g,为了解决,IEEE802.11a,与,802.11b,的产品因为频段与物理层调制方式不同而无法互通的问题，,IEEE,又在,2001,年,11,月批准了新的,802.11g,标准。,802.11g,既适应传统的,802.11b,标准，在,2.4GHz,频率下提供每秒,11Mbps,的传输速率；也符合,802.11a,标准，在,5GHz,频率下提供,54Mbps,的传输速率。,802.11g,中规定的调制方式包括,802.11a,中采用的,OFDM,与,802.11b,中采用的,CCK,。通过规定两种调制方式，既达到了用,2.4GHz,频段实现,802.11a 54Mbps,的数据传送速度，也确保了与,802.11b,产品的兼容。,网络工程技术的新发展,P29,1.5.4,网格计算,即通过高速网络连接这些分布的、异构的计算资源，发展配置系统软件、工具和应用环境，使之成为一个互相协调的、可看作是单一的超大型计算环境或网络虚拟超级计算机，形成了网格状的高性能计算网，各种计算资源就是网格的结点。因此，网格是高性能计算和信息服务的战略性基础设施，它将地理上分布、异构的各种资源通过高速网络连接并集成起来，共同完成重大的科学问题研究。,网络工程技术的新发展,P29,网格计算的应用,（,1,）桌面超级计算：可将普通桌面用户和超级计算中心、大型数据库连接起来，用户可以不受距离限制地使用这些计算能力；,（,2,）智能设备：可连接用户和大量的、分布的、远程的智能设备，如显微镜、望远镜、传感器、卫星设备等，进行实时处理和远程操作等；,（,3,）协同环境：可以连接多个虚拟环境使不同位置的用户能进行交互、仿真；,（,4,）分布式并行计算：可使多个异构计算机协同解决单机难以完成的任务，可以使不同性质的任务调度到最合适的计算机构中去运行。,网络工程技术的新发展,P29,网格计算层次结构,（,1,）异构性：网格由分布在广域网不同管理域上的各种计算资源组成，怎样实现异构机器间的合作和转换是首要问题；,（,2,）可扩展性：网格资源可能从数十个增长为数百万个，要使网格资源规模不断扩大，应用不断增长情况下，还能够保持相当的性能；,（,3,）动态自适应：在网格计算中，某一资源出现故障或失败的可能性较高，资源管理必须能动态监视和管理网格资源，从可利用资源中选取最佳资源服务。,网络工程技术的新发展,P29,网格计算层次结构,1,网格计算国际项目,（,1,）网格计算论坛：研究人员和应用人员的论坛，旨在促进推广相关的技术，发布文档、源码、应用手册和标准等，网址为：,www.gridforum.org,（,2,）欧洲网格计算论坛：,www.egrid.org,（,3,）,Globus,项目：发展网格计算的基本软件和工具，目前国际国内很多网格项目都是基于,Globus,开发的。网址：,www.globus.org,2,网格计算国内项目,（,1,）中国国家网格（,China National Grid,）,（,2,）中国教育科研网格公共支撑平台,（,3,）科学计算网格,（,4,）华科大校园网格,网络工程技术的新发展,P29,网格计算层次结构图,网络工程技术的新发展,P29,第,2,章 网络规划与需求分析,需求分析从字面上的意思来理解就是找出“需”和“求”的关系，从当前业务中找出最需要重视的方面，从已经运行的网络中找出最需要改进的地方，满足客户提出的各种合理要求，依据客户要求修改已经成形的方案。,本章重点,2,1,需求分析的类型,2,2,如何获得需求,2,3,可行性论证,2,4,工程招标与投标,2,2,1,应用背景分析,应用背景需求分析概括了当前网络应用的技术背景，介绍了行业应用的方向和技术趋势，说明本企业网络信息化的必然性。,应用背景需求分析要回答一些为什么要实施网络集成的问题。,（,1,）国外同行业的信息化程度以及取得哪些成效？,（,2,）国内同行业的信息化趋势如何？,（,3,）本企业信息化的目的是什么？,（,4,）本企业拟采用的信息化步骤如何？,需求分析的类型,P33,2,2,1,应用背景分析（举例）,“,随着计算机技术和网络技术的发展，家庭计算机的普及，“上网”已经成为人们的常用语，各种信息 网，服务网已经成为现代人们生活中必不可少的重要内容。一般，对于宽带住宅小区用户群来说，一个小区或一栋大楼，可以,10M/100Mbps,带宽接入,IP,城域网，利用小区或大楼的综合布线为用户提供高速上网的服务。信息化小区,/,大楼的宽带接入是一种新的上网接入方式，具有接入成本低、带宽高、使用简便等特点，令房地产开发商、物业管理商、住宅用户等多方受益。住宅用户更可以享受到,10M,以太网直接上网的便利，不需占用电话线，再不必为带宽烦恼。,”,需求分析的类型,P33,举例,2,2,2,业务需求,业务需求分析的目标是明确企业的业务类型，应用系统软件种类，以及它们对网络功能指标（如带宽、服务质量,QoS,）的要求。,业务需求是企业
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