计算机网络工程(第三版)单元1 网络工程与系统集成初识.pptx
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计算机网络工程(第三版)单元1 网络工程与系统集成初识.pptx
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(第三版),新世纪高职高专教材编审委员会组编主编:
曹隽许礼捷李槟,“十二五”职业教育国家规划教材经全国职业教育教材审定委员会审定,计算机网络工程,ISBN978-7-5611-8785-2,目录页CONTENTSPAGE,目录,与验收,上一页,下一页,目录,单元1网络工程与系统集成初识,目标导航,任务1.1,理解网络工程与系统集成的关系,熟悉网络系统集成系统体系框架,了解网络系统集成企业及其资质,网络系统集成相关人员岗位,任务1.2,任务1.3,任务1.4,单元1网络工程与系统集成初识,1.1理解网络工程与系统集成的关系,网络工程,1.1.1,网络系统集成,1.1.2,网络系统集成的原则,1.1.3,单元1网络工程与系统集成初识,1.1理解网络工程与系统集成的关系,计算机网络是将地理位置不同、具有自治能力的多个计算机通过通信设备和传输介质连接起来由功能完善的网络软件控制,进而实现网络信息与资源共享的系统。
国家信息化体系的六要素:
信息技术应用信息网络信息技术和产业信息化人才信息化法规政策标准规范,单元1网络工程与系统集成初识,1.1理解网络工程与系统集成的关系,国家信息化体系六要素关系图信息网络是信息资源开发利用和信息技术应用的基础,是信息传输、交换和共享的必要手段。
信息网络分为三种:
电信网、广播电视网、计算机网。
这三种网络的发展和功能有所交叉,又相互补充。
随着“三网融合”的建设和物联网”发展,网络系统集成也会有更大的发展空间。
单元1网络工程与系统集成初识,1.1理解网络工程与系统集成的关系,1.1.1网络工程1.网络工程的含义与特点工程是有一个明确的目标、在指定的组织领导下,按计划进行的工作。
计算机网络工程(ComputerNetworkEngineering)是在信息系统工程方法和完善的组织机构指导下,根据网络应用的需求,按照计算机网络系统的标准、规范和技术,详细规划设计可行方案,将计算机网络硬件设备、软件和技术系统性地集成在一起,成为满足用户需求、高效性价比的计算机网络系统的组建工作。
简单地说,网络工程就是组建计算机网络系统的工作,凡与组建计算机网络有关的事情都可以归纳在计算机网络工程中。
网络工程除一般工程的内涵外,还包含一下特点:
(1)网络工程要有明确的目标,工程进行中不能轻易改动;
(2)工程要有详细的规划,设计人员要熟练掌握网络规划和设计;(3)工程要有规范的实施依据;(4)工程要有完备的技术文档;(5)工程要有法定的或固定的责任人(6)工程要有可行的实施计划和方案(7)工程要有客观的监理和验收标准,单元1网络工程与系统集成初识,1.1理解网络工程与系统集成的关系,网络工程建设的内容和目标内容包括四个方面:
(1)网络规划和设计
(2)网络硬件系统建设(3)网络软件系统建设(4)网络安全管理建设。
网络工程的目标,是在遵守国家相关法律、法规,遵循国家标准和国际标准的前提下,完成网络工程的规划、设计、施工和验收等工作。
网络工程的组织机构及其职责计算机网络工程要有一个机构负责组织、协调、实施和管理。
但是具体的组织构不可能完全相同,对所有的网络工程进行抽象,归纳出一种通用的组织形式,简称三方结构,即工程甲方、工程乙方和工程监理方,关系如图:
单元1网络工程与系统集成初识,1.1理解网络工程与系统集成的关系,工程三方的基本关系工程甲方是网络工程的用户,即工程的提出者和投资方。
甲方人员包括行政联络人和技术联络人,前者是工程负责人,后者是技术负责人。
单元1网络工程与系统集成初识,1.1理解网络工程与系统集成的关系,工程乙方是网络工程的承建者。
乙方承建计算机网络工程时采用项目经理制。
工程监理方是提供工程监理服务的机构,人员组织包括总监理工程师、监理工程师等。
人员结构如图:
项目经理制的人员结构,单元1网络工程与系统集成初识,1.1理解网络工程与系统集成的关系,甲方、乙方、监理方各自的职责:
单元1网络工程与系统集成初识,1.1理解网络工程与系统集成的关系,责任三方在工程中所担负的工程任务如下表:
单元1网络工程与系统集成初识,1.1理解网络工程与系统集成的关系,4.网络工程建设的过程网络工程建设过程如下图:
-表示组织方可以参与也可以不参与其过程表示组织方必须参与其过程,单元1网络工程与系统集成初识,1.1理解网络工程与系统集成的关系,1.1.2网络系统集成美国信息技术协会(InformationTechnologyAssociationofAmerica,ITAA)对系统集成的定义是:
根据一个复杂的信息系统或子系统的要求,把多种产品和技术验明并连接入一个完整的解决方案的过程。
系统集成作为一种新兴的服务方式,是近年来国际信息服务业和智能化业中发展势头最猛的一个行业。
