网络工程设计与实施第2版作者朱宪花项目一课件.pptx
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网络工程设计与实施第2版作者朱宪花项目一课件.pptx
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项目1实验室网络组建,主要内容,实验室网络需求分析实验室网络系统设计实验室网络的实施实验室网络的验收小型办公室网路组建习题与思考,Leader职业学院老校区教学楼需要建设一计算机应用实验室,具体要求如下:
该实验室内有计算机40台,服务器1台,教师用计算机1台,平均每天有三个班学生在此上课,用的操作系统有WindowsXP、Windows7、Linux、WindowsServer2008等,有时需要多个系统同时运行。
教师需要将上课或实验用的课件、实验指导书等文档存放在服务器上,学生共享服务器资源下载所需资料。
教师上课需要用电子教室软件为学生进行屏幕广播、分发作业、控制学生操作计算机等。
该实验室还要承担学生第二课堂任务,允许学生通过学校校园网上网。
考虑到有些学生喜欢自带笔记本电脑,需要增加无线网络连接。
【项目导入】,【项目分析】,网络工程设计与实施的步骤,用户调查与需求分析,网络系统设计,工程组织与实施,系统测试与验收,网络系统维护,本项目与小型办公室、网吧、家庭、宿舍网络等类似,均属于小型局域网建设项目范畴,计算机相对集中,覆盖范围较小。
通过网络环境的构建,实现网络内部设备之间的相互通信,网络内部资源的共享,从而提高工作效率,为工作、学习、生活带来方便。
不管网络规模大小,一个网络工程项目从立项、规划设计、设备采购、工程实施、测试与验收,到投入运行,是一项复杂的系统工程。
网络工程项目的建设流程如下步骤:
用户调查与需求分析、网络规划与设计、工程组织与实施、系统测试与验收、网络系统维护等,用户调查与需求分析通过对用户的广泛调查,了解用户的实际需求,并根据用户的需求信息,估算出用户所需要的流量和网络设备等参数,得出网络需求分析报告。
网络系统设计根据网络需求分析报告和条件限制,对网络的结构方案给出明确的描述和说明。
网络系统设计分为逻辑网络设计和物理网络设计。
逻辑网络设计包括拓扑结构设计、局域网设计、VLAN划分和IP地址规划、网络冗余设计、广域网设计、接入Internet,以及网络管理与安全设计等。
物理网络设计是将逻辑网络设计应用到实际的物理空间,主要任务有:
结构化布线系统、网络机房系统和供电系统的设计等。
3工程组织与实施,网络规划设计方案通过评审后,即可进入工程的组织与实施阶段,其任务是:
按照网络设计方案制定实施计划。
该计划要明确工程的工期、分工、施工方式、资金使用、竣工验收等内容。
实施计划要以规范的形式存档,称为实施方案。
设备及系统选型与采购,根据网络设计方案,选择性价比高的设备,并通过公开招标等方式和供应商签订供货合同,确定安装计划。
到用户单位进行网络系统的安装与调试,主要包括结构化综合布线、设备安装、系统安装、单机测试、互连调试等,在设备的安装调试过程中可同时开展用户的培训。
提示:
工程实施过程中,当出现不合理的设计时,可以再回到网络规划与设计阶段修改设计方案。
任务,任务一实验室网络需求分析任务二实验室网络系统设计任务三实验室网络的实施任务四实验室网络的验收,【学习目标】,熟悉网络工程项目的建设流程、工作内容能够根据网络工程建设项目,进行用户调查与需求分析,编写需求分析文档能够根据网络需求分析报告,进行网络规划设计,编写网络设计方案能够根据需求分析报告、网络设计方案,制定网络工程实施方案并组织施工熟悉工程项目的招标与投标、招标文件及投标书的编写,1.1工作任务一实验室网络需求分析,【任务分析】需求分析是网络设计的基础,是网络工程项目实施的第一个环节,对网络设计、经费预算有着直接影响,也决定着网络工程建设的成功与否。
