网络设计(逻辑、物理)
数据中心网络架构设计指南
数据中心网络架构设计指南随着云计算、大数据和人工智能等技术的发展，数据中心网络架构设计在企业和组织中变得越来越重要。
一个良好设计的数据中心网络架构可以提供高效的数据传输和处理能力，支持业务的快速发展和创新。
本文将介绍数据中心网络架构设计的指南，包括物理网络设计、逻辑网络设计和安全性考虑等方面。
1. 物理网络设计在数据中心网络架构设计中，物理网络设计是一个关键的方面。
以下是几点建议：1.1 网络架构拓扑选择适合企业需求的网络拓扑结构。
常见的物理网络架构包括三层结构、融合结构和超融合结构。
需根据企业的业务特点和数据量来选择最合适的网络架构。
1.2 网络设备选型选用性能稳定的网络设备。
在购买网络设备时需考虑设备的性能、可靠性和可扩展性等因素。
另外，对于关键业务应尽量采用冗余设计，确保高可用性。
1.3 网络布线和机房设计合理规划网络布线和机房设计，防止电源、散热、安全等问题对网络正常运行造成影响。
在机房设计中，需要考虑供电、机柜布局、机房空调等因素。
2. 逻辑网络设计逻辑网络设计是数据中心网络架构设计中的另一个关键方面。
以下是几点建议：2.1 虚拟化技术采用虚拟化技术可以提高资源利用率和灵活性。
在数据中心网络架构设计中可以考虑使用虚拟交换技术，实现虚拟机之间的高速互联。
2.2 逻辑网络划分根据企业的业务需求和安全性要求，划分不同逻辑网络。
可以采用虚拟局域网（VLAN）技术、多租户虚拟化（MTV）技术等实现逻辑网络的划分。
2.3 交换与路由设计在逻辑网络设计中，需要合理规划交换和路由设置。
交换设备应满足高性能和低延迟的要求，路由器需要支持灵活的路由策略和可靠的数据传输。
3. 安全性考虑在数据中心网络架构设计中，安全性是一个不可忽视的因素。
以下是几点建议：3.1 防火墙设置在数据中心的前端和后端都需要设置防火墙，以保护网络不受到未授权的访问和攻击。
3.2 访问控制和身份验证采用访问控制和身份验证措施，限制用户对数据中心的访问和操作权限。
IC前端设计(逻辑设计)和后端设计(物理设计)的详细解析
IC前端设计（逻辑设计）和后端设计（物理设计）的详细解析IC前端设计（逻辑设计）和后端设计（物理设计）的区分：以设计是否与工艺有关来区分二者；从设计程度上来讲，前端设计的结果就是得到了芯片的门级网表电路。
前端设计的流程及使用的EDA工具1、架构的设计与验证按照要求，对整体的设计划分模块。
架构模型的仿真可以使用Synopsys公司的CoCentric 软件，它是基于System C的仿真工具。
2、HDL设计输入设计输入方法有：HDL语言（Verilog或VHDL）输入、电路图输入、状态转移图输入。
使用的工具有：Active-HDL，而RTL分析检查工具有Synopsys的LEDA。
3、前仿真工具（功能仿真）初步验证设计是否满足规格要求。
使用的工具有：Synopsys的VCS，Mentor的ModelSim，Cadence的Verilog－XL，Cadence 的NC-Verilog。
4、逻辑综合将HDL语言转换成门级网表Netlist。
综合需要设定约束条件，就是你希望综合出来的电路在面积，时序等目标参数上达到的标准；逻辑综合需要指定基于的库，使用不同的综合库，在时序和面积上会有差异。
逻辑综合之前的仿真为前仿真，之后的仿真为后仿真。
使用的工具有：Synopsys的Design Compiler，Cadence的PKS，Synplicity的Synplify等。
5、静态时序分析工具（STA）在时序上，检查电路的建立时间（Setuptime）和保持时间（Hold time）是否有违例（Violation）。
使用的工具有：Synopsys的Prime Time。
6、形式验证工具在功能上，对综合后的网表进行验证。
常用的就是等价性检查（Equivalence Check）方法，以功能验证后的HDL设计为参考，对比综合后的网表功能，他们是否在功能上存在等价性。
这样做是为了保证在逻辑综合过程中没有改变原先HDL描述的电路功能。
网络设计(逻辑、物理)
循环周期
循环周期
● 循环周期旨在克服流程周期的限制。 ● 循环周期的指导性原则是变化管理，循环周期