系统集成的本质就是最优化的综合统筹设计,是一个大型的综合计算机网络系统和与其相支撑各类硬件系统的总集成,系统集成包括计算机软件、硬件、操作系统技术、数据库技术、网络通讯技术、多媒体通讯技术、自动控制技术等的集成,以及不同厂家产品选型搭配的集成,系统集成所要达到的目标-整体性能最优,即所有部件和成分合在一起后不但能工作,而且全系统是低成本的、高效率的、性能匀称的、可扩充性和可维护的系统。
系统集成要以满足用户的需求为根本出发点;系统集成不是选择最好的产品的简单行为,而是要选择最适合用户的需求和投资规模的产品和技术;系统集成不是简单的设备供货,它体现更多的是设计、调试与开发,是技术含量很高的行为;系统集成包含技术、管理和商务等方面,是一项综合性的系统工程。
技术是系统集成工作的核心,管理和商务活动是系统集成项目成功实施的可靠保障。
单元1网络工程与系统集成初识,1.1理解网络工程与系统集成的关系,网络系统集成网络系统集成是指以用户的应用需求和资金规模为出发点,将计算机设备、网络基础设施、网络设备、网络系统软件、网络基础服务系统、应用软件等产品和技术有机地结合为一体,使之成为能够满足设计目标、具有优良性能价格比得网络信息系统的全过程。
网络系统集成的要素:
目标:
系统生命周期中与用户利益始终保持一致的服务。
方法:
先进的理论+先进的技术+先进的管理。
对象:
包括用户、系统集成商、产品厂商、供货商、应用软件开发商等。
内容:
计算机网络集成+信息和数据集成+应用系统集成+系统与管理。
单元1网络工程与系统集成初识,1.1理解网络工程与系统集成的关系,网络系统集成是按照网络工程的需求及组织逻辑、采用相关技术和策略,将网络设备和网络软件系统性地组成整体的过程。
1.网络系统集成的层面网络集成的三个主要层面:
技术集成:
技术之间的集成是基础,是网络系统集成的的核心。
软硬件产品集成:
是系统集成最终、最直接的体现。
应用集成:
是将用户的实际需求和应用功能在同一系统中实现。
单元1网络工程与系统集成初识,1.1理解网络工程与系统集成的关系,系统集成的三个层面如下图:
计算机网路系统集成的三个层面,单元1网络工程与系统集成初识,1.1理解网络工程与系统集成的关系,2网络系统集成的对象网络系统集成是一项综合性的技术活动,也是一个涉及多方的综合管理和商务活动。
用户是指出资进行网络系统集成的机构或企业,是服务的对象。
系统集成商是指为用户的网络系统提供咨询、设计、供货、实施及售后维护等一系列服务的公司实体,是系统集成活动的主要执行者。
产品厂商是指设计、生产系统集成项目中所选用产品的生产厂家。
供货商是指为系统集成商直接提供集成项目相关产品的企业,如某种产品的代理商、经销商等。
应用软件开发商是指从事用户应用软件开发的专业公司,有些系统集成商也有自己的软件开发部门,兼具应用软件开发商的角色。
施工队是指专门从事计算机网络布线相关业务的施工队伍。
工程监理是指在系统集成项目中专门对设计、施工、验收等活动进行质量检查和控制的机构或公司,常见于一些大中型项目,单元1网络工程与系统集成初识,1.1理解网络工程与系统集成的关系,网络集成的内容网络集成按行业划分,分为企业网、校园网、政务网和商务网等。
基本内容一致,如下:
需求分析技术方案设计产品选型网络工程经费预算综合布线系统与网络工程施工软件平台配置网络系统测试,单元1网络工程与系统集成初识,1.1理解网络工程与系统集成的关系,应用软件开发网络技术支持网络应用和技术培训(培训对象:
领导层、网络层、程序员、一般用户)网络工程验收,单元1网络工程与系统集成初识,1.1理解网络工程与系统集成的关系,网络集成的步骤网络工程的系统集成模型如图:
与网络系统集成有关的工作可以分为四个阶段:
一、工程立项用户需求分析系统功能描述二、工程设计:
主要解决“做什么(What)”1.技术方案设计2.系统方案论证图1-6网络工程的系统集成模型,单元1网络工程与系统集成初识,1.1理解网络工程与系统集成的关系,三、工程实施:
主要解决“如何做(How)”选择最可行的解决方案系统集成施工网络系统测试工程排错处理系统集成总结四、工程验收和维护阶段系统验收系统维护和服务项目总结,单元1网络工程与系统集成初识,1.1理解网络工程与系统集成的关系,网络集成系统的原则如下:
实用性原则先进性原则可扩充、可维护性原则可靠性原则经济性原则一把手负责原则除了以上几个原则外,系统集成强调的是“系统”,强调的是系统的内在联系,使子系统一致和协调,因此要将如何协调与统一各子系统的关系放在重要位置上。
具体而言,需要做好以下几方面的工作:
单元1网络工程与系统集成初识,1.1理解网络工程与系统集成的关系,统一组织、严格分工统一开发平台统一代码和界面设计统一数据环境统一施工队伍统一文档格式和要求另外,对于网络信息系统进行系统集成的具体实施方式也有以下不同的做法:
独立承包方式总承包方式合作方式,单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,网络通信平台,1.2.2,网络资源硬件平台,1.2.3,网络操作系统,1.2.4,网络通信支持平台,1.2.1,单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,网络应用系统,1.2.5,网络系统管理,1.2.7,网络系统安全,1.2.6,单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,1.2.1网络通信支持平台设计实现一个系统过程中最重要的问题之一是合理地确定其体系框架。
所谓体系框架是指构成系统的层次以及这些层次之间的关系。
系统的每一个独立层次通常是为解决一个独立的问题而设立的。
网络系统集成是一门综合学科,涉及系统科学、管理学、计算机技术、网络技术、数据库技术、软件工程等领域,一个系统集成商要想真正帮助用户建成一个园区网络网络系统,必须深入了解用户业务和管理模式,建立网络系统集成的体系框架。
为了实现一个网络信息系统,这里从应用的角度提出网络系统集成体系框架,并对其各个组成部分进行描述。
如下图所示:
单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,网络系统集成体系框架,单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,网络通信支持平台或环境支持平台,为了保障网络安全、可靠和正常运行所必须建构的环境保障设施,主要包括网络机房建设和综合布线系统和供电系统的设计等内容。
1机房机房包括位于网管中心或信息中心用以放置网络核心交换机、路由器、服务器等网络重要设备的场所,还包括各建筑物内放置交换机和布线基础设施的设备间、电信间等。
2电源电源为网络关键设备提供可靠的电力供应。
主要功能:
稳压、备用供电和智能电源管理。
单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,3综合布线系统综合布线系统是一种模块化的、灵活性极高的建筑物内或建筑群之间的信息传输通道。
它是一个无源系统,给网络通信设备提供了一个无源平台,是网络的底层和基础。
系统可划分成7个部分,其中包括配线(水平)子系统、干线(垂直)子系统、建筑群子系统3个子系统和工作区、设备间、进线间3个空间区域及对这3个区域的管理,其设计与施工应符合国家标准GB50311-2007综合布线系统工程设计规范和GB50312-2007综合布线工程验收规范。
这部分详细内容将分别在单元4“综合布线系统设计与施工”、单元8“网络工程项目管理与验收”详述。
单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,1.2.2网络通信平台网络通信平台主要包括网络接口卡(NIC)、集线器(HUB)、交换机、三层交换机、路由器、远程访问服务器(RAS)、Modem、收发器、无线网桥和网卡等通信设备。
网络平台目前一般应采用Intranet技术,在信息高度集中的场所建立局域网,这些局域网之间可通过广域网互连起来,接入Internet。
接入互连网络的具体方式有多种,例如普通拨号、ADSL、ISDN、有线电视、DDN、帧中继和ATM等,用户可根据自己的情况选择上网方式,单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,在网络集成的后期工作网络互连和运行维护过程中,交换机、路由器等硬件设备的配置工作是技术性很强的一项工作,直接影响网络运行的效益。
1.网络互连所谓网络互连是指利用网络互连设备和相应的技术措施将两个以上的计算机网络(LAN或WAN)连接起来,构成更大的网络系统,实现网络间信息交换和资源共享。
(1)实现网络互连的基本条件首先,在需要连接的网络之间提供物理链路,建立数据交换的连接通道,并且有全面的控制规程;其次,在不同的网络之间建立适当的路由;第三,能够在有差异的网络中进行数据交换;最后,还要能够进行有效的网络管理。
单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,
(2)网络互连的三个基本术语即:
“互连”、“互通”和“互操作”。
互连(Interconnection)是网络互连的基础,指在两个物理网络之间至少有一条物理链路,为数据交换提供了物质基础和可能性,但不保证一定能进行数据交换,必须看其网络协议是否兼容。
互通(Intercommunication)是网络互连的手段,指在两个网络间端到端的连接和数据交换。
互操作是网络互连的目的,指两个网络在高层软件作用下,不同计算机系统之间访问对方资源的能力。
单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,2网络互连的形式网络互连有4种形式:
局域网之间的互连(LAN-LAN)、局域网与广域网之间的互连(LAN-WAN)、广域网之间的互连(WAN-WAN)、通过广域网实现局域网之间的互连(LAN-WAN-LAN)。
网络互连的四种形式,单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,3网络互连的设备下面以网络互连的4种形式为例,讨论网络互连中使用的设备。
