2017上海高考-大学社会实践报告

苏州市职业大学
第四课
网络工程设计

课 程 教 案








单 位 计算机工程系
姓 名 刘 昭 斌
课程名称 网络工程设计
授课班级 09网络技术1、2、班


2009 - 2010 学年 第 二 学期

课程名称
课程内容
教
学
目
的
教
材
分
析
教
学
方
法
教
学
手
段
第2章 网络工程设计分析与规划
学时 2
计算机网络工程中所涉及到的工作内容 、工作流程和网络设计的任
务与用户需求分析诸多知识，包括需求、管理、安全性、规模、结
构 、互联、扩展性分析。
培养学生掌握网络工程规划和设计的任务、用户网络应用目标分析和网络设计的
需求分析的基本技能，包括规划用户网络的规模、网络系统的分层结构、网络资
源平台及网络安 全以及网络工程设计总体设计的思路。了解网络技术指标与网络
性能参数的意义。能根据需要确定网络工 程的目标、规模和结构。
重
点
难
点
能根据网络用户的需求，确 定客户有效完成工作所需的网络设计服务和性
能水平，明确网络工程设计的目标和项目范围，规划出网络 规模和网络拓
扑结构。
能根据需要确定网络工程的目标、规模和结构
讲授
PPT演示教学
教
学
过
程

2.1 网络工程分析
2.2 网络工程规划的目标与准则
2.5 网络工程设计的技术指标
2.6 网络工程设计方案综述


后
记
网络工程分析与规划是当今网络工程技术人员不可或缺的必备专业技术，它是在
掌握网络设计的任务与工作程序和理解网络工程设计的技术指标等基本概念的
基础之上，根据用 户需要确定网络工程的目标、规模和结构，包括拓扑结构规划、
地址分配与聚合、冗余规划设计等方面的 总体知识及技能重要基础。





第五课

2.7、某地铁总公司网络工程设计方案案例（网
课程名称 学时 2
络分析规划部分）
课程内容
教
学
目
的
教
材
分
析
教
学
方
法
教
学
手
段
1 案例项目分析
2 网络工程设计方案
掌握网络工程设计方案设计过程
掌握网络建设方案包括网络结构规划、网络设备的总体要求及 各类设备的技术要
求，并根据用户的需求和网络结构规划做出网络配置方案。
重
点
难
点
网络系统建设目标，网络工程设计需求分析
网络结构规划
讲授
案例分析与参考，方案讨论，对比。
教
学
过
程

网络用户的需求分析与网络设计的需求分析是不 同的概念，包括业务需求、管理
需求分析、安全需求、网络规模与拓扑结构需求、与外部网络互联方案需 求、网
络扩展性。以及网络建设工程的规范、质量以及客户的满意度。
后
记
网络用户的需求分析与网络设计的需求分析是不同的概念，前者侧重网络需求分
析

第六课

课程名称
某校园网网络工程设计分析与规划
学时 2
课程内容
通过分析校园网建设现状和用户需求，熟悉校园网网络工程建设的
目标 、设计的原则、项目建设指导方针、实现的功能以及项目技术
要求。掌握网络工程分析的方法和步骤，学 会网络工程规划设计的
一般方法，包括规划用户网络的规模、网络系统的分层结构、资源
子网划 分以及网络工程总体设计。了解网络工程技术指标与网络性
能参数的意义。能根据需要确定网络工程建设 的目标、规模和结构。
教
学
目
的
教
材
分
析
教
学
方
法
教
学
手
段
了解网络工程分析的方法；确定客户需求；使校园网网管 中心与各分支机构的互
联；提供快速的网络服务；设计低成本、低维护量的网络方案；建设安全可靠的< br>Intranet；网络具有适应性和可扩展性；移动用户可接入校园网；
重
点
难
点
掌握网络工程分析的方法和步骤，学会网络工程规划设计的一般方
法， 包括规划用户网络的规模、网络系统的分层结构、资源子网划分
以及网络工程总体设计。

网络具有适应性和可扩展性
实训
模拟设计
教
学
过
程

（1）根据要求，按照网络设计规范，进行网络工程设计方案的分析和初步设计
① 现有网络分析
分析现有网络基本结构，主要检查网络拓扑结构、网络设备、布线情况、机房和
设备间情况等，将分析结果用图表示出来。
② 分析网络性能
分析网络可用性、分析网络利用率、分析延迟与响应时间，以及分析网络互连设
备的状态。
③ 分析网络流量
分析流量来源，记录流量，分析流量类型及其特征，分析现有网络和未来网 络的
关系（注重可拓展性）。
（2）网络工程规划
通过带宽、容量、吞吐量、延时、利用率及响应时间等指标来描述网络的性能。
（3）网络拓扑结构规划设计
从层次化、核心层、汇聚层、接入层、冗余、模块化和网络安全 的角度出发，进
行网络拓扑结构的规划设计。
有条件的话，在指导老师的带领下，进行有关校园网中心网络方案的绘制和设计

后
记
授课内容:

第2章 网络工程设计分析与规划

教学提示：本章的知识框架是在介绍计算机网络工程中所涉及到的工 作内容、工作流
程和网络设计的任务与用户需求分析诸多知识，包括需求、管理、安全性、规模、结构、
互联、扩展性分析。
教学目标：培养学生掌握网络工程规划和设计的任务、用户网络应用目标 分析和网络
设计的需求分析的基本技能，包括规划用户网络的规模、网络系统的分层结构、网络资源平< br>台及网络安全以及网络工程设计总体设计的思路。了解网络技术指标与网络性能参数的意
义。能根 据需要确定网络工程的目标、规模和结构。
重点知识：能根据网络用户的需求，确定客户有效完成工作 所需的网络设计服务和性
能水平，明确网络工程设计的目标和项目范围，规划出网络规模和网络拓扑结构 。

网络工程分析与规划是当今网络工程技术人员不可或缺的必备专业技术，它是在掌握网< br>络设计的任务与工作程序和理解网络工程设计的技术指标等基本概念的基础之上，根据用户
需要确 定网络工程的目标、规模和结构，包括拓扑结构规划、地址分配与聚合、冗余规划设
计等方面的总体知识 及技能重要基础。在这一章中，我们主要介绍分析和规划用户网络的规
模、网络系统的分层结构、网络资 源平台及网络安全以及网络工程设计总体设计的思路。
2.1 网络工程分析
网络工程分 析是必不可少的，实施网络工程设计的首要工作就是要进行分析与规划。深入细
致的分析与规划是成功构 建计算机网络的一半。缺乏分析与规划的网络必然是失败的网络—
—稳定性、扩展性、安全性、可管理性 没有保证。
网络工程分析的主要任务是要对以下指标给出尽可能准确的定量或定性分析和估计：







业务的需求；
网络的规模：
网络的结构；
网络管理需要：
网络增长预测；
网络安全要求；
与外部网络的互联。
2.1.1 网络需求分析
良好的需求分析有助于为后继工作建立起一个稳定的工作基础。如果在设计先期没有就需 求
达成一致，加上在整个项目的开发过程中，需求将会不停地变化。这些因素综合起来就可能
会 破坏项目计划和预算。
网络需求分析是在网络设计过程中用来获取和确定系统需求的方法。在需求分析 阶段，应确
定客户有效完成工作所需建设的网络服务和性能水平。
网络需求指明必须实现的网 络规格参数。它描述了网络系统的行为、特性或属性，是在设计
实现网络系统过程中对系统的约束。需求 分析是网络设计过程的基础。遗憾的是，许多网络
在设计过程中并没有投入足够的精力做需求分析。一个 重要的原因在于，需求分析是整个设
计过程的难点。为了搞清客户网络需求，需要与各方面的人员进行沟 通，了解需要和所想学

