中小型网络系统总体规划与设计方法

目录

1.基于网络的信息系统基本结构

2.网络需求调研与系统设计原则

3.网络用户调查

4.网络节点地理位置分布情况

5.网络需求详细分析

6.应用概要分析

7.网络工程设计总体目标与设计原则

  8.网络结构与拓扑构型设计方法

9.核心层网络结构设计

10.接入核心路由器

11.汇聚层与接入层网络结构设计

12.网络关键设备选型的基本原则

13.网络服务器选型 

14.网络系统安全设计原则

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一、网络系统总体设计

核心层网络结构设计

l 整个网络系统的主干部分是核心层网络，它是设计与建设的重点。  

l 目前应用于核心层网络的技术标准主要是GE/10GE，核心设备是高性能 交换路由器，连接核心路由器的是具有冗余链路的光纤。整个网络流量 的40%~60%都需要由核心层网络来承载。

图（a）中采取链路冗余的办法直 接连接两台核心路由器。 其特点是：直接利用了核心路由 器的带宽，但是占用的核心路由 器端口较多，而高端路由器的端 口价格很高，所以设备成本会上 升；

图（b）采取专用服务器交换机， 在两台核心路由器之上再增加一 台连接服务器集群的交换机，同 时采用链路冗余的办法，间接地 连接到两台核心路由器。 其优点是：可以分担核心路由器 的带宽，缺点是会形成带宽瓶颈， 存在单点故障的潜在危险。 

汇聚层网络与接入层结构设计

l 汇聚层网络可以将位于不同位置的子网连接到核心层网络，实现路由汇聚的功能。对 网络系统进行分层设计可便于规划与分配带宽，有利于均衡负荷，提高网络效率。

l 实际情况验证：层次之间的上联带宽与下一级带宽之比一般控制在1：20。

二、网络关键设备选型

网络关键设备选型的基本原则

l 产品系列与厂商选择

l 网络的可扩展性考虑

l 网络技术先进性考虑

路由器选型的依据

1、路由器的分类

① 一般按路由器的性能进行分类，即可分为高端路由器（高端核心路由器）、中端路

由器（或企业级路由器）与低端路由器。

② 路由器性能主要指路由器背板交换能力，背板交换能力大于40Gbit/s的称作高端路

由器；背板交换能力低于40Gbit/s的称为中低端路由器。

路由器选型的依据

2、路由器关键技术指标

① 吞吐量

路由器的吞吐量是指它的包转发能力；包括：端口吞吐量与整机吞吐量。

路由器的包转发能力与路由器的端口数量和速率、包类型、包长度关系密切。

① 背板能力

板是路由器输入端与输出端之间的物理通道，它决定了路由器的吞吐量。高性能路由

器一般采用交换式结构，而传统的路由器采用的是共享背板的结构。

② 丢包率

丢包率常被用作路由器超负荷工作时的性能衡量指标。

2、路由器关键技术指标

④ 延迟和抖动

从数据包的第一个比特进入路由器，到该帧的最后一个比特离开路由器其间所经历的时间。

由于数据包对延时抖动要求不高，所以一般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却较高

⑤ 突发处理能力

常以最小帧间隔发送数据包而不引起丢失的最大发送速率来衡量突发处理能力。

⑥ 路由表容量

路由表是路由器用来决定包转发路径的主要依据。

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。

⑧ 网管能力

路由器的网络管理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管理与操作。

⑧ 网管能力

路由器的网络管理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管理与操作。

⑨ 可靠性与可用性 可靠性表现在：设备冗余、热拔插组件、无故障工作时间等方面。 高端路由器可靠性与可用性指标：

（1）无故障连续工作时间（MTBT）大于10万小时，故障恢复时间30分钟；

（2）系统自动保护切换功能，切换时间小于50ms；

（3）SDH与ATM接口自动保护切换功能，切换时间小于50ms； 

（4）主处理器、存储器、电源、总线与接口管理等需要有热拔插冗余，线卡有备份；

（5）路由器不存在单故障点；

交换机分类和技术指标

1、交换机的分类

① 按所支持的技术类型：可以将交换机分为10Mbit/s Ethernet交换机、Fast Ethernet交换机速率达与1Gbit/s的GE交换机。

② 按内部结构：可以将交换机分为模块式交换机与固定端口交换机。

③ 按应用规模：可以将交换机分为：企业级交换机、部门级交换机与工作组级交换机。

1、交换机的主要技术指标

交换机的主要技术指标包括：背板带宽、全双工端口总带宽、帧转发速率、交换方式、 延时、模块式或固定端口配置、支持VLAN能力等。  

重点：

全双工端口带宽 全双工端口带宽的计算方法如下：端口数×端口速率×2

例如：交换机具有48个10/100Mbps端口与2个可扩展1000Mbps端口。 总带宽为：48*100*2+2*1000*2 = 13.6Gbps。

这里补充一下路由：指选择的路径

三、网络服务器选型

1、服务器的分类

① 从应用角度分为：Internet通用服务器、数据库服务器、文件服务器与应用服务器等。

② 从主机的硬件角度分为：基于CISC处理器的Inter机构（IA）的PC服务器；小型机服 务器；基于RISC结构处理器（大中型服务器均采用，操作系统UNIX）的服务器。  

③ 从网络应用规模角度分为：基础级服务器、工作组级服务器、部门级服务器、企业级服务器。

2、服务器的相关技术

① 热拔插技术。

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、电源（有两个电源情况）

等部件。从高提高系统对突发事件的应对能力。

② 集群(Cluster)技术。

集群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

高了系统的数据处理能力。

③ 高性能存储与智能I/O技术。

存储能力是衡量服务器性能与选型的重要指标之一。

3、服务器性能

服务器的性能主要表现在：

磁盘存储能力、运算处理能力、可扩展性与可管理性、高可用性等。

系统高可用性：

① 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；

② 系统高可用性达到99.99%，每年的停机时间≤53分钟；

③ 系统高可用性达到99.999%，每年的停机时间≤5分钟。

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