通常,需求分析包括以下部分:
分析商业目标与商业约束。
分析技术目标与技术约束。
分析现有网络的特征。
刻画未来网络通信需求特征。
【任务要求】,任务名称,Leader职业学院实验室网络工程需求分析,任务目标,通过调研和资料查询,了解学校实验室的分布情况、应用背景、业务需求、管理需求、安全需求以及其他需求,对各种需求信息归纳整理,编写出需求分析报告、可行性分析报告,学习方式与工具,校园网、计算机、Internet搜索、资料查阅,相关知识,用户调查的方式与内容、网络需求分析的类型及用户需求信息归纳整理、网络需求分析报告的编写等。
工作任务,通过调研,了解学校用户对网络的应用需求,了解网络需求的新技术及扩展;通过网络资源搜索、查阅资料等手段,分析目前学校实训室的应用背景、业务需求等;了解当前网络主流技术、接入技术、各种网络设备及应用系统软件的功能等;了解实验室网络信息点分布、信息点数量、现有网络状况等。
工作记录,记录和整理调研的资料,完成任务和成果,撰写需求分析报告、可行性分析报告,1.1.1用户调查,需求分析需要与用户沟通,对用户方的需求进行充分调研,并将用户模糊的想法明确化和具体化。
用户调查是网络需求分析阶段的首要工作,全面了解用户建网需求,是整个网络工程项目中的难点,因此,用户调查的网络工程人员要具备丰富的用户调查经验,全面掌握相应网络工程项目的细节,还要具有深入的数据、成本分析能力,否则会使得收集到的数据不完整或不准确,得出的成本/效益也就不适用于网络系统设计方案。
对网络工程项目的用户调查与需求分析,通常从业务、用户、应用、网络、计算机平台等各方面进行。
用户调查主要围绕调查方式和调查内容两个核心问题进行。
1用户调查方式实地考察:
该方法是工程设计人员获得第一手资料最直接的方法,也是必需的步骤。
可以通过与用户单位负责人和最终用户直接交流获取。
用户访谈:
该方法要求工程设计人员与用户单位负责人通过面谈、电话交谈、电子邮件等通讯方式以一问一答的形式获得需求信息。
最好是先由对方给出一份初步的意见书,然后再针对意见书中的条款,双方进行磋商。
问卷调查:
该方法是工程设计人员事先提供一规定格式的调查表格,面向用户数量较多的单位,向具体应用部门的负责人以及最终用户进行网络应用需求调查,获取对将要建设的网络应用需求信息。
问卷调查的方式可采用无记名问卷调查和记名问卷调查两种形式进行。
向同行咨询:
项目小组要讨论分析用户的需求,必要时可召开部门或公司会议。
另外还可以将获得的需求分析中不涉及到商业机密的部分发布到专门讨论网络相关技术的论坛或新闻组中,请同行提供相关的意见和建议。
经验积累:
要学会分析优秀的网络工程建设方案和劣质的同类方案,吸取优点,避免缺点。
2用户调查内容业务与组织机构调查与用户方的相关主管人员、相关应用的部门人员进行交流,主要获取下列信息:
主要相关人员信息(如决策者信息)、网络工程的关键点信息(如开工和完工时间等)、投资规模信息(如预算限制等)、性能要求、预测增长率情况、业务活动情况、安全性要求、电子商务的需求情况、与Internet的连接方式、远程访问需求等。
与业务与组织机构的调查是各类调查中最关键的,也是必需的。
用户调查用户关注的是“信息能否传输?
信息的传输是否有效、可靠?
网络的扩展性好不好?
网络的建设成本等问题”。
用户的感觉往往是主观的、不精确的,但它却是需要精确了解的重要信息。
在收集用户信息时,要鼓励用户量化需求。
如:
网络故障能否接受?
若能接受,可以接受到什么程度?
何时接受?
响应时间多长叫太长?
