The second chapter of small and medium overall network system planning and design methods
Based on the basic structure of the network information system
网络运行环境：机房与电源两个部分
网络系统：网络传输基础设施与网络设备两部分
Network Operating System: not a computer operating system, the computer operating system is a computer hardware system management, and network management systems work in the computer operating system, the computer system adds the ability required network operations, is the heart and soul of the network. For example, Windows NT Server, Windows 2000 Server UNIX system, linux system.
网络应用软件开发与运行环境：网络数据库管理系统与网络软件开发工具两部分
网络数据库管理系统：Oracle、Sybase 、MS SQL Server
网络软件开发工具：标准数据库开发工具、web应用开发工具、标准开发工具
Phase of the network, system integration engineering division
Internet user surveys and network engineering needs analysis
1, the network user survey
网络用户调查
网络应用需求调查
Second, the geographic distribution of the network nodes
用户数量及分布的位置
建筑物内部结构情况调查
建筑物群情况调查
Third, the application profiling
Internet服务
数据库服务
网络基础服务系统
Fourth, the network needs detailed analysis
网络总体需求分析
综合布线需求分析
网络可用性与可靠性分析
网络安全性分析
网路工程造价估算
After-school true problem (3)
In a detailed analysis of network requirements in addition to the general requirements, including network analysis, demand analysis of integrated wiring, network availability and reliability analysis, network security needs analysis, work needs to be done is (A)
A. Network project cost estimate
B. Network Engineering schedule
C. network hardware equipment selection
D. broadband access network needs analysis
The overall basic network design method
Large and medium-sized network architecture must be designed hierarchical thinking, this is the most effective way to solve the complexity of the network system size, structure and technology of
the need for empirical data organized into three layers is:
if 结点数为250-5000个，一般需要按照3层结构来设计;
if 结点为100-500个，可以不必设计接入层网络, directly through the junction aggregation router or switch access layer;
if 结点数为5-250个，也可以不设计接入层与汇聚层网络.
The core layer network architecture design
The core layer of the network is the backbone of the whole network system, should be the focus of the design and construction. Statistics show that the core layer of the network generally have to bear 40% -60% of the entire network traffic. Technical standards currently network should be used for the core layer are: GE / 10GE, high-performance switching device is a core router, the router is connected to an optical fiber having a core of the redundant link.
方案a的优点是直接利用了核心路由器的带宽，但是占用比较多的核心路由器端口，而高端路由器端口价钱高，使得设备成本上升；