习，并需要学习必要的客户方业务知识。其次是需求分析不能立即 提供一个结果，它只是设
计和建设网络的整体战略的一部分。此外，由于现代网络系统通常采用系统集成 方法进行设
计，集成构件只能选取产品系列中的某些档次设备，而这些设备产品之间并不是连续的，有< br>一定交叉和覆盖，看起来好像要求并不十分精确。然而，正确的需求分析方法将使分析基础
数据与 网络客户需求一致，从而使网络设计结果与客户应用需求一致，否则会产生严重后果。
1、工作步骤
了解需求的主要步骤包括：首先，从企业高层管理者开始收集商业需求；其次，收集客户群
体需 求；最后，收集支持客户和客户应用的网络需求。
2、需求分析的来源
明确了需求分析的重 要性之后，首先要明确需求的来源。一般的情况下，主要来源于如下几
个方面：
（1）决策者的建设思路。
（2）用户技术人员细节描述。
（3）用户能提供的各种资料。
（4）宏观政策。
2.1.2 环境分析 环境分析是指对企业的信息环境基本情况的了解和掌握，例如办公自动化情况，计算机和网
络设备的 数量配置和分布、技术人员掌握专业知识和工程经验的状况，以及地理环境(如建
筑物)等等。通过环境 分析可以对建网环境有个初步的认识，便于后续工作的开展。
2.1.3 业务需求分析
业务需求分析的目标是明确企业的业务类型，应用系统软件种类，以及它们对网络功能指标
通过业务需求 分析要为以下方面提供决策依据：
(1)需实现或改进的企业网络功能有哪些?
(2)需要技术的企业应用有哪些
(3)需要电子邮件服务吗?
(4)需要web服务器吗?
(5)需要上网吗?
(6)需要什么样的数据共享模式
(7)需要多大的带宽范围
(8)需要网络升级吗?
等等。
2.1.4 管理需求分析
网络管理包括两个方面：
(1)其—是人为制定的管理规定和策略，用于规范人员操作网络的行为。
(2)其二是指网 络管理员利用网络设备和网管软件提供的功能对网络进行的操作。通常所说
的阿管主要是指第二点，它在 网络规模饺小、结构简单时，可以很好地完成网管职能。第一
点随着现代企业网络规模的日益扩大，逐渐 显示出它的重要性。尤其是网管政策的制定对网
管的有效实施和保证网络高效运行是至关重要的，网络管 理的需求分析要回答以下类似的问
题：
(1)是否需要对网络进行远程管理
(2)谁来负责网络管理

(3)需要哪些管理功能
(4)选择哪个供应南的网管软件，是否有详细的评估
(5)选择哪个供应两的网络设备，其可管理性如何
(6)怎样跟踪和分析处理网管信息
(7)如何更新网管策略
等等。
2.1.5 安全性需求分析
随着企 业网络规模的扩大和开放程度的增加，网络安全的问题日益突出。网络在为企业做出
员献的同时，也为工 业间谍和各种黑客提供了更加方便的入侵手段和途径。早期一些没有考
虑安全性的网络不但蒙受了巨额经 济损失，而且使企业形象遭到无法弥补的破坏。 企
业网络安全性分析要明确以下安全性需求：
(1)企业的敏感性数据及其分布情况
(2)网络用户的安全级别
(3)可能存在的安全漏洞
(4)网络设备的安全功能要求
(5)N络系统软件的安全评估
(6)应用系统的安全要求
(7)队火墙技术方案
(8)安全软件系统的评估
(9)网络遵循的安全规范和达到的安全级别，等等。
网络安全要达到的目标包括：
(1)网络访问的控制
(2)信息访问的控制
(3)信息传输的保护
(4)攻击的检测和反应
(5)偶然事故的防备
(6)事故恢复计划的制定
(7)物理安全的保扩
(8)灾难防备计划
2.1.6 网络规模分析
确定网络的规模即明确网络建设的范围，这是通盘考虑问题的前 提。网络规模一般分为以下
4种：
(1)工作组成小型办公室局域网
(2)部门局域网
(3)骨干网络
(4)企业级网络
明确网络规模一个明 显的好处是便于制定适合的方案，选购合适的设备。确定网络的规模
涉及以下方面的内容：
(1)哪些部门需要进入网络
(2)哪些资源需要上网
(3)有多少网络用户
(4)采用什么档次的设备

(5)网络及终端设备的数量
2.1.7 网络拓扑结构分析
网络拓扑结构受企业的地理环境制约，尤其是局域网段的拓 扑结构，它几乎与建筑物的结构
一致。所以，网络拓扑结构的规划要充分考虑企业的地理环境，以利于后 期工作的实施，例
如结构化综合布线工程设计与实施。
拓扑结构分析要明确以下指标：
(1)网络的接入点(访问网络的入口)的数量
(2)网络接入点的分布位置
(3)网络连接的转接点分布位置
(4)网络设备间的位置
(5)网络中各种连接的距离参数
(6)其它结构化综合布线系统中的基本指标
2.1.8 外部联网分析
建网的目的就是要拉近人们的交流信息的距离。电子商务、家庭 办公、远程教育等Internet
由于的迅速发展，使得网络互联成为企业建网一个必不可少的方面。 与外部网络的互联涉及
以下方面的内容：
(1)是否与Internet联网
(2)用拨号上网还是租用专线
(3)带宽多少
(4)与专用网络连接吗?
(5)上网用户授权和计费
等等。
2.1.9 网络扩展性分析
网络 的扩展性有两层含义，其一是指新的部门能够简单地接入现有网络；其二是指新的应用
能够无缝地在现有 网络上运行。可见，在规划网络时，不但要分析网络当前的技术指标，而
且还要估计网络未来的增长，以 满足新的需求，保证网络的稳定性，保护企业的投资。
扩展性分析要明确以下指标：
(1)企业需求的新增长点有哪些
(2)网络节点和布线的预留比率是多少
(3)哪些设备使于网络扩展
(4)带宽的增长估计
(5)主机设备的性能
(6)操作系统平台的性能
等等。
2.1.10 网络通信平台分析
1、网络拓扑结构
网络的拓扑结构主要是指网络的物理拓扑结构，因为如今的局域网技术首选 的是交换以太网
技术。采用以太网交换机，从物理连接看拓扑结构可以是星型、扩展星型或树型等结构， 从
逻辑连接看拓扑结构只能是总线结构。对于大中型网络考虑链路传输的可靠性，可采用冗余
结 构。确立网络的物理拓扑结构是整个网络方案规划的基础，物理拓扑结构的选择往往和地

理环境分布、传输介质与距离、网络传输可靠性等因素紧密相关。选择拓扑结构时，应该考
虑的主要因素 有以下几点。
2、主干网络(核心层)设计
主干网技术的选择，要根据以上需求分析中用户 方网络规模大小、网上传输信息的种类和用
户方可投入的资金等因素来考虑。一般而言，主干网用来连接 建筑群和服务器群，可能会容
纳网络上50％～80％的信息流，是网络大动脉。连接建筑群的主干网一 般以光缆做传输介
质，典型的主干网技术主要有100Mbbp-FX以太网、1000Mbps以太网 、从ATM等。从易
用性、先进性和可扩展性的角度考虑，采用百兆、千兆以太网是目前局域网构建的流 行做法。
主干网的重心是核心交换机（三层交换机或路由器）。如果考虑提供较高的可用性，而且经< br>费允许，主干网可采用双星型结构，即采用两台或三台同样的交换机，与汇聚层交换机分别
连接， 如图2-2所示。双星型或三星型结构解决了单点故障失效问题，不仅抗毁性强，而且
通过采用交换机的 链路聚合技术，使核心交换机之间的网络宽带成倍增长。
网管 DNS FTP WEB E-mail
Internet


千兆防火墙
网管中心服务器机群
移动用户
核心交换机
核心交换机
Video
应用服
务器集群
ERP
光纤交换机
电子商务


存储服务器

各部门

多模光纤
SAN存储网络


单模光纤
双绞线


图2-2 某企业网络双星型物理拓扑结构图
汇聚层的存在与否 ，取决于网络规模的大小。当建筑楼内信息点较多(比如大于22个点)，
超出一台交换机的端口密度， 而不得不增加交换机扩充端口时，就需要有汇聚交换机。交换
机间如果采用级连方式，则将一组固定端口 交换机上联到一台背板带宽和性能较好的汇聚交
换机上，再由汇聚交换机上联到主干网的核心交换机。如 果采用多台交换机堆叠方式扩充端
口密度，其中一台交换机上联，则网络中就只有接入层。
3、汇聚层和接入层设计
汇聚层的存在与否，取决于网络规模的大小。当建筑楼内信息点较多 （大于22个点），超出
一台交换机的端口密度，而不得不增加交换机扩充端口时，就需要有汇聚交换机 。
4、广域网连接与远程访问通信设计
由于布线系统费用和实现上的限制，对于零散的远程 用户接入，利用PSTN电话网络进行远
程拨号访问几乎是唯一经济、方便的选择。
5、无线网络设计
无线网络的出现就是为了解决有线网络无法克服的困难。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
以设想一个 采用无线网络的ISP可以为一个城市的任何角落提供高达10Mbps的互联网接
入。