用户调查结束,列出用户需求表。
(见下页图),用户需求表,应用调查,不同行业有不同的应用要求,应用调查就是要搞清楚用户方建设网络的真正目的,现在和将来需要使用什么应用系统,如网络教学、视频点播、课件资源下载、网上答疑、作业提交等。
只有了解了用户方的应用类型、数据量大小、数据源的重要程度、网络应用的安全及可靠性等,才能设计出适合用户实际需求的网络工程方案。
应用调查多采用会议或走访的形式,请用户方的代表发表意见并填写网络应用调查表。
网络应用调查表,计算机平台调查,计算机平台需求所涉及的范围有:
可靠性、有效性、安全性、响应速度、CPU、内存、硬盘容量、操作系统等。
对于计算机平台,需要考虑未来23年的应用需求,如硬件性能不能满足将来的应用,到时就不得不采购新设备升级或替换,增加了客户的成本。
一般可以采用问卷调查形式获取计算机平台需求信息,调查结果填写在如图所示的计算机平台调查表中。
计算机平台调查表,综合布线调查,在全面了解了用户需求后,接下来要根据所掌握的用户需求信息进行需求分析,为后面的网络设计提供技术基础。
综合布线调查的目的是为了了解用户方建筑群的地理位置与几何中心、建筑群楼内的布线环境与几何中心,以便于确定网络的物理拓扑结构、综合布线系统预算。
调查的内容主要有:
用户方信息点的数量和位置(如表1-4所示),布线要求(如布线走向要求、线路带宽、线路冗余等)。
信息点调查表,1.1.2网络需求分析,1网络需求分析类型应用背景需求业务需求管理需求安全需求通信量需求网络可扩展性需求网络环境需求2需求信息归纳整理用规范的语言描述需求信息对需求信息列表,用户应用需求表,3需求分析文档的编写,应包括以下几个部分:
项目综述简单介绍网络建设项目。
用户建设项目的目的就是为了实现现代化管理、现代化教学、现代化信息服务等。
用户建设网络的目标是搭建现代化管理平台、现代化教学平台、现代化信息服务平台等。
需求数据总结主要包括:
楼宇分布、楼宇结构和信息点分布,用户设备类型,应用系统建设,网络管理,网络安全,费用预算等数据信息。
(见下页图),需求数据总结表,项目名称,实验室网络组建,项目类型,小型局域网,投资规模,用户名称Leader职业学院用户技术员,姓名,职务,电话,张三实训室主任,用户目前现状概述:
该实训室内现有计算机40台、服务器1台、教师用计算机1台,与校园网连接信息插座一个(1个网络接口),无网络布线、交换机。
拟建项目需求详细说明(附信息点分布图、建筑物位置图等):
实现计算机互联,能进行网络多媒体教学,网络教学资源集中到服务器上,可以供学生访问、下载,能够接入校园网,通过校园网接入Internet,实现上网功能,能为学生提供无线网络接入。
设备需求,序号,产品,优选品牌,1,交换机,思科2960(24口),两台互联,2无线APTP-Link无线AP一台布线产品需求:
超五类非屏蔽双绞线、RJ-45水晶头、线槽等系统软件需求:
现有软件即可应用需求:
多媒体教学、上网查询资料、文件上传下载、作业提交、视频点播等备注:
1.1.3可行性分析,1分析商业约束可分为以下
(1)技术与产品的约束
(2)预算约束(3)时间约束(4)商业目标及约束检查表,典型网络设计的商业目标及约束检查表,商业目标及约束检查项目,完成情况和出现的问题,对用户所处的行业及竞争情况做了研究,了解了用户单位的组织结构编制了用户商业目标清单,明确了网络设计的最主要目的用户明确了所有关键任务操作了解了网络设计项目的范围了解了用户对成功与失败的衡量标准明确了用户的网络应用用户已就认可的供应商、协议和平台等进行了解释了解了项目预算了解了项目进度安排,包括最后期限和重要阶段,进度安排切合实际用户和相关的内外部工作人员对技术知识都十分了解已对员工培训计划进行了探讨注意到了任何可能影响网络设计的政策或人员方面的策略,。
2.分析技术目标与技术约束,影响网络性能的主要因素距离;时效;拥塞;服务类型;可行性;信息冗余等。
网络性能参数时延;吞吐量;丢包率;时延抖动;带宽;响应时间;利用率等。