可以很快适应新的需求。 ● 循环生命周期没有办法预知用户再要求些什
么，很难估计最终经费和完成时间。
循环周期
网络设计过程
● 网络开发过程描述了开发一个网络时必须完成 的基本任务。
● 明确的需求描述帮助防止“蠕动需求”，即需求 渐渐增加以至不可辨认的过程。
● 需求收集过程必需同时考虑组织的现在和将来 的需要。
需求分析
● 需求分析说明书
– 需求分析说明书应该清楚和细致的总结单位和个 人的需要和愿望，而不应该建议解决方法和设计 方案。
– 管理者和网络设计者应该对需求说明书答成共 识。
为什么一定要遵循规范
● 网络设计和实施中常见的问题：
– 不能满足需求 – 蠕动需求 – 延误工期或超支 – 不能令用户满意 – 不能是管理层满意
● 当设计一个满足特定业务需求的网络时，必 需遵循一定的处理过程。
系统开发生命周期
● 开发一个新系统或修改一个现有系统的过程 叫做生命周期。在这个周期中，一个新的网 络或新的特征被设计、实现和维护。
● 网络设计文档
– 物理网络图和布线方案 – 设备和部件的详细清单 – 软件、硬件和安全费用的估计 – 安装日程表，它详细说明实际和服务中断时间的期限 – 安装后的测试计划 – 用户培训计划
阶段5：安装和维护
● 安装阶段文档
– 最后修改过的更新网络图（逻辑网络图和物理网 络图）
– 做了清晰标记的线缆、连接器和设备 – 所有可以为以后的维护和纠错带来方便的记录和
● 逻辑网络设计文档
网络规划期末复习总结重点.doc
网络规划期末复习重点第一章1. 网络生命周期(必考，记住各个周期的缩写)1 )规划(planning )2 )设计(design )3 )实现(implementation )4 )运行(operation )5 )优化(optimization )6 )退役(retire )思科提出了PDIOO网络生命周期：规划-设计-实现-运行-优化注意：规划和设计阶段是最重要的两个阶段，同时还会影响到其他各个阶段2. 设计过程(必考，考选填)典型的网络设计过程包括用户需求分析、逻辑网络设计、物理网络设计、部署网络、调试和验收如图(各个任务间都是迭代循环)监测网络1) 需求分析(必考)网络需求分析是整个网络设计过程中最重要的一步目标：需求分析主要针对用户的现有网络及相关系统进行调研，明确用户目标、功能需求和应用需求。
A , 需求调研需求调研是为了真正了解用户建设网络的目的以及现有的基础和环境具体的调研手段：问卷调查、用户访谈、实地环境考察难点：如何把用户模糊的要求转换成一个可实现、可测量的需求从技术上考虑以下内容：(了解一部分)(1 )网络运行的应用程序(2) 互联网联通性要求(3 )在网络上运行的其他协议(4 )物理布线的要求(5 )冗余备份的要求(6 )私有设备和私有协议的使用(7 )对IPV6的支持(8 )必须支持现有的设备(9 )用户要求的解决方案(10 ) 网络管理B . 需求分析报告(考简答题，考的可能性比较大)该文档详细的说明网络必须支持的应用和达到的性能需求文档包含的内容：(1 )网络调研和用户需求资料(2) 网络预期方案设计描述(3) 网络可行性分析及研究结论(4 )网络使用寿命(5) 网络可维护性、可管理性和可扩展性(6) 网络运行方式描述(7 )网络提供的应用和服务内容(8)系统需要的设备类型(9 )成本/效益分析(10 ) 风险预测(11 ) 项目管理进度的具体安排等2 ) 逻辑网络设计逻辑网络设计主要以网络拓扑结构设计和IP地址规划为主(1 )设计网络拓扑结构(2 ) IP地址规划和子网划分(3 )交换策略和路由协议的选择(4) 网络安全机制和网络管理策略的设计3 ) 物理网络设计指选择具体的技术和设备来实现逻辑设计4 ) 部署网络(考选填)部署网络即具体的施工建设，包括机房的建设装修和综合布线机房建设主要包括温度和湿度的控制，防止静电(接地X防雷、防晒、机房电源及UPS电源设计。
网络工程实施方案
网络工程实施方案一、需求分析在进行网络工程实施之前，首先需要对实施的需求进行全面的分析和了解。
这包括对网络规模、用户数量、数据传输需求等方面的评估，同时也需要考虑未来的扩展需求。
此外，还需要了解用户对网络的性能、安全性、可靠性等方面的具体要求。
二、网络设计在需求分析的基础上，进行网络设计。
网络设计包括逻辑设计和物理设计两个部分。