6、网络通信设备选型
(1)网络通信设备选型原则
(2)核心交换机选择策略
2.1.11 网络冗余分析
冗余分析强调设备的可 靠性，即不允许设备有单点故障。所谓单故障点是指其故障能导致隔
离用户和服务的任意设备、设备上的 接口或链接。冗余提供备用链接以绕过那些故障点，冗
余还提供安全的方法以防止服务丢失。但是如果缺 乏恰当的规划和实施，冗余的链接和连接
点会削弱网络的层次性和降低网络的稳定性。
1、冗余链路与网状拓扑结构的选择
2、组件冗余
3、热交换组件
4、分层结构网络中规划冗余
5、路由的冗余
6、备份硬件
2.2 网络工程规划的目标与准则
2.2.1 网络规划目标
网络的建设关系到将来用户网络信 息化水平和所开展业务的成败，因此在设计前掌握如何确
立网络总体目标的方法，如何对主要设计原则进 行选择和平衡，并排定其在方案设计中的优
先级，对网络的设计和工程实施将具有指导性的意义。 网络规划总体目标要明确采用哪些网络技术和网络标准，构筑一个满足哪些应用的多大规模
的网络。 如果网络工程分期实施，应明确分期工程的目标、建设内容、所需工程费用、时间
和进度计划等。
1、明确网络规划项目范围
决定网络规划的项目范围是网络设计的另一个重要步骤。要明确是 设计一个新网络还是修改
现有的网络，是针对一个网段、一个（组）局域网、一个广域网，还是远程网络 或一个完整
的企业网。
设计一个全新、独立的网络的可能性非常小。即使是为一座新建筑物或 一个新的园区设计网
络，或者用全新的网络技术来代替旧的网络，也必须考虑与Internet相连的 问题。在更多的
情况下，需要考虑现有网络的升级问题，以及升级后与现有网络系统兼容的问题。
2、明确客户的网络应用
网络应用是网络存在的真正原因。要使网络能发挥好作用，需要搞清 客户的现有应用及新增
加的应用。要在客户的帮助下，
2.2.2 网络规划准则
网络的规划除了应满足上述目标外，还应遵循以下的规划准则。
1、实用性原则
服 务器设备和网络设备在技术性能逐步提升的同时，其价格却在逐年下降，不可能也没必要
实现所谓“一步 到位”。所以，网络方案设计中应把握“够用”和“实用”原则，
网络系统应采用成熟可靠的技术和设备，达到实用、经济和有效的结果。

2、开放性原则
网络系统应采用开放的标准和技术，如TCPIP协议、IEEE 802系列标准等，其目的是：有
利于未来网络系统扩充；有利于在需要时与外部网络互通等。
3、高可用性可靠性原则
对于证券、金融、铁路和民航等行业的网络系统，应确保很高的平均 无故障时间和尽可能低
的平均故障率。在这些行业的网络方案设计中，高可用性和系统可靠性应优先考虑 。
4、安全性原则
在企业网、政府行政办公网、国防军工部门内部网、电子商务网站以及V PN等网络方案设
计中，应重点体现安全性原则，确保网络系统和数据的安全允许。在社区网、城域网和 校园
网中，安全性的考虑相对较弱。
5、先进性原则
建设一个现代化的网络系统， 应尽可能采用先进而成熟的技术，应在一段时间内保证其主流
地位。网络系统采用当前较先进的技术和设 备，符合网络未来发展的潮流，但太新的技术会
存在不成熟、标准不完备不统一、价格高、技术力量跟不 上等问题。
6、易用性原则
整个网络系统必须易于管理、安装和使用。网络系统具有良好的 可管理性，并且在满足现有
网络应用的同时，为以后的应用升级奠定基础。网络系统还应具有很高的资源 利用率。
7、可扩展性原则
网络总体设计不仅要考虑到近期目标，也要为网络的进一步发展 留有扩展的余地，因此需要
统一规划和设计。
2.3 网络工程规划设计的一般方法 一个大规模的网络系统通常被分为若干个较小的部分，它们之间既相互独立又互相联系，这
种化整为 零的网络设计方法就是分层网络设计。在进行网络总体规划时，可把网络大体分为
通信子网、资源子网。
2.3.1 分层网络设计概述
1、分层网络设计构成
网络拓扑结构的规划设计 与网络规模密切相关，从实际应用的角度来说，一个规模较小的星
形局域网没有主干网和外围网之分，而 规模较大的网络通常呈倒树状分层拓扑结构，通常包
括三个层次，即主干网络（核心层）、分布层（汇聚 层）和访问层（接入层）。主干网络（核
心层）连接服务器群、建筑群到网络中心，或在一个较大型建筑 物内连接多个交换机。管理
间到网络中心设备间，用以连接信息点的线路及网络设备为访问层。分布层和 访问层又称为
外围网络。分层设计规划的好处是可有效地将全局通信问题分解考虑，就像软件工程中的结
构化程序设计一样。
2、拓扑设计原则
按照分层结构规划网络拓扑时，应遵守以下两条基本原则：


网络中因拓扑结构改变而受影响的区域应被限制到最小程度。
路由器（及其他网络设备）应传输尽量少的信息。
3、分层结构特点
流量从接入层 流向核心层时，被收敛在高速的链接上；流量从核心层流向接入层时，被发散

到低速链接 上。因此接入层路由器可以采用较小的设备，它们交换数据包需要较少时间，具
备了更强的执行网络策略 的处理能力。
2.3.2 通信子网规划设计
1、主干网络设计
主干网一般用 来连接建筑群和服务器群，可能会容纳网络上40~60%的信息流，是网络大动
脉。连接建筑群的主干 网一般以光缆作为传输介质，典型的主干网技术主要有千兆以太网、
100BASE-FX、ATM和F DDI等。从易用性、先进性和可扩展性的角度考虑，采用千兆以太
网是目前大家通用的做法。
3、远程接入访问的设计
由于布线系统费用和实现上的限制，对于零散的远程用户接入，利用 PSTN市话网络进行远
程拨号访问是经济、简便的选择。远程拨号访问需要规划远程访问服务器和Mo dem设备，
并申请一组中继线（校园或企业内部有PABX电话交换机则最好）。远程访问服务器（R AS）
和Modem组的端口数目一一对应，一般按一个端口支持20个用户来配置。
2.3.3 资源子网规划设计
1、服务器接入
服务器在网络中位置的好坏直接 影响网络应用的效果和网络运行效率。服务器一般分为两
类：一类是为全网提供公共信息服务、文件服务 和通信服务，为园区网提供集中统一的数据
库服务，由网络中心管理维护，服务对象为网络全局，适宜放 在网管中心；另一类是部门业
务和网络服务相结合，主要由部门管理维护，适宜放在部门子网中。服务器 是网络中信息流
较集中的设备，其磁盘系统数据吞量大，传输速率也高，要求绝对的高带宽接入。
2、服务器子网连接方案
连接的两种方案：一种是直接接入核心交换机，优点是直接利用核心 交换机的高带宽，缺点
是需要占用太多的核心交换机端口，使成本上升。另一种是在两台核心交换机上外 接一台专
用服务器子网交换机，优点是可以分担宽带，减少核心交换机端口占用，可为服务器组提供充足的端口密度，缺点是容易形成带宽瓶颈，且存在单点故障。
2.4 网络工程设计应用约束
除了分析需求目标和判断客户支持新应用的需求之外，由于应用约束对网络设计影响较大，
也需 要认真分析。
2.4.1 政策约束
与网络客户讨论他们公司办公政策和技术发展路线是 必要的，但尽量少发表自己的意见。了
解政策约束的目标是发现隐藏在项目后面可能导致项目失败的事务 安排、持续的争论、偏见、
利益关系或历史等因素。特别要注意的是，已经进行过但没有成功的一个类似 项目，应当做
出明智的判断，看类似情况是否同样会在本项目过程中重演，是什么原因导致项目失败，如
何才能保证不再出现类似的原因，如何能够得到较好的结果。

2.4.2 预算约束
网络设计必须符合客户的预算。网络设计的一个共同目标就是控制网络预算。预算应包括设< /p>

备采购、购买软件、维护和测试系统、培训工作人员以及设计和安装系统的费用等。此外还
应考虑信息费用及可能的外包费用。
2.4.3 时间约束
网络设计项目的日程 安排是需要考虑的另一个问题。项目进度表规定了项目最终期限和重要
阶段。通常是由客户负责管理项目 进度，但设计者必须就该日程表是否可行提出自己的意见，
使项目日程安排符合实际工作要求。