用IEEE802委员会发布的ISO/OSI开放系统互连参考模型的分层观点考察网络的互连,可将网络互连分为四个层次,如下图:
OSI参考模型各层与网络互联设备对应关系,单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,四个层次中使用的网络设备:
物理层物理层是OSI的第1层,它虽然处于最底层,却是整个开放系统的基础。
物理层为设备之间的数据通信提供传输介质及互连设备,为数据传输提供可靠的环境。
物理层互连的设备是中继器(Repeater)。
中继器在网络互连中起到放大信号的作用,驱动长距离通信。
数据链路层数据链路层互连的设备是交换机(Switch)、网桥(Bridge)(Bridge)。
网桥在网络互连中起到数据接收、地址过滤与数据转发的作用,它用来实现多个网络操作系统之间的数据交换。
单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,数据链路可以粗略地理解为数据通道。
物理层要为终端设备间的数据通信提供传输介质及其连接。
数据链路层是为网络层提供数据传送服务的,这种服务要依靠本层所具备的功能来实现。
链路层应具备如下功能。
以下功能:
链路连接的建立、拆除、分离帧定界和帧同步顺序控制差错检测和恢复独立的链路产品中最常见的当属网卡,网桥、交换机也是链路产品。
单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,网络层网络层互连的设备是路由器(Router)。
网络层互连主要是解决路由选择、拥塞控制、差错处理与分段技术等问题。
高层网络层以上的互连统称为高层互连,互连设备统称网关(Gateway)或应用网关。
用于高层协议转换。
网络互连设备是网络工程中至关重要的设备,其性能的好坏直接决定着网络的运行效果。
单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,路由器和第三层交换机的典型应用如下图:
路由器和第三层交换机的典型应用,单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,网络组建与互连主要利用的网络设备是路由器和交换机。
VLAN与共享式以太网的比较如下图:
VLAN与共享式以太网的比较,单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,VLAN是建立在交换式局域网基础上,采用网络管理软件构建的、可以跨跃不同网段、不同网络的端到端的逻辑网络。
路由器与交换机的最大差别在于交换机实现网络互连是发生在数据链路层,而路由器实现网络互连是发生在网络层。
(4)网关设备网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。
网关工作在OSI参考模型的高层,即传输层到应用层,它既可是一个专用设备,也可以用计算机作为硬件平台,由软件实现其功能,网络各层之间的联接,需要解决的问题是不同的,其任务也不相同。
因此,各种网络设备的工作原理和结构也是大不相同的,单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,4网络的层次架构通过以上讨论可知,网络互连能够组成或者扩展为更大的网络,如Internet/Intranet。
网络互连的基础是局域网,局域网组建通常采用以太网交换技术。
网络系统架构目前主要有以下2种形式。
(1)典型的三层架构规模较大的局域网采用三层架构,核心层+汇聚层+接入层。
如图所示,单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,
(2)高效的扁平架构“扁平化”是现代管理学中推行的企业组织结构形式。
扁平化是摒弃层次结构、促进快速决策的管理思想。
随着核心层设备向高密度、大容量方向的发展,未来网络结构采用高效的扁平架构:
核心层+接入层,如图1-11所示。
网络结构扁平化,通过扩展核心节点、压缩掉汇聚节点,接入层直连核心层的技术措施,减少了网络物理和逻辑连接级数,提供了网络服务响应速度。
高效的扁平架构,单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,汇聚层和接入层的两种模式如下图:
汇聚层和接入层的两种模式,单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,分层设计有助于分配和规划带宽,有利于信息流量的局部化。
汇聚层的存在与否,取决于网络规模的大小。
接入层即直接信息点,通过此信息点将网络终端设备(PC等)接入网络。
汇聚层采用级联还是堆叠,要看网络信息点的分布情况。
单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,接入可通过永久性有线基础设施,也可通过无线接入点,如图1-12所示。
以太网对传输距离有一定的限制,因此设备的物理位置是设计接入层的一个重要考虑因素。
有线网与无线网的融合可以弥补永久性接入点覆盖不到的区域。