(3)可用性,可用性是指网络可供用户使用的时间,通常用每年、每月、每周、每天、每小时的网络运行时间与所对应时间段的全部时间之比来表示,是一个运行时间百分比。
一般而言,可用性与网络运行时间的长短有关,还与网络的冗余度有关,因为冗余是提高网络可用性的一种手段。
可扩展性可扩展性是指网络技术或设备随着用户需求的增长而扩充的能力。
主要包括:
信息点的增加、网络规模增大、服务器数量变化等。
安全性网络安全性设计的第一步是进行网络威胁分析和需求开发,从中获取安全性目标,权衡应该采用何种安全技术措施。
安全性的实现可能会增加使用和运行网络的成本,严格的安全策略还会影响到网络效率,为了保证用户数据信息资源的安全性,不得不牺牲许多用户的便利。
(6)可管理性,对于管理目标不明确的用户,可以使用ISO(国际化标准组织)定义的5个网络管理功能来说明。
性能管理:
分析通信和应用的行为,以优化网络,满足服务等级协定和确定扩展规划。
配置管理:
用来定义、初始化、辨别和监控网络中的被管对象,改变被管对象的操作特性,报告被管对象状态的变化。
故障管理:
检测、隔离和排除网络中的故障,向最终用户和管理员报告问题,跟踪与问题相关的事件。
安全管理:
监控和测试网络安全性和保护策略,维护并分发口令和其他认证和授权信息,管理加密密钥,审计与安全性策略相关的事项。
计费管理:
记录用户使用网络资源的情况并核收费用,同时也统计网络的利用率。
适应性适应性是指随着网络新技术和新应用需求的出现,用户改变网络应用要求时网络的应变能力。
一个优秀的网络是能够适应网络新技术和新变化的。
例如能适应不断变化的通信模式和QoS(服务质量)的要求;所选的局域网或广域网技术能适应随时加入新用户使用的要求等。
可购买性可购买性也称为成本效用,通常成本包括一次性购买设备成本和再发生的网络运行成本。
可购买性的一个基本目标就是在给定的财务成本情况下,使通信量最大。
在小型网络中,低成本通常是一个最基本目标,低成本比可用性和性能更重要;在大中型企业网中,可用性要比低成本重要得多。
3确定网络规模,网络规模一般分为以下4种:
工作组或小型局域网;部门局域网;骨干网络;企业级网络。
确定网络规模主要涉及以下几个方面的内容:
有多少网络用户;网络及终端设备的数量;哪些部门需要上网;哪些资源需要上网;采用什么档次的设备等。
4分析网络拓扑结构,拓扑结构分析需要明确以下指标:
网络接入点(访问网络的入口)数量及分布位置;网络连接的转接点分布位置;网络设备间的位置;网络中各种连接的距离参数;其他结构化综合布线系统中的基本指标等。
【任务拓展】,1网络工程项目的组织要保证网络工程的质量、工期和效益,必须要有一定的机构来负责组织、协调、实施和管理。
网络工程的组织方式大体有两种:
一种是由用户单位(甲方)统一组织,指定主管领导和具体负责人,成立相应的工程管理机构,自上而下的开展工程的实施,强调甲方的管理权。
另一种是由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。
由于计算机网络工程的用户需求、应用环境、技术条件等因素各不相同,因此,其组织机构也不尽相同。
为了便于了解网络工程各参与角色的职责及要求,下面以一种通用的组织形式,由工程甲方、工程乙方和工程监理方组成的三方结构,来了解其各自的职责和要求。
三方的基本关系。
(下页图),工程组织的三方结构,工程甲方(用户方)是网络工程的提出者和投资方;工程乙方(网络工程的承建者)工。
程监理方通常由工程甲方聘请,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。
网络工程设计与安装人员由工程乙方提供。
目前,工程乙方在承建网络工程时多采用项目经理制。
由项目经理选择工程人员,制定方案,系统集成,从头到尾负责工程的实施。
(3)工程监理方,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。
工程监理方的人员组织包括总监理工程师、监理工程师、监理人员等。
网络工程监理的主要工作内容包括:
帮助用户做好需求分析帮助用户选择系统集成商帮助用户控制工程进度严把工程质量关,保修阶段:
该阶段主要解决出现的质量问题。
要进行如下工作:
定期走访用户,检查网络系统运行状况。
出现质量问题,确定责任方,敦促解决。
保修期结束,与用户商谈监理结束事宜。
提交监理业务手册。
签署监理终止合同。
【任务归纳】,通过本工作任务,主要掌握网络工程项目的用户调查方式、调查内容,对获取的用户需求信息进行归纳整理,编写需求分析报告。
通过任务扩展,了解网络工程项目的组织结构及各参与角色的职责。
1.2工作任务二实验室网络系统设计,【任务分析】“谋定而后动”,网络系统设计是一个网络工程项目实施的重要环节,即网络组建的“谋”,然后才是网络工程的实施、测试与验收、系统维护等。
一个网络由很多部分组成,可以把每个部分看成一个系统(或子系统),有利于进行设计。
通常,网络系统设计分为逻辑网络设计与物理网络设计,逻辑网络设计主要包括:
明确建设目标和设计原则、网络拓扑设计、网络技术选择、接入Internet设计、IP地址规划与VLAN划分、网络管理与安全设计、网络设备选型等;物理网络设计是逻辑网络设计的物理实现,主要包括结构化综合布线系统设计。
【任务要求】,任务名称,任务目标,学习方式与工具,相关知识,Leader职业学院实验室网络系统设计根据需求分析报告、当前主流的网络技术、网络产品等,进行网络系统设计,编写网络设计方案校园网、计算机、Internet搜索、资料查阅当前主流网络技术选择、网络拓扑设计、网络设备选择、IP地址规划、网络布线设计等。
工作任务,根据需求分析报告中用户需求信息,明确建设目标和设计原则;根据当前网络技术发展状况,进行网络技术选择、网络拓扑设计、网络布线设计;根据选择的网络技术、设计的拓扑,以及用户应用需求、信息点数,选择网络设备;根据用户应用需求,选择应用系统软件等;根据当前学校校园网IP地址规划情况,进行本实训室内IP地址的规划;编写网络设计方案。
工作记录,完成任务和成果,实验室网络环境描述,实验室网络设施、应用和管理方面的目标,实验室网络建设的实施步骤等。
编写网络设计方案通过论证说明设计方案的正确性,1.2.1明确建设目标和设计原则,建设目标通常,计算机网络工程的建设目标为:
建成实用、先进、安全的计算机网络平台;提高资源管理水平和生产效率;提供多种网络服务,如教学屏幕广播、作业分发与提交、资源共享、视频点播、网络教学、网络资料查询等;促进信息共享,宣传企业形象等。
网络工程的建设目标确定之后,才能决定采用什么样的网络技术、网络拓扑结构、网络设备、网络应用系统软件等。
因此,在进行网络系统设计时,首先要确定网络的建设目标。
2设计原则,网络工程的设计原则如下:
实用性:
网络建设的首要原则。
先进性:
网络建设要具有超前意识,具有先进的设计思想、网络结构、软硬件设备以及使用的开发工具,采用市场使用率高、标准化和技术成熟的软硬件产品及网络技术,可为网络带来较高的性能。
开放性:
开放的系统才是具有生命力的系统。
可扩展性:
需求会不断增加和变化,网络系统的建设是逐步进行的,网络将在规模和性能两个方面进行一定程度的扩展。
安全性:
确保系统内部的数据、数据访问以及传输的信息是安全的,避免非法用户的访问和攻击。
可靠性:
保证系统能不间断地为用户提供服务,即使发生某些部分的损坏和失效,也要保证网络系统内信息的完整、正确和可恢复性。
可管理:
提供灵活的网络管理平台,利用一个平台实现对系统中的各种类型设备的统一管理;最佳性价比:
从总体上看,网络设计目标的关键在于成本与性能的权衡。
1.2.2网络技术选择,网络技术选择的依据是:
技术先进性;能够满足现实业务需求;能够实现与未来先进技术的衔接,便于升级。
目前,国内以快速以太网(FastEnthernet)、千兆以太网、万兆以太网占主导地位,考虑到建设成本、未来网络维护、更优的性能价格比,一般选择交换式万兆以太网或千兆以太网为主干,选择百兆交换到桌面。
对等模式,
(1)对等模式对等模式也称AD-HOC模式或无中心网络,是将多个无线客户端(STA)连接起来的WLAN,不需要无线AP,如图1-3所示。