2.5 网络工程设计的技术指标
网络设计者和客户有许多关于技术目标的术语 ，但他们对这些术语往往理解不同。本节内容
就是要使大家对这些术语的内涵保持一致。
影响 网络性能的主要因素计算机网络的基本功能是传输数字比特。由于网络在人们的生活中
的地位正在不断加 强，随着人们的需求的不断提高，也要求网络在性能、范围和综合能力等
方面不断扩展。网络所提供的基 本架构，要能满足我们传输、访问和处理信息的需要，而与
距离远近无关。
2.5.1 影响网络工程设计的主要因素
根据Internet的发用历程，我们能够发现以下关键因素影响网络发展。
距离：一股而 言，通信双方间的距离越大，它们间的通信费用就越高，通信速率就
越慢。随着距离的增加，时延也会随 着互连设备(例如路由器等)的数量的增加而增
大。
 时段：网络通信与交通状况有许多相 似之处。一天中的不同时间段，一个星期中的
不问日子，或一年中的不问月份或假期，都会使通信流量会 有高低的不同分布。这
是因为人类生活和生产的日出而作、日落而息的方式直接影响着网络的通信流量。
 拥塞：拥塞能够造成网络性能严重下降，如果不加抑制，拥塞将使网络中的通信全
部中断。 因此，需要网络具有能有效地发现拥塞的形成和发展，并使端客户迅速降
低通信量的机制。
 服务类型：有些类型的服务对于网络的时延要求较高，如视频会议；有些类型的服
务对差错率要求很高， 如银行账目数据；而另一些服务可能对带宽要求较高，如按
需视频点播(VOD)。因此，不同的数据类 型对于网络要求差异较大。
 可靠性：现代生活因为需求的增加而变得越来越复杂，事物的可预见性 就越来超重
要。网络能够满足不断增长的需求是建立在网络的可靠性的基础上的。
 信息冗 余：在网络中传输着大量的相同的数据是司空见惯的事情。例如，网络上随
时都有大量的人在不断接收股 票交易的数据。这些股票信息是相同的。这种大量冗
余的数据充斥Internet的现象，消耗了大量 的带宽。
一点决定整体：如果网络的一端是通过电话线连网或无线上网，即使网络另一端是千兆宽带< br>网络，网络速度仍然会很慢。
2.5.2 网络性能参数
在分析网络设计技术要求 时，应当列出客户能够接受的网络性能参数，如吞吐量、差错率、
效率、时延和响应时间等。我们不打算 从数学的角度研究这些网络参数，而只是引出实践得
出的结论，供设计者理解和分析使用。


许多网络客户往往不能量化它们的性能指标，而另一些客户则可能根据与网络客户达成的 服
务等级协定（SLA）对性能有明确的要求。在精确分析性能时，有如下一些网络性能参数可
供使用。
1、时延（Delay或Latency）
时延可以定义为从网络的一端发送一个 比特到网络的另一端接收到这个比特所经历的时间。
根据产生时延的原因，我们能够将时延分为以下几类 ：
 传播时延
这是电磁波在信道中传播所需要的时间。这取决于电磁波在信道上的传播速 率以及所传播的
距离。在非真空的信道小，电磁波的传播速度小于3×10
8
米／秒， 例如在电缆或光纤中，
信号的传播速度约为真空中的光速的2／3。任何信号都有传播时延，例如同步卫 星通信会
引起270毫秒的时延，而对于陆基链路，每200公里产生1毫秒的时延。
 发送时延
这是发送数据所需要的时间。它取决于数据块的长度和数据在信道上的发送速率。数据的发< br>送速率也常称为数据在信道上的传输速率。例如，它在2.048Mb／s的E1信道上传输1024字节的分组要花费约4毫秒时间。
 重传时延
实际的信道总是存在一定的误码率。误 码率是传输中错码数与总码数之比。总的传输时延与
误码率有很大的关系，这是因为数据中出了差错就要 重新传送，因而增加了总的数据传输时
间。
 分组交换时延
这是指当网桥、交换机、路由器等设备转发数据时产生的等待时
间。等待时间取决于内部电路 的速度和CPU，以及网络互连设备的交换结构等。这种时延
通常较小，对于以太网IP分组来说，第2 层和第3层的交换机的等待时间为l0－50毫秒，
路由器的分组交换时延比交换机的要长些。为了减小 等待时间，可采用先进的高速缓存机制，
发往已知目的地的帧可以迅速进行封装，无需再查表或其他处理 ，从而有效地降低分组变换
时延。
 排队时延
2、吞吐量（Throughput）
吞吐量是指在单位时间内传输无差错数据的能力。吞吐 量可针对某个特定连接或会话定义，
也可以定义网络的总的吞吐量。
3、丢包率(Packet Loss Rate)
4、时延抖动(Jitter)
5、路由(Route)
6、带宽(Bandwidth)
7、响应时间(Respond Time)
8、利用率(Utilization)
9、效率(Efficiency)
10、可用性(Availability)
11、可扩缩性(Scalability)
12、安全性(Security)
13、可管理性(Manageability)
14、适应性(Adaptability)
15、可购买性(Purchas ability)

16、技术目标检查表
2.6 网络工程设计方案综述
2.6.1 网络工程设计方案简介
在计算机网络工程设计中，当 我们给某公司、某企业进行网络安装前，必须为用户设计出一
个合理实用的网络，需要为用户提供一个详 细的网络设计方案。高质量的方案设计是后续技
术性工作能顺利进行的前提，如果设计方案存在较大漏洞 的话，即使网络方案被客户选中，
项目的实施也会因此受到相当大的影响。因此，贴近需求、精心设计、 合理实用的网络方案，
是适应市场竞争的需要，也是对用户负责的体现。网络方案所体现的技术水平，在 某种程度
上也是公司整体水平的体现。
网络方案的设计阶段即方案的制作阶段，通常是指销售 人员就某个网络项目与用户接触开
始，直到该项目的技术和商务合同签订为止的工作阶段。因此，方案的 制作过程通常包括的
工作内容为：用户交流、需求分析、需求调研、网络建议方案初步设计、产品配置、 售前技
术培训、投标书的撰写等。在工程技术人员与客户进行初步交流后，一般根据用户提供的招
标书或者简单需求说明进行方案的初步设计，网络建议方案的编写、产品的选型一般会与用
户进行多次 交流，不断修改，直至最终确定。
2.6.2 网络工程方案综述
本节介绍网络工程方案 的基本内容、方案写书的一般原则、方案的修改以及方案的印刷与装
订等内容。
1、网络工程方案的基本内容
2.7 XX地铁总公司网络工程设计方案案例（网络分析规划部
分）
2.7.1 案例项目分析





各种数据库管理系统，如财务管理系统、合同管理系统等；
办公自动化信息管理，如公文流转、电子邮件系统等；
国际互联网Internet接入；
六间会议室有少量的多媒体信息传输；
要求实现与公司其他总部——位于芳村西朗的运营事业 总部、位于北京路广百大厦
29层的资源开发总部、位于公园前地铁控制中心的建设事业总部、位于环市 西路
204号的地铁设计院网络互联，构筑XX地铁总公司城域网，实现全公司信息的共
享；
 允许外出的工作人员通过拨号访问地铁总公司网络、互换信息。
1、网络系统建设目标
XX地铁总公司计算机网络建设目标是：利用各种先进、成熟的网络技术和通信技术，采用
统一 的网络协议（TCPIP），建设一个可实现各种综合网络应用的技术先进、稳定高效、安
全可靠，具有 较高可维护性和管理性的计算机网络系统。集团公司内各部门通过网络连接起
来。在局域网上，为各信息 点提供可靠的、高速的和可管理的网络环境，为用户提供广泛的
数据资源共享、丰富便捷的网络应用（如 ：实时多媒体视频音频、企业信息管理、生产经

营信息的查询等），提供各种网络服务（ 电子邮件、文件共享、WWW信息查询等），为各
用户提供多种形式的访问，实现网络的扩展，扩大联网 的范围和规模。
本方案采用1000Mbps的交换网络实现整个集团公司各厂矿、部门的高速互连。 全面采用
101001000Mbps交换技术，将集团公司内的各种PC机、服务器、终端设备和局域 网连接。
2、网络建设原则
3. 网络工程设计需求分析
2.7.2 网络工程设计方案
一个网络建设方案主要包括网络结构规划、网络设备的总体要求及各类设备的 技术要
求，并根据用户的需求和网络结构规划做出网络配置方案。
1、网络结构规划
注意：
网络用户的需求分析与网络设计的需求分析是不同的概念，前者侧重网络需求分析：包 括业
务需求、管理需求分析、安全需求、网络规模与拓扑结构需求、与外部网络互联方案需求、
网络扩展性。后者侧重网络建设工程的规范、质量以及客户的满意度。