1.逻辑设计逻辑设计是指根据需求和目标，确定网络的拓扑结构、网络协议和服务等方面的设计。
拓扑结构包括核心层、汇聚层和接入层，网络协议包括IP地址分配、路由协议等，服务方面包括VPN、防火墙、IDS/IPS等。
2.物理设计物理设计是指具体的设备选型和布局，包括网络设备、光缆、交换机、服务器等。
在进行物理设计时，需要考虑设备的性能、扩展性和可靠性，并合理规划设备的布局，确保网络的高效运行。
三、网络实施网络实施是指根据网络设计方案，进行具体的设备配置和网络部署。
在进行网络实施时，需要按照设计方案选购设备，并按照拓扑结构和物理布局进行设备的连接和配置。
此外，还需要进行网络设备的初始化和系统软件的安装。
四、网络测试网络实施完成后，需要进行网络测试，以确保网络的正常运行。
网络测试主要包括功能测试和性能测试两个方面。
1.功能测试功能测试是指测试网络是否按照设计方案实现了各项功能需求，包括路由表的配置和路径选择、虚拟专用网络（VPN）的建立等。
2.性能测试性能测试是指测试网络的吞吐量、时延、丢包率等性能指标。
通过性能测试，可以评估网络的质量和性能是否达到预期要求。
五、网络运维网络实施完成后，需要进行网络运维，保障网络的正常运行和高效管理。
网络运维包括故障排除、性能监控、安全管理等方面。
1.故障排除故障排除是指对网络中出现的故障进行及时定位和修复，以确保网络的高可用性和稳定性。
2.性能监控性能监控是指对网络的性能进行实时监测和分析，及时发现并解决潜在问题，以提高网络的性能和可靠性。
3.安全管理安全管理是指对网络进行安全性评估和安全策略的制定，防止网络受到黑客攻击、病毒侵害和数据泄露等安全威胁。
校园网逻辑网络设计
校园网逻辑网络设计一、网络拓扑结构设计网络拓扑结构是校园网的基础和骨架，决定了网络的可扩展性和高效性。
在校园网的设计中，常见的拓扑结构有星型拓扑结构、总线型拓扑结构和树状拓扑结构。
星型拓扑结构是最常见的校园网拓扑结构，其特点是所有节点都与一个核心设备直接相连。
星型拓扑结构适用于规模较小的校园网，可以实现快速的信息传递和管理。
总线型拓扑结构是将所有节点连接到一条主干线上，节点之间相互连接。
总线型拓扑结构适用于规模较小、传输速度要求不高的校园网，但其缺点是当主干线出现故障时，整个网络将无法正常工作。
树状拓扑结构是将校园网分为多个子网，每个子网都有一个核心设备与其他节点相连。
树状拓扑结构适用于规模较大的校园网，可以实现更好的网络管理和控制。
根据学校的规模和需求，可以选择合适的拓扑结构，并结合物理网线和无线覆盖等技术手段进行实际布置和配置。
二、网络服务设计互联网接入是校园网的基础服务之一，需要提供稳定、高速的网络连接。
可采用多线接入方式，同时使用主备线路，实现网络冗余和负载均衡。
内网服务是校园网的关键服务，包括主机服务、数据库服务、邮件服务等。
需要充分考虑服务的稳定性和安全性，可以采用虚拟化技术，实现高可用性和灵活性。
网络存储是为学校提供共享存储空间，方便教职员工和学生进行文件存储和管理。
可以采用网络存储设备，同时可以设置权限和配额，保证数据的安全和隐私。
三、网络安全设计网络安全是校园网建设的核心问题，需要采取多种措施来保护网络的安全性和可靠性。
首先，需要设置防火墙，对外网和内网进行隔离和监控，防止非法入侵和信息泄露。
同时，可以采用入侵检测和入侵防御系统，及时检测和应对网络攻击。
其次，需要设置网络访问控制，对不同用户和不同设备进行权限控制和身份认证，避免未经授权的访问。
此外，需要定期进行网络安全检查和漏洞扫描，及时修复安全隐患和漏洞，保证网络的安全性和稳定性。
最后，应加强安全意识教育，提高教职员工和学生的网络安全意识，避免在使用网络时泄露个人隐私和重要信息。
逻辑拓扑和物理拓扑
逻辑拓扑和物理拓扑
逻辑拓扑和物理拓扑在计算机网络中是两个相对独立的概念。
逻辑拓扑指的是网络上的逻辑连接方式，例如总线型、环型、星型、
树型等。
它描述的是计算机之间数据传输的逻辑关系，而不考虑它们在物
理上的连接方式。
物理拓扑指的是网络设备如何物理连接在一起，例如通过网线、光缆、无线等方式连接在一起。
它描述的是计算机设备之间物理连接的关系，而
不考虑它们之间数据传输的逻辑方式。
