網絡系統結構與設計的基本原則

網絡系統結構與設計的基本原則

計算機網絡按地理範圍劃分爲局域網，城域網，廣域網；

局域網提升數據傳輸速率 10mbps-10gbps，低誤碼率的高質量傳輸環境 

局域網按介質訪問控制方法角度分爲共享介質式局域網和交換式局域網 

局域網按傳輸介質類型角度分爲有線介質局域網和無線介質 

局域網早期的計算機網絡主要是廣域網，分爲主計算機與終端（負責數據處理）和通訊處理設備與通訊電路（負責數據通訊處理） 

計算機網絡從邏輯功能上分爲資源子網和通訊子網 

資源子網（計算機系統，終端，外網設備以及軟件信息資源): 負責全網數據處理業務，提供網絡資源與服務 

通訊子網（通訊處理控制機—即網絡節點，通訊線路及其餘通訊設備）：負責網絡數據傳輸，轉發等通訊處理任務 網絡接入（局域網，無線局域網，無線城域網，電話交換網，有線電視網）

廣域網投資大管理困難，由電信運營商組建維護，廣域網技術主要研究的是遠距離，高服務質量的寬帶核心交換技術，用戶接入技術由城域網承擔。

 廣域網典型網絡類型和技術：（公共電話交換網PSTN，綜合業務數字網ISDN，數字數據網DDN，x.25 分組交換網，幀中繼網，異步傳輸網，GE千兆以太網和10GE光以太網) 

交換局域網的核心設備是局域網交換機 

城域網概念：網絡運營商在城市範圍內提供各類信息服務，以寬帶光傳輸網絡爲開放平臺，以 TCP/IP 協議爲基礎 密集波分複用技術的推廣致使廣域網主幹線路帶寬擴展

城域網分爲核心交換層（高速數據交換），邊緣匯聚層（路由與流量匯聚），用戶接入層（用戶接入和本地流量控制） 

層次結構優勢：層次定位清楚，接口開放，標準規範，便於組建管理 

核心層基本功能：(設計重點：可靠性，可擴展性，開放性) 鏈接匯聚層，爲其提供高速分組轉發，提供高速安全 QoS 保障的傳輸環境； 實現主幹網絡互聯，提供城市的寬帶 IP 數據出口；提供用戶訪問 INTERNET 須要的路由服務； 

匯聚層基本功能： 匯聚接入層用戶流量，數據分組傳輸的匯聚，轉發與交換；本地路由過濾流量均衡，QoS 優先管理，安全控制，IP 地址轉換，流量整形； 把流量轉發到核心層或本地路由處理；

組建運營寬帶城域網原則：可運營性，可管理性，可盈利性，可擴展性

管理和運營寬帶城域網關鍵技術：帶寬管理，服務質量 QoS，網絡管理，用戶管理，多業務接入，統計與計費，IP 地址分配與地址轉換，網絡安全

寬帶城域網在組建方案中必定要按照電信級運營要求（考慮設備冗餘，線路冗餘以及系統故障的快速診斷與自我恢復）

服務質量 QoS 技術：資源預留，區分服務，多協議標記轉換

管理帶寬城域網 3 種基本方案：帶內網絡管理，帶外網絡管理，同時使用帶內帶外網絡管理 帶內：利用傳統電信網絡進行網絡管理，利用數據通訊網或公共交換電話網撥號，對網絡設備進行數據配置。

帶外：利用 IP 網絡及協議進行網絡管理，利用網絡管理協議創建網絡管理系統。對匯聚層及其以上設備採用帶外管理，匯聚層一下采用帶內管理

寬帶城域網要求的管理能力表如今電信級的接入管理，業務管理，網絡安全 

網絡安全技術方面須要解決物理安全，網絡安全和信息安全。 

寬帶城域網基本技術與方案（SDH 城域網方案；10GE 城域網方案，基於 ATM 城域網方案）

光以太網由多種實現形式，最重要的有 10GE 技術和彈性分組環技術 

彈性分組環（RPR）：直接在光纖上高效傳輸 IP 分組的傳輸技術 標準：IEEE802.17

目前城域網主要拓撲結構：環形結構；核心層有 3—10 個結點的城域網使用環形結構能夠簡化光纖配置功能：簡化光纖配置；解決網絡保護機制與帶寬共享問題；提供點到多點業務