进阶思考


网络工程设计的技术指标对网络工程设计的评价有何影响。

苏州市职业大学
第四课
网络工程设计

课 程 教 案








单 位 计算机工程系
姓 名 刘 昭 斌
课程名称 网络工程设计
授课班级 09网络技术1、2、班


2009 - 2010 学年 第 二 学期

课程名称
课程内容
教
学
目
的
教
材
分
析
教
学
方
法
教
学
手
段
第2章 网络工程设计分析与规划
学时 2
计算机网络工程中所涉及到的工作内容 、工作流程和网络设计的任
务与用户需求分析诸多知识，包括需求、管理、安全性、规模、结
构 、互联、扩展性分析。
培养学生掌握网络工程规划和设计的任务、用户网络应用目标分析和网络设计的
需求分析的基本技能，包括规划用户网络的规模、网络系统的分层结构、网络资
源平台及网络安 全以及网络工程设计总体设计的思路。了解网络技术指标与网络
性能参数的意义。能根据需要确定网络工 程的目标、规模和结构。
重
点
难
点
能根据网络用户的需求，确 定客户有效完成工作所需的网络设计服务和性
能水平，明确网络工程设计的目标和项目范围，规划出网络 规模和网络拓
扑结构。
能根据需要确定网络工程的目标、规模和结构
讲授
PPT演示教学
教
学
过
程

2.1 网络工程分析
2.2 网络工程规划的目标与准则
2.5 网络工程设计的技术指标
2.6 网络工程设计方案综述


后
记
网络工程分析与规划是当今网络工程技术人员不可或缺的必备专业技术，它是在
掌握网络设计的任务与工作程序和理解网络工程设计的技术指标等基本概念的
基础之上，根据用 户需要确定网络工程的目标、规模和结构，包括拓扑结构规划、
地址分配与聚合、冗余规划设计等方面的 总体知识及技能重要基础。





第五课

2.7、某地铁总公司网络工程设计方案案例（网
课程名称 学时 2
络分析规划部分）
课程内容
教
学
目
的
教
材
分
析
教
学
方
法
教
学
手
段
1 案例项目分析
2 网络工程设计方案
掌握网络工程设计方案设计过程
掌握网络建设方案包括网络结构规划、网络设备的总体要求及 各类设备的技术要
求，并根据用户的需求和网络结构规划做出网络配置方案。
重
点
难
点
网络系统建设目标，网络工程设计需求分析
网络结构规划
讲授
案例分析与参考，方案讨论，对比。
教
学
过
程

网络用户的需求分析与网络设计的需求分析是不 同的概念，包括业务需求、管理
需求分析、安全需求、网络规模与拓扑结构需求、与外部网络互联方案需 求、网
络扩展性。以及网络建设工程的规范、质量以及客户的满意度。
后
记
网络用户的需求分析与网络设计的需求分析是不同的概念，前者侧重网络需求分
析

第六课

课程名称
某校园网网络工程设计分析与规划
学时 2
课程内容
通过分析校园网建设现状和用户需求，熟悉校园网网络工程建设的
目标 、设计的原则、项目建设指导方针、实现的功能以及项目技术
要求。掌握网络工程分析的方法和步骤，学 会网络工程规划设计的
一般方法，包括规划用户网络的规模、网络系统的分层结构、资源
子网划 分以及网络工程总体设计。了解网络工程技术指标与网络性
能参数的意义。能根据需要确定网络工程建设 的目标、规模和结构。
教
学
目
的
教
材
分
析
教
学
方
法
教
学
手
段
了解网络工程分析的方法；确定客户需求；使校园网网管 中心与各分支机构的互
联；提供快速的网络服务；设计低成本、低维护量的网络方案；建设安全可靠的< br>Intranet；网络具有适应性和可扩展性；移动用户可接入校园网；
重
点
难
点
掌握网络工程分析的方法和步骤，学会网络工程规划设计的一般方
法， 包括规划用户网络的规模、网络系统的分层结构、资源子网划分
以及网络工程总体设计。

网络具有适应性和可扩展性
实训
模拟设计
教
学
过
程

（1）根据要求，按照网络设计规范，进行网络工程设计方案的分析和初步设计
① 现有网络分析
分析现有网络基本结构，主要检查网络拓扑结构、网络设备、布线情况、机房和
设备间情况等，将分析结果用图表示出来。
② 分析网络性能
分析网络可用性、分析网络利用率、分析延迟与响应时间，以及分析网络互连设
备的状态。
③ 分析网络流量
分析流量来源，记录流量，分析流量类型及其特征，分析现有网络和未来网 络的
关系（注重可拓展性）。
（2）网络工程规划
通过带宽、容量、吞吐量、延时、利用率及响应时间等指标来描述网络的性能。
（3）网络拓扑结构规划设计
从层次化、核心层、汇聚层、接入层、冗余、模块化和网络安全 的角度出发，进
行网络拓扑结构的规划设计。
有条件的话，在指导老师的带领下，进行有关校园网中心网络方案的绘制和设计

后
记
授课内容:

第2章 网络工程设计分析与规划

教学提示：本章的知识框架是在介绍计算机网络工程中所涉及到的工 作内容、工作流
程和网络设计的任务与用户需求分析诸多知识，包括需求、管理、安全性、规模、结构、
互联、扩展性分析。
教学目标：培养学生掌握网络工程规划和设计的任务、用户网络应用目标 分析和网络
设计的需求分析的基本技能，包括规划用户网络的规模、网络系统的分层结构、网络资源平< br>台及网络安全以及网络工程设计总体设计的思路。了解网络技术指标与网络性能参数的意
义。能根 据需要确定网络工程的目标、规模和结构。
重点知识：能根据网络用户的需求，确定客户有效完成工作 所需的网络设计服务和性
能水平，明确网络工程设计的目标和项目范围，规划出网络规模和网络拓扑结构 。

网络工程分析与规划是当今网络工程技术人员不可或缺的必备专业技术，它是在掌握网< br>络设计的任务与工作程序和理解网络工程设计的技术指标等基本概念的基础之上，根据用户
需要确 定网络工程的目标、规模和结构，包括拓扑结构规划、地址分配与聚合、冗余规划设
计等方面的总体知识 及技能重要基础。在这一章中，我们主要介绍分析和规划用户网络的规
模、网络系统的分层结构、网络资 源平台及网络安全以及网络工程设计总体设计的思路。
2.1 网络工程分析
网络工程分 析是必不可少的，实施网络工程设计的首要工作就是要进行分析与规划。深入细
致的分析与规划是成功构 建计算机网络的一半。缺乏分析与规划的网络必然是失败的网络—
—稳定性、扩展性、安全性、可管理性 没有保证。
网络工程分析的主要任务是要对以下指标给出尽可能准确的定量或定性分析和估计：







业务的需求；
网络的规模：
网络的结构；
网络管理需要：
网络增长预测；
网络安全要求；
与外部网络的互联。
2.1.1 网络需求分析
良好的需求分析有助于为后继工作建立起一个稳定的工作基础。如果在设计先期没有就需 求
达成一致，加上在整个项目的开发过程中，需求将会不停地变化。这些因素综合起来就可能
会 破坏项目计划和预算。
网络需求分析是在网络设计过程中用来获取和确定系统需求的方法。在需求分析 阶段，应确
定客户有效完成工作所需建设的网络服务和性能水平。
网络需求指明必须实现的网 络规格参数。它描述了网络系统的行为、特性或属性，是在设计
实现网络系统过程中对系统的约束。需求 分析是网络设计过程的基础。遗憾的是，许多网络
在设计过程中并没有投入足够的精力做需求分析。一个 重要的原因在于，需求分析是整个设
计过程的难点。为了搞清客户网络需求，需要与各方面的人员进行沟 通，了解需要和所想学

