网络规划与设计「建议收藏」

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一、网络生命周期

　　网络生命周期就是网络系统从思考、调查、分析、建设到最后淘汰的总过程。常见的网络生命周期是四阶段周期模型、五阶段周期模型、六阶段周期模型。

　　1. 四阶段周期模型

　　特点：能够快速适应新的需求，强调宏观管理，灵活性较强。适用于成本较低、灵活性高、网络规模较小、需求较为明确、网络结构简单的网络工程。

　　四阶段周期模型：

　　（1）构思与规划阶段：主要工作是明确网络设计或改造的需求，同时明确新网络的建设目标。

　　（2）分析与设计阶段：主要工作是根据网络的需求进行设计，并形成特定的设计方案。

　　（3）实施与构建阶段：主要工作是根据设计方案进行设备购置、安装、调试，形成可试用的网络环境。

　　（4）运行与维护阶段：主要工作是提供网络服务，并实施网络管理。

 

　　2. 五阶段周期模型

　　五阶段周期模型分为五个阶段：

　　（1）需求规范阶段的任务是进行网络需求分析。

　　（2）通信规范阶段的任务是进行网络体系分析。

　　（3）逻辑网络设计阶段的任务是确定逻辑的网络结构。

　　（4）物理网络设计阶段的任务是确定物理的网络结构。

　　（5）实施阶段的任务是进行网络设备安装、调试、网络运行时的维护工作。

 

　　3. 六阶段周期模型

　　六阶段周期模型是对五阶段周期模型的补充，对其灵活性进行改进，通过在实施阶段前后增加相应的测试和优化过程，提高网络建设工作中对需求变更的适应性。

　　该模型重于网络的测试和优化，测重于网络需求的不断变更，由于其严格的逻辑设计和物理设计规范，适用于大型网络的建设工作。

　　（1）需求分析阶段：网络分析人员通过与用户交流来获取新项目目标，然后归纳出当前网络特征，分析出当前和将来网络通信量、网络性能，包括流量、负载、协议、行为、服务质量要求。

　　（2）逻辑设计阶段：主要完成网络的逻辑拓扑结构、网络编址、设备命名、交换机和路由器的协议选择、安全规划、网络管理等设计工作，并根据这些设计产生对设备厂商、服务提供商的选择策略。

　　（3）物理设计阶段：根据逻辑设计的结果，选择具体的技术和产品，使得逻辑设计的成果符合工程设计规范。

　　（4）设计优化阶段：完成实施阶段前的方案优化，通过召开专家研讨会、搭建试验平台、网络仿真等多种形式，找出设计方案中的缺陷，并进行方案优化。

　　（5）实施及测试阶段：根据优化后的方案进行设备的购置、安装、调试与测试，通过测试和试用，发现网络环境与设计方案的偏离，纠正实施过程中的错误，甚至可能需要修改网络设计方案。

　　（6）监测及性能优化阶段：网络的运营和维护阶段，通过网络管理、安全管理等技术手段，对网络是否正常运行进行实时监控，一旦发现问题，通过优化网络设备配置参数，达到优化网络性能的目的，一旦发现网络性能已经无法满足用户需求，则进入下一次迭代周期。

　　

二、网络需求分析

　　需求分析阶段的主要工作内容（即了解用户的各类需求）如下：

　　（1）功能需求。用户和用户业务具体需要的功能。

　　（2）应用需求。用户需要的应用类型、地点和网络带宽的需求，对延迟的需求、吞吐量需求。

　　（3）计算机设备需求。主要是了解各类PC机、服务器、工作站、存储等设备以及运行操作系统的需求。

　　（4）网络需求。网络拓扑结构需求、网络管理需求、资源管理需求、网络可扩展的需求。

　　（5）安全需求。可靠性需求、可用性需求、完整性需求、一致性需求。

　　需求分析的注意事项：任何网络都不可能是一张能够满足各项功能需求的万能网，采用合适的不是最先进的网络设备，获得合适的而不是最高的网络性能，网络需求分析不能脱离用户、应用系统等现实因素，考虑网络的扩展性，极大地保护投资。需求分析完毕后需要编制需求说明书。