对等模式WLAN中的每台客户机都是平等的,网络覆盖的区域称为独立基本服务集(IBSS,IndependentBasicServiceSet)。
对等模式WLAN适用于小型网络,用于一台无线客户端和另一台或多台其他无线客户端的直接通信,无法直接接入有线LAN中,只能独立使用。
这是最简单的无线局域网结构,可用于在客户端之间交换文件和信息,免除了购买和配置无线AP的成本和麻烦。
对等模式WLAN组网灵活。
任意时间,两台或多台带有无线网卡的计算机就可以建立一个独立的网络。
但是,对等模式WLAN只能用于少数用户的组网环境,如4-8个用户,并且相隔距离比较近。
图1-3对等模式WLAN,图1-4BSS架构模式,基础架构(Infrastructure)模式,基础架构模式WLAN由无线AP和无线客户端组成。
基础架构模式需要使用无线AP,无线客户端通过AP相连,是目前家庭和企业环境中最常用的无线通信模式。
在这种WLAN中,每个无线客户端(STA)必须获得AP的许可,才能相互之间通信,AP控制所有通信。
由单个无线AP覆盖的区域称为基本服务集(BSS,BasicServiceSet)或蜂窝,BSS是最小的WLAN组成部分。
一个办公室或教室内的无线客户端之间的网络通信,可以组建成该模式的WLAN实现。
如果需要接入有线网络,通过无线AP使用有线连接到交换机接口上即可。
根据前期的需求分析,本项目的网络技术选择为:
有线网络采用交换式快速以太网,无线网络选择基础架构模式。
1.2.3网络拓扑设计,网络拓扑设计就是根据网络设计原则,确定网络中所有节点的连接方式,选择相应的网络拓扑结构。
在设计时,要考虑网段和互联点、网络规模、网络体系结构、所采用的网络协议,以及组建网络所需的硬件设备(如交换机、路由器和服务器等)类型和数量等各方面的因素。
优良的拓扑结构是网络稳定可靠运行的基础,对于同样数量、同样位置分布、同样用户类型的主机,采用不同的拓扑结构会得到不同的网络性能,因此,要进行科学的拓扑结构设计。
提示:
这里只是指确定硬件设备的类型,而不是实际的设备型号。
目前局域网一般采用星型拓扑或树状拓扑结构,广域网基本以点对点组合成的网状拓扑结构为主。
对于规模较小的网络,可以采用星型拓扑结构。
对于规模较大的系统,常采用树状层次网络拓扑结构。
在网络设计文档中,要明确说明所选用的网络拓扑结构及选用依据,还要根据网络工程项目的建筑布局特点,给出设计的网络拓扑结构图。
由于本实验室网络规模较小,根据需求分析,有线网络采用星型拓扑结构,无线网络采用基础架构模式,无线网络通过AP与交换机互联,拓扑结构如图,实验室网络拓扑结构图,1.2.4网络设备选型,1网络设备选择原则网络设备的档次主要取决于其所在的网络位置、性能要求、接口类型和数量要求、可靠性要求。
如果要求接口数量多,要求高速接口连接,则该设备档次要求就会更高。
局域网(LAN)和广域网(WAN)设备要分开。
2交换机的选择,2交换机的选择选购交换机,要以网络的具体需求为根据,选择性能够用、性价比合适、售后服务有保障的交换机。
主要考虑交换机的端口数、端口类型及其性能。
(1)端口数的选型考虑选择交换机端口数时,不仅要考虑网络中需要连接的用户数,还要考虑单端口成本和交换机所处的网络位置。
一般来说,端口数越多,单端口成本越低,但并不代表端口数越多越好,通常建议将端口数量控制在48口之内。
一般固定端口的核心或骨干层交换机选择24端口以内、12端口以上交换机为宜,而汇聚层和接入层交换机可以选择最多48端口的。
在本小型实验室网络组建项目中,共有40台学生用台式计算机、1台教师用机和1台服务器,外加连接无线AP和校园网接口,共计44端口,因此,可选择一台48端口的交换机,或2台24口交换机级联或堆叠用于网络连接。
(2)端口类型的选型考虑交换机的接口有三种类型,分别是RJ-45以太网电口、GBIC插槽和SFP插槽。
其中RJ-45电口插接RJ-45水晶头;GBIC插槽中安装GBIC模块,插接SC接头的尾纤;SFP也称为“Mini-GBIC”,在其中安
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