习，并需要学习必要的客户方业务知识。其次是需求分析不能立即 提供一个结果，它只是设
计和建设网络的整体战略的一部分。此外，由于现代网络系统通常采用系统集成 方法进行设
计，集成构件只能选取产品系列中的某些档次设备，而这些设备产品之间并不是连续的，有< br>一定交叉和覆盖，看起来好像要求并不十分精确。然而，正确的需求分析方法将使分析基础
数据与 网络客户需求一致，从而使网络设计结果与客户应用需求一致，否则会产生严重后果。
1、工作步骤
了解需求的主要步骤包括：首先，从企业高层管理者开始收集商业需求；其次，收集客户群
体需 求；最后，收集支持客户和客户应用的网络需求。
2、需求分析的来源
明确了需求分析的重 要性之后，首先要明确需求的来源。一般的情况下，主要来源于如下几
个方面：
（1）决策者的建设思路。
（2）用户技术人员细节描述。
（3）用户能提供的各种资料。
（4）宏观政策。
2.1.2 环境分析 环境分析是指对企业的信息环境基本情况的了解和掌握，例如办公自动化情况，计算机和网
络设备的 数量配置和分布、技术人员掌握专业知识和工程经验的状况，以及地理环境(如建
筑物)等等。通过环境 分析可以对建网环境有个初步的认识，便于后续工作的开展。
2.1.3 业务需求分析
业务需求分析的目标是明确企业的业务类型，应用系统软件种类，以及它们对网络功能指标
通过业务需求 分析要为以下方面提供决策依据：
(1)需实现或改进的企业网络功能有哪些?
(2)需要技术的企业应用有哪些
(3)需要电子邮件服务吗?
(4)需要web服务器吗?
(5)需要上网吗?
(6)需要什么样的数据共享模式
(7)需要多大的带宽范围
(8)需要网络升级吗?
等等。
2.1.4 管理需求分析
网络管理包括两个方面：
(1)其—是人为制定的管理规定和策略，用于规范人员操作网络的行为。
(2)其二是指网 络管理员利用网络设备和网管软件提供的功能对网络进行的操作。通常所说
的阿管主要是指第二点，它在 网络规模饺小、结构简单时，可以很好地完成网管职能。第一
点随着现代企业网络规模的日益扩大，逐渐 显示出它的重要性。尤其是网管政策的制定对网
管的有效实施和保证网络高效运行是至关重要的，网络管 理的需求分析要回答以下类似的问
题：
(1)是否需要对网络进行远程管理
(2)谁来负责网络管理

(3)需要哪些管理功能
(4)选择哪个供应南的网管软件，是否有详细的评估
(5)选择哪个供应两的网络设备，其可管理性如何
(6)怎样跟踪和分析处理网管信息
(7)如何更新网管策略
等等。
2.1.5 安全性需求分析
随着企 业网络规模的扩大和开放程度的增加，网络安全的问题日益突出。网络在为企业做出
员献的同时，也为工 业间谍和各种黑客提供了更加方便的入侵手段和途径。早期一些没有考
虑安全性的网络不但蒙受了巨额经 济损失，而且使企业形象遭到无法弥补的破坏。 企
业网络安全性分析要明确以下安全性需求：
(1)企业的敏感性数据及其分布情况
(2)网络用户的安全级别
(3)可能存在的安全漏洞
(4)网络设备的安全功能要求
(5)N络系统软件的安全评估
(6)应用系统的安全要求
(7)队火墙技术方案
(8)安全软件系统的评估
(9)网络遵循的安全规范和达到的安全级别，等等。
网络安全要达到的目标包括：
(1)网络访问的控制
(2)信息访问的控制
(3)信息传输的保护
(4)攻击的检测和反应
(5)偶然事故的防备
(6)事故恢复计划的制定
(7)物理安全的保扩
(8)灾难防备计划
2.1.6 网络规模分析
确定网络的规模即明确网络建设的范围，这是通盘考虑问题的前 提。网络规模一般分为以下
4种：
(1)工作组成小型办公室局域网
(2)部门局域网
(3)骨干网络
(4)企业级网络
明确网络规模一个明 显的好处是便于制定适合的方案，选购合适的设备。确定网络的规模
涉及以下方面的内容：
(1)哪些部门需要进入网络
(2)哪些资源需要上网
(3)有多少网络用户
(4)采用什么档次的设备

(5)网络及终端设备的数量
2.1.7 网络拓扑结构分析
网络拓扑结构受企业的地理环境制约，尤其是局域网段的拓 扑结构，它几乎与建筑物的结构
一致。所以，网络拓扑结构的规划要充分考虑企业的地理环境，以利于后 期工作的实施，例
如结构化综合布线工程设计与实施。
拓扑结构分析要明确以下指标：
(1)网络的接入点(访问网络的入口)的数量
(2)网络接入点的分布位置
(3)网络连接的转接点分布位置
(4)网络设备间的位置
(5)网络中各种连接的距离参数
(6)其它结构化综合布线系统中的基本指标
2.1.8 外部联网分析
建网的目的就是要拉近人们的交流信息的距离。电子商务、家庭 办公、远程教育等Internet
由于的迅速发展，使得网络互联成为企业建网一个必不可少的方面。 与外部网络的互联涉及
以下方面的内容：
(1)是否与Internet联网
(2)用拨号上网还是租用专线
(3)带宽多少
(4)与专用网络连接吗?
(5)上网用户授权和计费
等等。
2.1.9 网络扩展性分析
网络 的扩展性有两层含义，其一是指新的部门能够简单地接入现有网络；其二是指新的应用
能够无缝地在现有 网络上运行。可见，在规划网络时，不但要分析网络当前的技术指标，而
且还要估计网络未来的增长，以 满足新的需求，保证网络的稳定性，保护企业的投资。
扩展性分析要明确以下指标：
(1)企业需求的新增长点有哪些
(2)网络节点和布线的预留比率是多少
(3)哪些设备使于网络扩展
(4)带宽的增长估计
(5)主机设备的性能
(6)操作系统平台的性能
等等。
2.1.10 网络通信平台分析
1、网络拓扑结构
网络的拓扑结构主要是指网络的物理拓扑结构，因为如今的局域网技术首选 的是交换以太网
技术。采用以太网交换机，从物理连接看拓扑结构可以是星型、扩展星型或树型等结构， 从
逻辑连接看拓扑结构只能是总线结构。对于大中型网络考虑链路传输的可靠性，可采用冗余
结 构。确立网络的物理拓扑结构是整个网络方案规划的基础，物理拓扑结构的选择往往和地

理环境分布、传输介质与距离、网络传输可靠性等因素紧密相关。选择拓扑结构时，应该考
虑的主要因素 有以下几点。
2、主干网络(核心层)设计
主干网技术的选择，要根据以上需求分析中用户 方网络规模大小、网上传输信息的种类和用
户方可投入的资金等因素来考虑。一般而言，主干网用来连接 建筑群和服务器群，可能会容
纳网络上50％～80％的信息流，是网络大动脉。连接建筑群的主干网一 般以光缆做传输介
质，典型的主干网技术主要有100Mbbp-FX以太网、1000Mbps以太网 、从ATM等。从易
用性、先进性和可扩展性的角度考虑，采用百兆、千兆以太网是目前局域网构建的流 行做法。
主干网的重心是核心交换机（三层交换机或路由器）。如果考虑提供较高的可用性，而且经< br>费允许，主干网可采用双星型结构，即采用两台或三台同样的交换机，与汇聚层交换机分别
连接， 如图2-2所示。双星型或三星型结构解决了单点故障失效问题，不仅抗毁性强，而且
通过采用交换机的 链路聚合技术，使核心交换机之间的网络宽带成倍增长。
网管 DNS FTP WEB E-mail
Internet


千兆防火墙
网管中心服务器机群
移动用户
核心交换机
核心交换机
Video
应用服
务器集群
ERP
光纤交换机
电子商务


存储服务器

各部门

多模光纤
SAN存储网络


单模光纤
双绞线


图2-2 某企业网络双星型物理拓扑结构图
汇聚层的存在与否 ，取决于网络规模的大小。当建筑楼内信息点较多(比如大于22个点)，
超出一台交换机的端口密度， 而不得不增加交换机扩充端口时，就需要有汇聚交换机。交换
机间如果采用级连方式，则将一组固定端口 交换机上联到一台背板带宽和性能较好的汇聚交
换机上，再由汇聚交换机上联到主干网的核心交换机。如 果采用多台交换机堆叠方式扩充端
口密度，其中一台交换机上联，则网络中就只有接入层。
3、汇聚层和接入层设计
汇聚层的存在与否，取决于网络规模的大小。当建筑楼内信息点较多 （大于22个点），超出
一台交换机的端口密度，而不得不增加交换机扩充端口时，就需要有汇聚交换机 。
4、广域网连接与远程访问通信设计
由于布线系统费用和实现上的限制，对于零散的远程 用户接入，利用PSTN电话网络进行远
程拨号访问几乎是唯一经济、方便的选择。
5、无线网络设计
无线网络的出现就是为了解决有线网络无法克服的困难。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
以设想一个 采用无线网络的ISP可以为一个城市的任何角落提供高达10Mbps的互联网接
入。