在大多数情况下，逻辑拓扑和物理拓扑是相关的，但不完全相同。
例如，在一个星型拓扑的网络中，所有计算机都通过一台中央设备（如交换机）连接在一起，形成逻辑上的星型结构。
但在物理上，这些计算机可能
通过不同的网线连接到交换机，并形成了不同的物理拓扑形式。
因此，在设计和维护计算机网络时，需要同时考虑逻辑拓扑和物理拓扑。
逻辑拓扑可以帮助设计网络的数据流动方向和优化性能，而物理拓扑
可以帮助确定网络设备的位置、连接方式和物理连通性。
网络设计与工程2010-V2.2
网络逻辑边界
能够根据使用一个或一组特定的应用程序的用户群来 区分，或者根据虚拟局域网确定的工作组来区分
客户机
局域网 服务器
路由器
虚拟工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ组1成员
广域网 服务器 虚拟工作组2成员
大型存储器
25
网络物理边界
可通过逐个连接来确定一个物理工作组。通过网络边 界可以很容易地分割网络
客户机 场点1 局域网 服务器 场点2
28
估计应用的通信负载
估算 – 应用的性质 – 每次通信的通信量 – 传输对象大小 – 并发数量 – 每天各种应用的频度
29
应用程序对象的近似长度
对象类型
终端屏幕 电子邮件信息 Web网页(包括GIF和JPEG图像) 电子表格 文字处理文档 图形计算机屏幕 演示文档 高分辩率图像(打印质量) 多媒体对象
场点1边界 广域网 场点3边界 场点3
场点2边界
场点4边界 场点4
大型存储器 26
分析网络通信流量特征
刻画流量特征包括
– 辨别网络通信的源点和目的地 – 分析源点和目的地之间数据传输的方向和对称性
在某些应用中，流量是双向的且对称的 在另一些应用中，流量是双向非对称的：客户 机发送少量的查询数据，而服务器则发送大量 的数据 在广播式应用中，流量是单向非对称的
31
课程提纲
1. 2. 3. 4. 5. 6.
基本概念 网络需求分析 逻辑网络设计 物理网络设计 测试与优化 网络工程实例
按层次模型设计网络结构
处理一个大型复杂系统的最常用的方法是“分 而治之”。同理，对于设计一个大型的网络系 统，一个常用的方法是“分层设计” 使用层次模型设计的好处
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需求分析 网络分析
● ● ●
逻辑网络设计 物理网络设计 网络设计的测试、优化和文档编写
Yu Guanghui <ygh@>
3
网络设计过程
● ● ●
网络设计必须依据一定的规范 系统开发生命周期 网络设计过程
Yu Guanghui <ygh@>
4
为什么一定要遵循规范
23
参考文献
●
《网络设计》网络工程师教育丛书 电子工业 出版社
Yu Guanghui <周期
Yu Guanghui <ygh@>
6
流程周期
●
流程生命周期由不同的阶段定义。不通的基 于流程模型的过程在不同的阶段有不同的名 子，但它们都在一定程度上遵循如下5个步骤 ：
1.分析 2.设计 3.实施 4.测试 5.运行
Yu Guanghui <ygh@>
●
●
分析阶段是需求收集阶段的补充，需求告诉将 要干什么，分析告诉现在处于什么阶段。 质量（如用户对存储量和通信流量）和数量（ 如测到的数据流量大小和来自网络管理者的统 计数据）的方面信息都应该被收集。
Yu Guanghui <ygh@>
19
分析现有网络
●
数据流量说明文档
– – – – –
现有网络的逻辑拓扑图 反映网络容量的每个应用、网段及网络整体所需 的通信容量和模式 详细的统计数据、基本的测量值和所有其他直接 反映现有网络性能的测量值 Internet接口和广域网提供的服务质量报告 限制因素清单，如必须使用现有线缆和设备
Yu Guanghui <ygh@>
20
9
循环周期
Microsoft Readiness Framework (MRF)
Prepare Plan & Build Manage
Microsoft Operations Framework (MOF)
Yu Guanghui <ygh@>
Microsoft Solutions Framework (MSF)
网络设计
于广辉 大连理工大学网络中心 2003.3.1
Yu Guanghui <ygh@>