方案b在两台核心路由器之上再增加一台链接服务器集群的交换机，其优点可以分担核心路由器的带宽，缺点是容易形成带宽瓶颈，并存在单点故障的潜在危险。
汇聚层与接入层网络结构设计
汇聚层网络用于将分布在不同位置的子网络链接到核心层网络，实现由汇聚的功能。在一般规模的网络系统中，尤其是在一期工程设计中，人们经常采用多个并行的GE/10GE交换机堆叠的方式来扩展端口密度，由一台交换机使用光端口通过光纤向上级联，将汇聚层与接入层合并成一层。
接入层网络用于将终端用户计算机接入到网络之中。网络系统分层设计的另一个好处是可以方便地分配和规划带宽，有利于均衡负荷，提高网络效率。
根据实际经验总结：层次之间的上联带宽与下一级带宽之比一般控制在1:20。例如，如果一个接入交换机有24个10/100Mbps端口，那么上联带宽可以控制在(24×100)÷20=120Mbps，留有一个余量后，一般定为200Mbps。如果有10个规模相同的接入交换机，那么总的上联宽带可以选择为2Gbps。
网络关键设备选型
路由器选型的依据
路由器的分类划分
高端路由器
中端路由器
低端路由器
交换能力大于40Gbps的称为高端路由器； 交换能力低于40Gbps的称为中低端路由器。
路由关键技术指标
①吞吐量
吞吐量是指路由器的包转发能力。
路由器的吞吐量涉及两个方面的内容：端口吞吐量和整机吞吐量。
路由器的包转发能力与路由器的端口数量、端口速率、包长度，包类型有关。
②背板能力
背板是路由器的输入端与输出端之间的物理通道。传统的路由器采用的是共享背板的结构，高性能的路由器一般采用的是交换式结构。背板能力决定了路由器的吞吐量。
③丢包率
丢包率是指在稳定的持续负荷下，由于包转发能力的限制而造成包丢失的概率，丢包率通常是衡量路由器超负荷工作时的性能指标之一。
④延时与延时抖动
延时是指数据包的第一个数据帧的第一个比特进入路由器，到该数据包的最后一个数据帧的最后一个比特离开路由器所经历的时间，该时间间隔标志着路由器转发包的处理时间。延时与包长度、链路传输速率有关。延时对网络性能影响很大。高速路由器一般要求长度为1518B的ip包，延时要小于1ms。
延时抖动是指延时的变化量。由于数据包对延时抖动要求不高，因此通常不把延时抖动作为衡量高速路由器的主要指标，但是语音，视频业务对延时抖动要求较高。
⑤突发处理能力
突发处理能力是以最小帧间隔发送数据包而不引起丢失的最大发送速率。
⑥路由表容量
路由器是通过路由表来决定包转发路径的。
路由器的重要任务就是建立和维护一个与当前网络链路状态与结点状态相适应的路由表。
⑦服务质量
路由器的服务质量主要表现在队列管理机制、端口硬件队列管理和支持QoS协议上。
队列管理机制是指路由器的队列调度算法与拥塞管理机制。队列调度算法主要包括：支持公平排队算法、支持加权公平排队算法、虚拟输出队列、拥塞控制、优先级管理等方面
端口硬件队列管理通常是由端口硬件来实现。
路由器应能支持区分服务(Diffserv) 、资源预留(RSVP)、多协议标记交换(MPLS)协议。
⑧网管能力
路由器的网管能力表现在网络管理员可以通过网络管理程序和通用的网络管理协议SNMPv2等，对网络资源进行集中的 管理和操作，包括配置管理、记账管理、性能管理、故障管理与安全管理。网络管理力度标志着路由器管理的精细程度。路由器网管能力可以管理到端口、网段、ip地址或MAC地址。
⑨可靠性与可用性
路由器的可靠性与可用性表现在：设备的冗余、热拔插组件、无故障工作时间、内部时钟精度等方面。
(接口冗余、电源冗余、系统板冗余、时钟板冗余、整机设备冗余)
典型的高端路由器的可靠性与可用性指标应该达到： 无故障连续工作时间(MTBF)大于10万个小时； 系统故障恢复时间小于30分钟；
系统具有自动保护切换功能，主备用切换时间小于50ms； SDH与ATM接口自动保护切换功能，切换时间小于50ms；
主处理器、主存储器、电源、总线管理器与网络管理接口等主要部件需要有热插拔冗余备份，线卡要求备份，并提供远程测试诊断能力；
路由器系统内不存在单故障点。
交换机主要技术指标
① 背板带宽
背板是交换机输入端与输出的物理通道。背板带宽越宽， 交换机数据处理能力就越快，数据包转发延时越小，性能越优越。
②全双工端口带宽
全双工端口带宽的计算机方法是：端口数×最大端口速率×2。
例如，一种交换机具有48个10/100BASE-TX端口与两个可扩展的1000BASE-X端口，那么在交换机满配置的情况下，其全双工端口的总带宽为：
48×100×2+2×1000×2=13.6Gbps
网络服务器选型
服务器的分类
从应用的角度的分类：
文件服务器、数据库服务器、Internet通用服务器与应用服务器等。
从主机硬件角度的分类
基于CISC处理器的intel结构(IA)的PC服务器
基于RISC结构处理器的服务器
小型机服务器
大型中型和超级服务器都采用RISC结构处理器，操作系统采用UNIX
按照网络应用规模分类
基础级服务器：1个CPU
工作组级服务器： 1-2个CPU
部门级服务器： 2-4个CPU，采用对称多处理SMP技术
企业级服务器： 4-8个CPU，采用对称多处理SMP技术
服务器的相关技术
①对称多处理(SMP)技术
可以在多CPU结构的服务器中均衡负荷，提高系统工作效率。
②集群技术
集群(Cluster)技术是向一组独立的计算机提供高速通信 线路，组成一个共享数据存储空间的服务器系统，提高系统的数据处理能力。如果一台主机出现故障，它所运行的程序将转移到其他主机，因此集群计算机技术可以大大提高服务器的可靠性，可用性。
③高性能存储与智能I/O技术
服务器磁盘性能或存储技术指标主要是：存取I/O速度和磁盘容量
独立磁盘冗余阵列(RAID)技术，将若干个硬盘驱动器组成一个整体，由阵列管理器管理，在提高磁盘容量的基础上，通过改善并行读写能力，提高硬盘的存储能力和吞吐量，提高系统的可靠性。
④热拔插功能
热拔插功能允许用户在不切断电源的情况下，更换存在故障的硬盘、 板卡等部件，从而提高系统对突发事件的应付能力。
网络服务器的性能
运算处理能力