彈性分組環採用雙環結構；RPR 結點最大長度 100km，順時針爲外環，逆時針爲內環

RPR 技術特色：（帶寬利用率高；公平性好；快速保護和恢復能力強；保證服務質量）

用戶接入網主要有三類：計算機網絡，電信通訊網，廣播電視網

接入網接入方式主要爲五類：地面有線通訊系統，無線通訊和移動通訊網，衛星通訊網，有線電視網和地面廣播電視網 

三網融合：計算機網絡，電信通訊網，電視通訊網 

用戶接入角度：接入技術（有線和無線），接入方式（家庭接入，校園接入，機關與企業人）

目前寬帶接入技術： 數字用戶線 XDSL 技術

光纖同軸電纜混合網 HFC 技術

光纖接入技術，

無線接入技術，

局域網技術

無線接入分爲無線局域網接入，無線城域網接入，無線 Ad hoc 接入 

局域網標準：802.3  無線局域網接入：802.11 無線城域網：802.16

數字用戶線 XDSL 又叫 數字用戶環路 ，基於電話銅雙絞線高速傳輸技術 技術分類：

ADSL  非對稱數字用戶線 速率不對稱 1.5mbps/64kbps-5.5km 

RADSL 速率自適應數字用戶線 速率不對稱 1.5mbps/64kbps-5.5km

HDSL 高比特率數字用戶線 速率對稱 1.544mbps（沒有距離影響）

VDSL 甚高比特率數字用戶線   速率不對 51mbps/64kbps(沒有影響)

光纖同軸混合網 HFC 是新一代有線電視網

 電話撥號上網速度 33.6kbps—56.6kbps 

有線電視接入寬帶，數據傳輸速率 10mbps—36mbps

電纜調制解調器 Cable modem  專門爲利用有線電視網進行數據傳輸而設計 

上行信道：200kbps-10mbps 下行信道： 36mbps 類型：  

傳輸方式（雙向對稱傳輸和非對稱式傳輸）

數據傳輸方向（單向，雙向） 同步方式（同步和異步交換）

接入角度（我的 modem 和寬帶多用戶 modem） 

接口角度（外置式，內置式和交互式機頂盒）

無源光網絡技術（APON）優勢 系統穩定可靠 能夠適應不一樣帶寬，傳輸質量的要求

與 CATV 相比，每一個用戶可佔用獨立帶寬不會發生擁塞 接入距離可達 20km—30km

802.11b 定義直序擴頻技術，速率爲 1mbps 2mbps 5.5mbps 11mbps   802.11a 提升到 54mbps

1、選擇題

1．計算機網絡從網絡覆蓋範圍上,能夠分爲局域網、廣域網與      。

A）物理網     B）城域網      C）分組交換網     D）高速網

2．城域網設計的目標是要知足幾十公里範圍內的大量企業、機關、公司的多個局域網互連的需求，以實現大量用戶之間的多種信息傳輸的功能，這些信息的類型主要是文字、語音、圖形與      。

A）視頻     B）數據     C）路由信息       D）控制信息

3．計算機網絡按照其覆蓋的地理區域大小可分爲      。

A）廣域網、校園網、接入網                B）廣域網、城域網、局域網

C）校園網、地區網、接入網                 D）電信網、校園網、城域網

4．下列說法中正確的是      。

A）通訊子網是由主機、終端組成        B）資源子網是由網絡節點和通訊鏈路組成

C）通訊子網主要完成數據和共享資源的任務

D）通訊子網主要完成計算機之間的數據傳輸、交換、以及通訊控制

5．如下關於廣域網技術的敘述中，錯誤的是      。 

A）廣域網技術研究的重點是核心交換技術

B）廣域網技術的典型技術包括公共交換網PSTN，綜合業務數字網ISDN，數字數據網DDN，X.25分交　換網，X.25分組交換網，幀中繼網，異步傳輸模式ATM網，光以太網等 