无线网络首先适用于很难布线的地方,比如受保护的建筑物、机场等,或者经常需要变动布线结构的地方,如展览馆等。
学校也是一个很重要的应用领域,一个无线网络系统可以使教师、学生在校园内的任何地方接入网络。
另外,因为无线网络支持十几公里的区域,因此对于城市范围的网络接入也能适用,可以对任何角落提供11/22/54/108Mbps的网络接入。
未来的通信和网络目标是实现5W的个人通信,即任何人(whoever)在任何时间(whenever)任何地方(wherever)都可以和任何人(whomever)通过网络进行通信,传送任何信息(whatever)。
目前,有线网与无线网的融合,主要采用接入方式和中继方式。
有线网与无线网的融合,单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,有线网与无线网的融合无线接入技术与光纤接入、ADSL接入、以太网接入等技术相比,具有投资少,建网周期短、提供业务快等优势。
但是标准不统一,应用也不同。
目前比较流行的有802.11标准、新贵蓝牙(Bluetooth)标准以及HomeRF(家庭网络)标准。
目前,有线网与无线网的融合,主要采用接入方式和中继方式,接入方式和中继方式支持IP和IPX等多种网络协议,是IEEE802.11重视而且极力推广的无线网络主要的应用方式。
,如下图:
单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,接入方式,单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,中继方式,单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,企业网、校园网架构主要参照上述的三层架构,进一步组织网络的设计、施工。
具体网络架构要由硬件和软件有机结合才能实现。
网络硬件架构即网络的硬件组成,包括属于通信子网的传输媒介(如光纤、双绞线等)、主要通信设备(如网关、路由器、交换机、集线器等)、网络安全硬件以及属于资源子网的服务器和客户端计算机硬件。
网络软件架构即网络的软件组成,包括网络操作系统、网络数据库、网络安全软件(如网络防病毒软件、防火墙软件、入侵检测软件)、网络管理软件、网络计费软件以及具体的应用软件。
在网络系统集成的后期工作网络互连和运行维护过程中,交换机、路由器等硬件设备的配置工作是技术性很强的一项工作,直接影响网络运行的效益。
网络互连及服务器设备部分的选用、配置等详细内容将在单元5、6、7讨论。
单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,网络资源硬件平台网络资源平台主要包括服务器和网络存储系统。
服务器是网络信息资源的宿主设备,网络存储系统是网络信息资源备份和集中管理的设施。
这里简介有关的服务器技术和网络存储技术,供集成方案选用。
集群系统集群(Cluster)技术是近几年新兴起的一项高性能计算技术。
它将一组相互独立的计算机通过高速的通信网络组成一个单一的计算机系统,并以单一系统的模式加以管理。
热备和容错根据功能,双机系统和集群系统又可细分为双机热备、双机容错、集群热备和集群容错。
单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,2.网络存储技术目前的网络存储技术有SAN、NAS和iSCSI。
(1)传统存储技术DAS(DirectAttachedStorage,译为“直接附加存储”或“直接连接存储”),又称SAS(ServerAttachedStorage,服务器附加存储)。
DAS将存储设备直接与服务器相连,完全以服务器(或主机)为中心,作为服务器的组成部分。
DAS存储模式如下图:
单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,DAS存储模式NAS(NetworkAttachedStorage,译为“网络附加存储”或“网络连接存储”)的意思是连接在网上的存储设备。
NAS存储模式如下图:
单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,(3)存储区域网络技术存储区域网络(SAN,StorageAreaNetwork)是一种类似于普通局域网的高速存储网络,SAN通过专用的集线器、交换机和网关建立起与服务器和磁盘阵列之间的直接连接。
NAS存储模式,单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,SAN主要是基于光纤通道的、面向数据块的存储,可以看成是传统总线的扩展。
SAN存储模式如图:
SAN存储模式,单元1网络工程与系统集成初识,1.2熟悉网络系统集成系统体系框架,SAN作为网络存储设施,特别适于以下应用场合:
对响应时间、可用性和可扩展性要求高的关键任务数据库应用。
对性能、数据完整性和可
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