CPU50%定律：
如果CPU1的主频为M1,CPU2的主频为M2,CPU1与CPU2采用相同的技术,M2>M1,且M2-M1<200MHz,则配置CPU2比配置CPU1服务器性能提高(M2-M1)/M1×50%,这就是CPU的50%定律。
磁盘存储能力
表现在：磁盘存储容量与I/O速度(磁盘接口总线与硬盘)
系统高可用性
系统高可用性=MTBF/(MTBF+MTBR)
其中：MTBF为平均无故障时间，MTBR为平均修复时间
如果系统高可用性达到99.9%，那么每年的停机时间≤8.8小时；
如果系统高可用性达到99.99%，那么每年的停机时间≤53分钟；
如果系统高可用性达到99.999%，那么每年的停机时间≤5分钟；
服务器总体性能：取决于CPU数量、CPU主频、系统内存、网络速度等。
课后真题（3）
1、一台交换机具有16个100/1000Mbps全双工下联端口，它的上联端口带宽至少应为( A )
A. 0.8Gbps
B. 1.6Gbps
C. 2.4Gbps
D. 3.2Gbps
解析：下联端口总带宽：1610002=32Gbps,上联端口带宽：下联端口带宽=1：20，上联端口总带宽：32Gbps/20=1.6Gbps，此为全双工，上联端口带宽：1.6Gbps/2=0.8Gbps
2、下列关于路由器指标的描述中错误的是( B )
A. 路由器的包转发能力与端口数量、端口速率、包长度和包类型有关
B. 高性能路由器一般采用共享背板的结构 交换式结构
C. 丢包率是衡量路由器超负荷工作的性能指标之一
D. 路由器的服务质量主要表现在队列管理机制与支持的QoS协议类型上
3、下列关于路由器技术指标的描述中错误的是( D )
A. 吞吐量是指路由器的包转发能力
B. 背板能力决定了路由器的吞吐量
C. 语音、视频业务对延时抖动要求较高
D. 突发处理能力是以最小帧间隔值来衡量 以最小帧间隔发送数据包而不引起丢失的最大发送速率
4、下列关于典型的高端路由器可靠性与可用性指标的描述中，错误的是( A )
A. 无故障连续工作时间大于1万 10万小时
B. 系统故障恢复时间小于30分钟
C. 主备用系统切换时间小于50ms
D. SDH接口自动包换切换时间小于50ms
5、若服务器系统年停机时间为10分钟，那么系统可用性
至少达到(C )。
A) 99%
B) 99.9%
C) 99.99%
D) 99.999%
6、一台交换机的总宽带为8.8Gbps，如果该交换机拥有两个双工1000Mpbs光端口，那么最多还可以提供的全双工10/100Mbps电端口的数量是( C )
A. 12
B. 16
C. 24
D. 48
解析：1000Mpbs*2*2=4Gbps,8.8Gbps-4Gbps=4.8Gbps,(4.8Gbps/100)/2=24
7、当服务器组中一台主机出现故障，该主机上运行的程序将立即转移到组内其他主机。下列技术中能够实现上述需求的是( B )
A. RAID
B. Cluster
C. RISC
D. CISC
8、允许用户在不切断电源的情况下，更换存在故障的硬盘，电源或板卡等部件的功能是( A )
A. 热插拔
B. 集群
C. 虚拟机
D. RAID
9、下列关于服务器技术的描述中，错误的是(D )
A. 服务器磁盘性能表现在磁盘存储容量与I/O速度
B. 集群系统中一台主机出现故障时不会影响系统的正常服务
C. 热插拔功能允许用户在不切断电源的情况下更换硬盘、板卡等
D. 企业级服务器采用对称多处理器(SMP)技术时，一般使用1-3 4-8个cpu
10、下列服务器技术的描述中，错误的是( C )
A. 热插拔功能允许用户在不切断电源的情况下更换硬盘、板卡等
B. 集群系统中一台主机出现故障时不会影响系统的正常服务
C. 服务器的可用性用MTBF描述 可用性=MTBF/(MTBF+MTBR)
D. 服务器磁盘性能表现在磁盘存储容量与速度
11、若服务器系统可用性达到99.99%，那么每年停机时间必须小于( C )
A. 4分钟
B. 10分钟
C. 53分钟
D. 106分钟
12、若服务器系统年停机时间为6小时，那么系统可用性至少达到(B )
A. 99%
B. 99.9%
C. 99.99%
D. 99.99%
13、下列关于服务器技术的描述中，错误的是( D)
A) 服务器磁盘性能表现在磁盘存储容量与I/O速度
B) 集群系统中一台主机出现故障时不会影响系统的正常服务
C) 热插拔功能允许用户在不切断电源的情况下更换硬盘、板卡等
D) 采用对称多处理器（SMP）技术的服务器的总体性能取决于CPU的数量 取决于CPU数量、CPU主频、系统内存、网络速度等。
14、下图是企业网中集群服务器接入核心层的两种方案
下列关于两种方案技术特点的描述中，错误的是( C )。
A) 两种方案均采取链路冗余的方法
B) 方案（a）较（b）的成本高
C) 方案（a）较（b）的可靠性低 一样
D) 方案（b）较（a）易形成带宽瓶颈
15、下列关于B/S模式应用服务器的描述中，错误的是(B)。
A) 网络应用建立在Web服务的基础上
B) 访问不同的应用服务器需要 不需要不同的客户端程序
C) 浏览器不能直接访问数据库服务器
D) 采用三层架构
16、下图是大型企业网核心层设计的两种方案
Description of the technical characteristics of the two solutions, the error is (C).
A) taken between two core routers connected to the optical fiber link redundancy
B) core layer is currently used mainly GE / 10GE internet
C) Scheme (b) core routers flow pressure greater 流量压力一样
D) Scheme (b) is easy to form a single point of failure