 

三、通信规范

　　3.1 通信规范分析任务

　　通信规范分析就是通过分析网络通信模式和网络的流量特点，发现网络的关键点和瓶颈，为逻辑网络设计工作提供有意义的参考和模型依据，从而避免设计的盲目性。

　　通信规范分析任务如下：

　　（1）通信模式分析

　　对通信模式进行分析，确定现在网络中的网络通信模式。通信模式有对等通信（P2P）模式、客户机/服务器（C/S）通信模式、浏览器/服务器（B/S）通信模式、分布式计算通信模式四种。

　　（2）通信边界分析

　　确定局域网通信边界（广播域、冲突域）、广域网络通信边界（自治区域、路由算法区域和局域网交界）、虚拟专用网络通信边界。

　　（3）通信流分布分析

　　通信流分布分析有时需要汇总所有单个信息流量的大小。

　　通信流计算公式：

　　　　需要的传输速度= 用户数 * 每单位时间产生的事务的数量 * 事务量数据大小

　　注：计算单个信息流量的方式比较复杂，因此引入一些简单的规则，如 80/20规划、20/80规则等。

　　

　　3.2 80/20规则与20/80规则

　　（1）80/20 规则：对于一个网段内部总的通信流量，80%的流量流转在网段内部，剩下20%的流量是网段外部流量。这个规则适用于内部交流较多而外部访问较少的网络。

　　（2）20/80 规则：对于一个网段内部总的通信流量，20%的流量流转在网段内部，剩下80%的流量是网段外部流量。这个规则适用于外部交流较多而内部访问较少的网络。

　　

　　通信规范分析完毕生成通信规范说明书。

 

四、逻辑网络设计

　　逻辑网络设计阶段的任务是根据需求规范和通信规范，实施资源分配和安全规划。

　　逻辑网络设计工作主要包括网络结构的设计、物理层技术选择、局域网技术选择与应用、广域网技术选择与应用、地址设计和命名模型、路由选择协议、网络管理和网络安全等。

　　逻辑网络设计的一个重要概念是分层化网络设计模型。

 

　　4.1 分层化网络设计模型

　　三层网络模型是最常见的分层化网络设计模型，通常划分为接入层、汇聚层、核心层。

　　（1）接入层：直接面向用户，作用是允许终端用户连接到网络，因此接入层设备具有低成本和高端口密度特性，接入层的其他功能有用户接入与认证、二三层交换、Qos、Mac地址过滤。

　　（2）汇聚层：位于接入层与核心层之间的部分称为汇聚层，汇聚层是多接入层设备的汇聚点，汇聚层启到承上启下的作用，与接入层相比，需要更高的性能、更少的接口和更高的交换速率。汇聚层的其他功能有 访问列表控制、VLAN间的路由、分组过滤、组播管理、Qos、负载均衡、快速收敛等。

　　（3）核心层：实现骨干网络之间的优化传输，骨干层设计任务的重点通常是冗余能力、可靠性和高速的传输。网络的控制功能尽量少在骨干层上实施，核心层的其他功能有 链路聚合、IP路由配置、IP组播、静态VLAN、生成树、设置陷阱和报警、服务器群的高速连接。

 

　　4.2 网络设计原则

　　网络设计原则如下：

　　（1）考虑设备先进性，但不一定必须采用最先进的设备，需要考虑合理性。

　　（2）应采用开放的标准和技术。

　　（3）考虑近期目标和远期目标，需要考虑其扩展性，为将来扩展考虑。

　　（4）结合实际情况进行设计。如在进行金融业务系统的网络设计时，应该优先考虑高可用性原则；在进行小型企业的网络设计时，应优先考虑经济性原则。

　　逻辑网络设计完成时，生成逻辑设计文档。

 