6、网络通信设备选型
(1)网络通信设备选型原则
(2)核心交换机选择策略
2.1.11 网络冗余分析
冗余分析强调设备的可 靠性，即不允许设备有单点故障。所谓单故障点是指其故障能导致隔
离用户和服务的任意设备、设备上的 接口或链接。冗余提供备用链接以绕过那些故障点，冗
余还提供安全的方法以防止服务丢失。但是如果缺 乏恰当的规划和实施，冗余的链接和连接
点会削弱网络的层次性和降低网络的稳定性。
1、冗余链路与网状拓扑结构的选择
2、组件冗余
3、热交换组件
4、分层结构网络中规划冗余
5、路由的冗余
6、备份硬件
2.2 网络工程规划的目标与准则
2.2.1 网络规划目标
网络的建设关系到将来用户网络信 息化水平和所开展业务的成败，因此在设计前掌握如何确
立网络总体目标的方法，如何对主要设计原则进 行选择和平衡，并排定其在方案设计中的优
先级，对网络的设计和工程实施将具有指导性的意义。 网络规划总体目标要明确采用哪些网络技术和网络标准，构筑一个满足哪些应用的多大规模
的网络。 如果网络工程分期实施，应明确分期工程的目标、建设内容、所需工程费用、时间
和进度计划等。
1、明确网络规划项目范围
决定网络规划的项目范围是网络设计的另一个重要步骤。要明确是 设计一个新网络还是修改
现有的网络，是针对一个网段、一个（组）局域网、一个广域网，还是远程网络 或一个完整
的企业网。
设计一个全新、独立的网络的可能性非常小。即使是为一座新建筑物或 一个新的园区设计网
络，或者用全新的网络技术来代替旧的网络，也必须考虑与Internet相连的 问题。在更多的
情况下，需要考虑现有网络的升级问题，以及升级后与现有网络系统兼容的问题。
2、明确客户的网络应用
网络应用是网络存在的真正原因。要使网络能发挥好作用，需要搞清 客户的现有应用及新增
加的应用。要在客户的帮助下，
2.2.2 网络规划准则
网络的规划除了应满足上述目标外，还应遵循以下的规划准则。
1、实用性原则
服 务器设备和网络设备在技术性能逐步提升的同时，其价格却在逐年下降，不可能也没必要
实现所谓“一步 到位”。所以，网络方案设计中应把握“够用”和“实用”原则，
网络系统应采用成熟可靠的技术和设备，达到实用、经济和有效的结果。

2、开放性原则
网络系统应采用开放的标准和技术，如TCPIP协议、IEEE 802系列标准等，其目的是：有
利于未来网络系统扩充；有利于在需要时与外部网络互通等。
3、高可用性可靠性原则
对于证券、金融、铁路和民航等行业的网络系统，应确保很高的平均 无故障时间和尽可能低
的平均故障率。在这些行业的网络方案设计中，高可用性和系统可靠性应优先考虑 。
4、安全性原则
在企业网、政府行政办公网、国防军工部门内部网、电子商务网站以及V PN等网络方案设
计中，应重点体现安全性原则，确保网络系统和数据的安全允许。在社区网、城域网和 校园
网中，安全性的考虑相对较弱。
5、先进性原则
建设一个现代化的网络系统， 应尽可能采用先进而成熟的技术，应在一段时间内保证其主流
地位。网络系统采用当前较先进的技术和设 备，符合网络未来发展的潮流，但太新的技术会
存在不成熟、标准不完备不统一、价格高、技术力量跟不 上等问题。
6、易用性原则
整个网络系统必须易于管理、安装和使用。网络系统具有良好的 可管理性，并且在满足现有
网络应用的同时，为以后的应用升级奠定基础。网络系统还应具有很高的资源 利用率。
7、可扩展性原则
网络总体设计不仅要考虑到近期目标，也要为网络的进一步发展 留有扩展的余地，因此需要
统一规划和设计。
2.3 网络工程规划设计的一般方法 一个大规模的网络系统通常被分为若干个较小的部分，它们之间既相互独立又互相联系，这
种化整为 零的网络设计方法就是分层网络设计。在进行网络总体规划时，可把网络大体分为
通信子网、资源子网。
2.3.1 分层网络设计概述
1、分层网络设计构成
网络拓扑结构的规划设计 与网络规模密切相关，从实际应用的角度来说，一个规模较小的星
形局域网没有主干网和外围网之分，而 规模较大的网络通常呈倒树状分层拓扑结构，通常包
括三个层次，即主干网络（核心层）、分布层（汇聚 层）和访问层（接入层）。主干网络（核
心层）连接服务器群、建筑群到网络中心，或在一个较大型建筑 物内连接多个交换机。管理
间到网络中心设备间，用以连接信息点的线路及网络设备为访问层。分布层和 访问层又称为
外围网络。分层设计规划的好处是可有效地将全局通信问题分解考虑，就像软件工程中的结
构化程序设计一样。
2、拓扑设计原则
按照分层结构规划网络拓扑时，应遵守以下两条基本原则：


网络中因拓扑结构改变而受影响的区域应被限制到最小程度。
路由器（及其他网络设备）应传输尽量少的信息。
3、分层结构特点
流量从接入层 流向核心层时，被收敛在高速的链接上；流量从核心层流向接入层时，被发散

到低速链接 上。因此接入层路由器可以采用较小的设备，它们交换数据包需要较少时间，具
备了更强的执行网络策略 的处理能力。
2.3.2 通信子网规划设计
1、主干网络设计
主干网一般用 来连接建筑群和服务器群，可能会容纳网络上40~60%的信息流，是网络大动
脉。连接建筑群的主干 网一般以光缆作为传输介质，典型的主干网技术主要有千兆以太网、
100BASE-FX、ATM和F DDI等。从易用性、先进性和可扩展性的角度考虑，采用千兆以太
网是目前大家通用的做法。
3、远程接入访问的设计
由于布线系统费用和实现上的限制，对于零散的远程用户接入，利用 PSTN市话网络进行远
程拨号访问是经济、简便的选择。远程拨号访问需要规划远程访问服务器和Mo dem设备，
并申请一组中继线（校园或企业内部有PABX电话交换机则最好）。远程访问服务器（R AS）
和Modem组的端口数目一一对应，一般按一个端口支持20个用户来配置。
2.3.3 资源子网规划设计
1、服务器接入
服务器在网络中位置的好坏直接 影响网络应用的效果和网络运行效率。服务器一般分为两
类：一类是为全网提供公共信息服务、文件服务 和通信服务，为园区网提供集中统一的数据
库服务，由网络中心管理维护，服务对象为网络全局，适宜放 在网管中心；另一类是部门业
务和网络服务相结合，主要由部门管理维护，适宜放在部门子网中。服务器 是网络中信息流
较集中的设备，其磁盘系统数据吞量大，传输速率也高，要求绝对的高带宽接入。
2、服务器子网连接方案
连接的两种方案：一种是直接接入核心交换机，优点是直接利用核心 交换机的高带宽，缺点
是需要占用太多的核心交换机端口，使成本上升。另一种是在两台核心交换机上外 接一台专
用服务器子网交换机，优点是可以分担宽带，减少核心交换机端口占用，可为服务器组提供充足的端口密度，缺点是容易形成带宽瓶颈，且存在单点故障。
2.4 网络工程设计应用约束
除了分析需求目标和判断客户支持新应用的需求之外，由于应用约束对网络设计影响较大，
也需 要认真分析。
2.4.1 政策约束
与网络客户讨论他们公司办公政策和技术发展路线是 必要的，但尽量少发表自己的意见。了
解政策约束的目标是发现隐藏在项目后面可能导致项目失败的事务 安排、持续的争论、偏见、
利益关系或历史等因素。特别要注意的是，已经进行过但没有成功的一个类似 项目，应当做
出明智的判断，看类似情况是否同样会在本项目过程中重演，是什么原因导致项目失败，如
何才能保证不再出现类似的原因，如何能够得到较好的结果。

2.4.2 预算约束
网络设计必须符合客户的预算。网络设计的一个共同目标就是控制网络预算。预算应包括设< /p>

备采购、购买软件、维护和测试系统、培训工作人员以及设计和安装系统的费用等。此外还
应考虑信息费用及可能的外包费用。
2.4.3 时间约束
网络设计项目的日程 安排是需要考虑的另一个问题。项目进度表规定了项目最终期限和重要
阶段。通常是由客户负责管理项目 进度，但设计者必须就该日程表是否可行提出自己的意见，
使项目日程安排符合实际工作要求。