C）幀中繼網是基於點-點鏈接的窄帶公共數據網        

D）異步傳輸模式ATM網的發展空間已經比較小

6．目前應用最普遍的局域網是      。

A）以太網          B）令牌環網             C）令牌總線網        D）對等網

7．下列有關局域網的說法中，正確的是      。

A) 令牌環網絡是應用最普遍的局域網

B）以太網技術的發展方向是用共享介質方式取代交換方式

C）局域網維護較困難      

D）局域網提供數據傳輸速率、低誤碼率的高質量數據傳輸環境

8．如下有寬帶城域網的說法中錯誤的是      。

A）寬帶廣域網指網絡運營商在城市範圍內提供各類信息服務業務的全部網絡

B）寬帶廣域網以TCP/IP協議爲基礎

C）寬帶廣域網對傳輸速率和服務質量要求不高

D）寬帶城域網的建設給整個電信業的傳輸和服務業務都帶來了重大影響

9．如下有關城域網結構的敘述中，正確的是      。

A）城域網網絡平臺採用層次結構

B）核心交換層解決的是「最後一千米」的問題

C）邊緣匯聚層結構設計重點是可靠性、可擴展性與開放性

D）用戶接入層進行本地路由、過濾、流量均衡及安全控制等處理

10．利用寬帶城域網能夠實現的業務有      。

A）高速上網業務       B）智能社區業務       C）遠程醫療業務          D）以上所有

11．無線接入技術不包括      。

A）無線局域網技術     B）無線城域網技術     C）無線廣域網技術  D）無線Ad hoc技術

12．如下有關數字用戶線XDSL接入技術的說法中，錯誤的是      。

A）可以提供足夠的帶寬，知足人們對於多媒體網絡應用的需求   B）性能和可靠性優點明顯 

C）利用現有的電話雙絞線與網絡鏈接，比較經濟       D）僅提供對稱帶寬特性

13．如下有關光纖同軸電纜混合網HFC的說法中，錯誤的是      。

A）HFC是一個雙向傳輸系

B）利用HFC還能夠實現電視會議、IP電話、視頻點播等數據傳輸服務

C）利用HFC不會出現阻塞

D）電纜調制解調器Cabel Modem是一種專門爲有線電視網絡傳輸而設計的

14．「三網融合」指的是      。

A）電信通訊網、電視通訊網、郵政服務網融合

B）電視通訊網、郵政服務網、計算機網絡融合

C）電信通訊網、電視通訊網、計算機網絡融合

D）電信通訊網、計算機網絡、郵政服務網融合

15．如下有關計算機網絡系統硬件組成部分的說法中，錯誤的是      。

A）服務器是經過網絡操做系統爲網上工做站提供服務及共享資源的計算機設備

B）網絡工做站是鏈接到網絡上的計算機，又稱客戶機，用戶主要是經過使用工做站爲利用網絡資源並完成本身的工做

C）終端自己不具有處理能力，不能直接在鏈接到網絡上，只能經過網絡上的主機與網絡相連而發揮做用，常見的有顯示終端、打印終端、圖形終端等

D）網絡互聯設備：用於實現網絡之間的互連，常見的有網卡、調制解調器等

 

2、填空題

1．計算機網絡是指將多臺具備獨立功能的計算機，經過通訊線路和通訊設備鏈接起來，在網絡軟件的支持下實現數據通訊和  【1】  的計算機系統。 資源共享

2．按覆蓋的地理範圍劃分，計算機網絡能夠分爲：局域網、 【2】 和廣域網。 城域網

3．從計算機網絡組成的角度來看，典型的計算機網絡從邏輯功能上能夠分爲兩部分：  【3】  和   【4】 。 資源子網，通訊子網

4．廣域網是一種 【5】 網絡。 公共數據網絡

5．寬帶城域網網絡平臺層次結構中   【6】   解決的是「最後一千米」的問題。接入層

 