五、物理网络设计

　　物理网络设计阶段的任务是依据逻辑网络设计的要求，确定设备的具体物理分布和运行环境。

　　5. 1 设备选择原则

　　物理网络阶段的设备选择比较关键，设备选择时考虑以下几点：

　　（1）尽可能选取同一厂家的网络设备，这样在设备可互连性、协议互操作性、技术支持、价格等方面都更有优势。

　　（2）尽可能保留并延长用户对原有设备的投资，减少资金投入上的浪费。

　　（3）选择性价比高、质量过硬的产品，使资金的投入产出达到最优。

　　（4）根据实际需要进行选择。选择稍好的设备，尽量保留现有设备和降级使用现有设备。

　　（5）要充分考虑网络设备的可靠性。

　　（6）厂商技术支持（即定期巡检、咨询、故障报修、备件响应、服务）是否及时。

　　（7）设备出现故障时，产品备件库是否能及时更换设备。

 

　　5.2 综合布线

　　综合布线系统由干线子系统、水平子系统、工作区子系统、设备间子系统、管理子系统、建筑群子系统六个部分组成。

　　（1）干线子系统：是各水平子系统（各楼层）设备之间的互连系统。

　　（2）水平子系统：连接干线子系统和用户工作区，是各个楼层配线间的配线架到工作区信息插座之间所安装的线缆。水平子系统的设计步聚包含确定路由；确定信息插座的数量和类型，确定导线的类型和长度，确定线缆的类型，同时还要注意管槽的选择和设计。

　　（3）工作区子系统：是由终端设备连接到信息插座的连线组成的，包括连接线和适配器。工作区子系统中信息插座的安装位置距离地面30-50cm。如果信息插座到网卡之间使用无屏蔽双绞线，布线距离最大为10m，信息插座与电源插座的间距不小于10cm，暗装信息插座与旁边的电源插座应保持20cm的距离。

　　（4）设备间子系统：位于设备间，并且集中安装了许多大型设备（主要是服务器、管理终端）的子系统。

　　（5）管理子系统：由互相连接或交叉连接的配线架、信息插座式配线架及相关跳线组成。

　　（6）建筑群子系统：将一个建筑物中的电缆、光缆和无线延伸到建筑群的另外一些建筑物中的通信设备和装置上。建筑群之间往往采用单模光纤进行连接。

 

　　最后一个阶段是实施阶段，该阶段的作用是测试（线路测试、设备测试）、运行和维护。

　　在测试线路的主要指标中，近端串扰是指电信号传输时，在两个相邻的线对之间会发生一个线对与另一个线对的信号产生耦合的现象。衰减是指由绝缘损耗、阻抗不匹配、连接电阻等因素选成信号沿链路传输时产生损失。

 

六、网络测试

　　网络测试的目标是利用现有网络技术或设备手段对网络性能、质量进行测试，诊断并排除网络故障，达到改进网络性能、提升网络质量的目的。网络测试还用于对网络系统进行评估。

　　根据是否向被测试的网络注入流量，网络测试分为主动测试和被动测试。

　　（1）主动测试：利用工具主动注入测试流量进入测试网络，并根据测试流量的情况分析网络情况，该方法灵活、主动，但注入流量会带来安全隐患。

　　（2）被动测试：利用特定工具收集设备或者系统产生的网络信息，通过量化分析实现对网络的性能、功能等方面的测量。该方法不存在注入流量的隐患，但不够灵活，有较大的局限性。

 

　　1. 线路与设备测试

　　线路测试是网络测试中的基础测试，需要用户完全清楚网络物理结构、设备构成、线缆分布。

　　设备测试主要是针对交换机、路由器、防火墙的测试，了解设备的性能参数，如地址学习速率、帧丢失率、吞吐量、时延、协议的一致性，确保设备符合要求。

　　2. 网络系统测试

　　网络系统测试是针对网络平台稳定性进行测试。主要进行连通性、传输速率、传输时延、吞吐率、链路层健康状况（链路利用率、各类错误率、广播帧数、组播帧数、碰撞率）等功能测试。

　　3. 网络应用测试

　　网络应用测试确保各种网络应用能达到用户可接受的性能指标及服务质量。

　　4. 测试报告

　　测试完成之后，应生成一份测试报告。测试报告的内容包含测试目的、测试结论、测试结果汇总、测试内容、测试方法等。