1
引言
● ● ●
新的商业活动正在改变着企业网络 新的协议和新的技术正以惊人的速度推出 网络设计的方法和艺术
Yu Guanghui <ygh@>
2
课程安排
●
分析客户的需求和目标
21
Yu Guanghui <ygh@>
阶段4：物理网络设计
●
●
物理网络设计阶段体现如何实现逻辑网络设计 。在这个阶段，网络设计者确定具体的软件、 硬件、连接设备、服务和布线。 网络设计文档
– – – – – –
物理网络图和布线方案 设备和部件的详细清单 软件、硬件和安全费用的估计 安装日程表，它详细说明实际和服务中断时间的期限 安装后的测试计划 用户培训计划
阶段3：逻辑网络设计
●
●
逻辑网络设计阶段将描述用户需求的网络行为 和性能，详细说明数据是如何在网络上传输的 ，但是并不涉及网络元素的物理位置。 逻辑网络设计文档
– – – – – –
逻辑拓扑图 寻址策略 安全措施 具体的软件、硬件、广域网连接设备和基本的服务 雇佣和培训新网络员工的具体说明 对软件、硬件、服务、员工和培训的费用和的始估计
14
阶段1：需求分析
● ●
需求提供了网络设计应该达到的目标 需求分析有助于设计者更好的理解网络应该具 有的性能。它是设计者能够：
– – – –
更好的评价现有网络 更客观的作出决策 提供网络移植功能 给所有用户提供合适的资源
Yu Guanghui <ygh@>
15
需求分析
业务 用户 用户需求 用户服务
12
网络设计过程
●
●
网络开发过程描述了开发一个网络时必须完成 的基本任务。 开发过程各个阶段
1.需求分析 2.现有网络分析 3.逻辑网络设计（又称概念设计） 4.物理网络设计（又称最终设计） 5.安装和维护
Yu Guanghui <ygh@>
13
网络设计过程
Yu Guanghui <ygh@>
●
网络设计和实施中常见的问题：
– – – – –
不能满足需求 蠕动需求 延误工期或超支 不能令用户满意 不能是管理层满意
●
当设计一个满足特定业务需求的网络时，必 需遵循一定的处理过程。
5
Yu Guanghui <ygh@>
系统开发生命周期
●
●
开发一个新系统或修改一个现有系统的过程 叫做生命周期。在这个周期中，一个新的网 络或新的特征被设计、实现和维护。 两种基本的生命周期模型
22
Yu Guanghui <ygh@>
阶段5：安装和维护
●
安装阶段文档
– – –
最后修改过的更新网络图（逻辑网络图和物理网 络图） 做了清晰标记的线缆、连接器和设备 所有可以为以后的维护和纠错带来方便的记录和 文档，包括测试结果和新的数据流量记录
Yu Guanghui <ygh@>
应用程序 软件需求 计算平台 硬件需求 和操作系统需求 共享应用程序 共享文件 信息访问 电子邮件服务 图形图像服务 传真服务 等等
网络需求 ●物理拓扑 ●联网软件 ●网络互联设备 ●广域网链路
Yu Guanghui <ygh@> 16
需求分析
●
●
●
需求分析阶段应该尽量明确的定义用户的需求 。详细的需求描述会使得最终的网络更有可能 满足用户的要求。 明确的需求描述帮助防止“蠕动需求”，即需 求渐渐增加以至不可辨认的过程。 需求收集过程必需同时考虑组织的现在和将来 的需要。
10
循环周期
● ●
●
循环周期旨在克服流程周期的限制。 循环周期的指导性原则是变化管理，循环周期 可以很快适应新的需求。 循环生命周期没有办法预知用户再要求些什么 ，很难估计最终经费和完成时间。
Yu Guanghui <ygh@>
11
循环周期
Yu Guanghui <ygh@>
Yu Guanghui <ygh@>
17
需求分析
●
需求分析说明书
–
–
需求分析说明书应该清楚和细致的总结单位和个 人的需要和愿望，而不应该建议解决方法和设计 方案。 管理者和网络设计者应该对需求说明书答成共识 。
Yu Guanghui <ygh@>
18
阶段2：分析现有网络
7
流程周期
需求分析
流量规范 逻辑设计
物理设计
实施阶段
Yu Guanghui <ygh@>
8
流程周期
● ●
●
流程周期通常不允许返回前面的阶段 流程周期的主要好处是所有计划在较早的阶段 完成。 流程方法适合较小的、需求固定的项目
Yu Guanghui <ygh@>