3、分析題

1．計算機網絡按照地理範圍可分爲不一樣的網絡類型。

【問題1】在一個校園內組織內構建的網絡屬於什麼網？

在一個校園內構建的網絡屬於局域網

【問題2】城市範圍內將多個校園網鏈接起來造成什麼網？

城市範圍內將多個校園網互聯構成城域網。多個城域網又經過路由器與光纖接入做爲國家級或區域主幹網的廣域網。

【問題3】各類網絡各有什麼特色？

局域網的特色有：用於將有限範圍內的各類計算機、終端與外部設備互聯成網，能提供高數據傳輸速率、低誤碼率的高質量數據傳輸環境，通常易於創建、維護與擴展。覆蓋有限的地理範圍，它適用於公司、機關、校園、工廠等有限範圍內的計算機、終端與各種信息處理設備連網的需求；提供高數據傳輸速率（10Mb/s～10Gb/s）、低誤碼率的高質量數據傳輸環境；通常屬於一個單位全部，易於創建、維護與擴展。

城域網是介於廣域網與局域網之間的一種高速網絡；它的目標是要知足幾十千米範圍內的大量企業、機關、公司的多個局域網互連的需求；能實現大量用戶之間的數據、語音、圖形與視頻等多種信息的傳輸功能；

廣域網也稱爲遠程網；覆蓋的地理範圍從幾十千米到幾千千米；覆蓋一個國家、地區，或橫跨幾個洲，造成國際性的遠程網絡；

 

2．信息高速公路的建設促進了電信產業的結構調整，出現了大規模的企業重組和業務轉移，電信運營商紛紛把競爭的重點和大量的資金，從廣域網的建設，轉移到高效、經濟、支持大量用戶接入和持多種業務的城域網的建設之中。回答問題1到問題3。

【問題1】寬帶城域網的網絡平臺採用什麼樣的結構，這種結構有何優越性。

寬帶城域網網絡平臺採用層次結構。採用層次結構的優勢是：結構清晰，各層功能實體之間的定位清楚，接口開放，標準規範，便與組建和管理。

從邏輯上，網絡平臺結構能夠分爲：核心交換層、邊緣匯聚層與用戶接入層。核心層鏈接多個匯聚層與主幹網絡，主要承擔高速數據交換的能力，提供城市的帶寬IP數據出口；匯聚層主要承擔路由與流量匯聚的功能；接入層重點解決的是「最後一千米」的問題，主要承擔用戶接入本地流量控制的功能。實際應用中，根據當前數據交換量、接入的用戶數量與業務類型等因素的要求，肯定寬帶城域網的結構與層次。 

 

【問題2】組建城域網的基本原則是什麼？

與廣域網、局域網相比，城域網的結構、服務更爲複雜，其制約的關鍵在於各種接點的帶寬管理與業務調度能力。要組建與成功運營一個寬帶城域網要遵循的基本原則是：必須可以保證網絡的可運營性、可管理性、可盈利性和可擴展性。

（1）可運營性：組建的網絡必定是可運營的，必須可以保證系統提供724小時的服務，並卻保證服務質量。首先要解決技術選擇與設備選型問題，其核心與關鍵設備必定是電信級的。

（2）可管理性：必需要有足夠的網絡管理能力。表如今電信級的接入管理、業務管理、網絡安全、計費能力、IP地址分配、QoS保證等方面。

（3）可盈利性：可盈利性要求組建寬帶城域網必須定位在能夠開展的業務上；要求可以區分高價值用戶和普通用戶，培育和構建合理的寬帶價值鏈。 

（4）可擴展性：即組網的靈活性、對新業務與網絡規模、用戶規模擴展的適應性。這是由網絡技術發展的不肯定及網絡需求的變化決定的。

【問題3】推進城域網的主要業務有哪些？

城域網發展的主要業務有：高速上網業務、網絡互聯業務、電子政務與電子商務業務服務、智能社區服務、網上教育與遠程醫療服務、帶寬與管道出租服務等。