2.5 网络工程设计的技术指标
网络设计者和客户有许多关于技术目标的术语 ，但他们对这些术语往往理解不同。本节内容
就是要使大家对这些术语的内涵保持一致。
影响 网络性能的主要因素计算机网络的基本功能是传输数字比特。由于网络在人们的生活中
的地位正在不断加 强，随着人们的需求的不断提高，也要求网络在性能、范围和综合能力等
方面不断扩展。网络所提供的基 本架构，要能满足我们传输、访问和处理信息的需要，而与
距离远近无关。
2.5.1 影响网络工程设计的主要因素
根据Internet的发用历程，我们能够发现以下关键因素影响网络发展。
距离：一股而 言，通信双方间的距离越大，它们间的通信费用就越高，通信速率就
越慢。随着距离的增加，时延也会随 着互连设备(例如路由器等)的数量的增加而增
大。
 时段：网络通信与交通状况有许多相 似之处。一天中的不同时间段，一个星期中的
不问日子，或一年中的不问月份或假期，都会使通信流量会 有高低的不同分布。这
是因为人类生活和生产的日出而作、日落而息的方式直接影响着网络的通信流量。
 拥塞：拥塞能够造成网络性能严重下降，如果不加抑制，拥塞将使网络中的通信全
部中断。 因此，需要网络具有能有效地发现拥塞的形成和发展，并使端客户迅速降
低通信量的机制。
 服务类型：有些类型的服务对于网络的时延要求较高，如视频会议；有些类型的服
务对差错率要求很高， 如银行账目数据；而另一些服务可能对带宽要求较高，如按
需视频点播(VOD)。因此，不同的数据类 型对于网络要求差异较大。
 可靠性：现代生活因为需求的增加而变得越来越复杂，事物的可预见性 就越来超重
要。网络能够满足不断增长的需求是建立在网络的可靠性的基础上的。
 信息冗 余：在网络中传输着大量的相同的数据是司空见惯的事情。例如，网络上随
时都有大量的人在不断接收股 票交易的数据。这些股票信息是相同的。这种大量冗
余的数据充斥Internet的现象，消耗了大量 的带宽。
一点决定整体：如果网络的一端是通过电话线连网或无线上网，即使网络另一端是千兆宽带< br>网络，网络速度仍然会很慢。
2.5.2 网络性能参数
在分析网络设计技术要求 时，应当列出客户能够接受的网络性能参数，如吞吐量、差错率、
效率、时延和响应时间等。我们不打算 从数学的角度研究这些网络参数，而只是引出实践得
出的结论，供设计者理解和分析使用。


许多网络客户往往不能量化它们的性能指标，而另一些客户则可能根据与网络客户达成的 服
务等级协定（SLA）对性能有明确的要求。在精确分析性能时，有如下一些网络性能参数可
供使用。
1、时延（Delay或Latency）
时延可以定义为从网络的一端发送一个 比特到网络的另一端接收到这个比特所经历的时间。
根据产生时延的原因，我们能够将时延分为以下几类 ：
 传播时延
这是电磁波在信道中传播所需要的时间。这取决于电磁波在信道上的传播速 率以及所传播的
距离。在非真空的信道小，电磁波的传播速度小于3×10
8
米／秒， 例如在电缆或光纤中，
信号的传播速度约为真空中的光速的2／3。任何信号都有传播时延，例如同步卫 星通信会
引起270毫秒的时延，而对于陆基链路，每200公里产生1毫秒的时延。
 发送时延
这是发送数据所需要的时间。它取决于数据块的长度和数据在信道上的发送速率。数据的发< br>送速率也常称为数据在信道上的传输速率。例如，它在2.048Mb／s的E1信道上传输1024字节的分组要花费约4毫秒时间。
 重传时延
实际的信道总是存在一定的误码率。误 码率是传输中错码数与总码数之比。总的传输时延与
误码率有很大的关系，这是因为数据中出了差错就要 重新传送，因而增加了总的数据传输时
间。
 分组交换时延
这是指当网桥、交换机、路由器等设备转发数据时产生的等待时
间。等待时间取决于内部电路 的速度和CPU，以及网络互连设备的交换结构等。这种时延
通常较小，对于以太网IP分组来说，第2 层和第3层的交换机的等待时间为l0－50毫秒，
路由器的分组交换时延比交换机的要长些。为了减小 等待时间，可采用先进的高速缓存机制，
发往已知目的地的帧可以迅速进行封装，无需再查表或其他处理 ，从而有效地降低分组变换
时延。
 排队时延
2、吞吐量（Throughput）
吞吐量是指在单位时间内传输无差错数据的能力。吞吐 量可针对某个特定连接或会话定义，
也可以定义网络的总的吞吐量。
3、丢包率(Packet Loss Rate)
4、时延抖动(Jitter)
5、路由(Route)
6、带宽(Bandwidth)
7、响应时间(Respond Time)
8、利用率(Utilization)
9、效率(Efficiency)
10、可用性(Availability)
11、可扩缩性(Scalability)
12、安全性(Security)
13、可管理性(Manageability)
14、适应性(Adaptability)
15、可购买性(Purchas ability)

16、技术目标检查表
2.6 网络工程设计方案综述
2.6.1 网络工程设计方案简介
在计算机网络工程设计中，当 我们给某公司、某企业进行网络安装前，必须为用户设计出一
个合理实用的网络，需要为用户提供一个详 细的网络设计方案。高质量的方案设计是后续技
术性工作能顺利进行的前提，如果设计方案存在较大漏洞 的话，即使网络方案被客户选中，
项目的实施也会因此受到相当大的影响。因此，贴近需求、精心设计、 合理实用的网络方案，
是适应市场竞争的需要，也是对用户负责的体现。网络方案所体现的技术水平，在 某种程度
上也是公司整体水平的体现。
网络方案的设计阶段即方案的制作阶段，通常是指销售 人员就某个网络项目与用户接触开
始，直到该项目的技术和商务合同签订为止的工作阶段。因此，方案的 制作过程通常包括的
工作内容为：用户交流、需求分析、需求调研、网络建议方案初步设计、产品配置、 售前技
术培训、投标书的撰写等。在工程技术人员与客户进行初步交流后，一般根据用户提供的招
标书或者简单需求说明进行方案的初步设计，网络建议方案的编写、产品的选型一般会与用
户进行多次 交流，不断修改，直至最终确定。
2.6.2 网络工程方案综述
本节介绍网络工程方案 的基本内容、方案写书的一般原则、方案的修改以及方案的印刷与装
订等内容。
1、网络工程方案的基本内容
2.7 XX地铁总公司网络工程设计方案案例（网络分析规划部
分）
2.7.1 案例项目分析





各种数据库管理系统，如财务管理系统、合同管理系统等；
办公自动化信息管理，如公文流转、电子邮件系统等；
国际互联网Internet接入；
六间会议室有少量的多媒体信息传输；
要求实现与公司其他总部——位于芳村西朗的运营事业 总部、位于北京路广百大厦
29层的资源开发总部、位于公园前地铁控制中心的建设事业总部、位于环市 西路
204号的地铁设计院网络互联，构筑XX地铁总公司城域网，实现全公司信息的共
享；
 允许外出的工作人员通过拨号访问地铁总公司网络、互换信息。
1、网络系统建设目标
XX地铁总公司计算机网络建设目标是：利用各种先进、成熟的网络技术和通信技术，采用
统一 的网络协议（TCPIP），建设一个可实现各种综合网络应用的技术先进、稳定高效、安
全可靠，具有 较高可维护性和管理性的计算机网络系统。集团公司内各部门通过网络连接起
来。在局域网上，为各信息 点提供可靠的、高速的和可管理的网络环境，为用户提供广泛的
数据资源共享、丰富便捷的网络应用（如 ：实时多媒体视频音频、企业信息管理、生产经

营信息的查询等），提供各种网络服务（ 电子邮件、文件共享、WWW信息查询等），为各
用户提供多种形式的访问，实现网络的扩展，扩大联网 的范围和规模。
本方案采用1000Mbps的交换网络实现整个集团公司各厂矿、部门的高速互连。 全面采用
101001000Mbps交换技术，将集团公司内的各种PC机、服务器、终端设备和局域 网连接。
2、网络建设原则
3. 网络工程设计需求分析
2.7.2 网络工程设计方案
一个网络建设方案主要包括网络结构规划、网络设备的总体要求及各类设备的 技术要
求，并根据用户的需求和网络结构规划做出网络配置方案。
1、网络结构规划
注意：
网络用户的需求分析与网络设计的需求分析是不同的概念，前者侧重网络需求分析：包 括业
务需求、管理需求分析、安全需求、网络规模与拓扑结构需求、与外部网络互联方案需求、
网络扩展性。后者侧重网络建设工程的规范、质量以及客户的满意度。

进阶思考


网络工程设计的技术指标对网络工程设计的评价有何影响。