网络工程设计与实施第2章 实现网络系统的基本步骤
网络工程设计与系统集成第三版课程设计 (2)
网络工程设计与系统集成第三版课程设计一、项目概述网络工程设计与系统集成是计算机网络与通信专业的核心课程之一，旨在让学生了解和掌握网络架构设计和系统集成的基础理论和方法。
本次课程设计围绕网络工程设计与系统集成的核心内容，实现一个具有一定规模和复杂度的网络系统，包括网络基础设施搭建、系统集成、安全优化等方面的内容。
二、项目需求1. 系统架构•设计和实现一个具有一定规模和复杂度的网络系统；•确定系统整体结构和组成模块，包括硬件、网络架构和系统配置等；•搭建基础设施，包括传输网络、数据中心和存储系统等；•确定系统的性能和容量需求，保证系统能够承受高负荷的同时，满足用户需求。
2. 系统集成•完成系统架构之后，进行系统集成工作；•集成各个模块，确保系统的正常运行；•完成系统运行环境的配置和管理。
3. 安全优化•对系统进行全面的安全评估，确定系统存在的安全隐患；•提供相应的安全措施，保证系统的安全性；•通过加密、认证和授权等手段，确保系统的完整性、保密性和可用性。
三、项目实现本次课程设计将采用以下技术和工具：•网络设备：路由器、交换机、防火墙等；•虚拟化技术：VMware虚拟机、KVM虚拟机等；•操作系统：Ubuntu、CentOS等；•系统集成工具：Ansible、Puppet等。
下面是项目具体实现步骤：1. 系统架构设计•根据系统需求，设计系统整体结构和组成模块；•搭建基础设施，包括传输网络、数据中心和存储系统等；•确认系统的性能和容量需求，保证系统能够承受高负荷的同时，满足用户需求。
2. 系统集成•完成系统架构之后，进行系统集成工作；•集成各个模块，确保系统的正常运行；•完成系统运行环境的配置和管理。
3. 安全评估和措施•对系统进行全面的安全评估，确定系统存在的安全隐患；•收集有效的安全措施，保证系统的安全性；•通过加密、认证和授权等手段，确保系统的完整性、保密性和可用性。
四、项目收益本次课程设计的收益包括：•让学生了解和掌握网络工程设计和系统集成的方法和技能；•提高学生的系统设计和系统集成能力；•提高学生的网络架构设计和安全优化能力。
计算机网络体系结构
数据传递过程
计算机网络的各个层次以及每个层次协议的集合称为计算机网络体系结构。
各个层次的所有协议也被称为协议栈。
世界上第一个计算机网络体系结构是美国IBM公司于1974年提出的SNA（系统网络体系结构）
其他的网络体系结构：Digital公司的网络体系结构DNA、Honeywell公司的分布式体系结构DSA等
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本章知识点
信息交换过程
信息
数据
信号
通信网络
信息
数据
信号
物理链路是网络通信必备要素，它是信号传播的载体。
3
2
4
1
发送方如何确定接收方愿意接收数据或已经准备好了接收数据？
数据在传输过程中可能会丢失，如何检测丢失，丢失以后如何处理？
发送方和接收方之间可能间隔了多个网络，如何在网络之间找到一条正确的路，使得数据能够到达接收方？
各种 应用服务
TCP/IP 的三个服务层次
F T P
S M T P
T F T P
D N S
T e l n e t
S N M P
TCP UDP
应用层
运输层
TCP和UDP都根据端口(port)号把信息提交给上层对应的协议（进程）。
port
互联网层的四个主要协议
应用层
运输层
计算机网络体系结构
采用不同体系结构的两个网络之间很难通信 。
为使所有的网络都能互连互通，国际标准化组织ISO于1983年提出了开放系统互连参考模型（Open Systems Interconnection Reference Model，OSI/RM），简称OSI参考模型
网络工程设计教程课后答案be 版
《网络工程设计教程》第一章网络工程设计概述1.网络工程的定义是什么？答：定义1：将系统化的、规范的、可度量的方法应用于网络系统的设计、建造和维护的过程，即将工程化思想应用于计算机网络系统中。
定义2：对定义1中所述方法的研究。
2.与网络工程有关的工作可以分为哪些阶段？每个阶段的主要任务是什么？答：1、选择系统集成商或设备供货商网络系统的需求分析逻辑网络设计物理网络设计系统安装与调试系统测试与验收用户培训和系统维护4. 详细描述网络工程的系统集成模型。
为何将该模型称为网络设计的系统集成模型？该模型具有哪些优点？为何要在实际工作中大量使用该模型？答：下图给出了网络工程的系统集成模型，该模型提出了设计和实现网络系统的系统化工程方法。
虽然该模型支持带有反馈的循环，但若将该模型视为严格线性关系可能更易于处理。
该模型从系统级开始，接着是用户需求分析、逻辑网络设计、物理网络设计和测试。
由于在物理网络设计阶段，网络设计者通常是采用系统集成方法来设计实现网络的，因此将该模型称为网络工程的系统集成模型。
5.简述系统集成的定义。
试讨论系统集成主要有哪些好处？答：抽象地讲，系统是指为实现某一目标而应用的一组元素的有机结合，而系统本身又可作为一个元素单位（或称子系统或组件）参与多次组合，这种组合过程可概括为系统集成。
系统集成的好处：-质量水准较高：选择一流网络设备厂商的设备和系统，选择高水平的具有资质的系统集成商通常能够保证系统的质量水平，建造系统的风险较小。
-系统建设速度快：由多年从事系统集成工作的专家和配套的项目组进行集成，辅以畅通的国际厂商设备的进货渠道，及处理用户关系的丰富经验，能加快系统建设速度。
-交钥匙解决方案：系统集成商全权负责处理所有的工程事宜，而用户能够将注意力放在系统的应用要求上。
-标准化配置：由于系统集成商承担的系统存在共性，因此系统集成商会总结出它认为成熟和稳妥的方案，使得系统维护及时且成本较低。
6.简述网络工程系统集成的步骤及其主要工作。
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
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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
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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
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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
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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
第2章 计算机网络系统集成概述
2.3.4 网络应用系统
是指以网络基础应用平台为基础，开发的通用或专有 应用系统，以及为用户提供的其它服务。 如财务管理系统、ERP-II系统、项目管理系统、远程 教学系统、股票交易系统、电子商务系统、CAD/AM系统 和VOD(视频点播)系统，以及Internet服务，如E-mail、FTP、 WWW等服务。
2.3 网络系统集成的体系框架
2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6
环境支持平台 计算机网络平台 应用基础平台 网络应用 用户界面 网络安全平台
2.3.1 环境支持平台
1. 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、服务器等网络要害设备的 场所，还有各建筑物内放置交换 机和布线基础设施的设备间、配 线间等。机房和设备间对温度、 湿度、防静电、防电磁干扰、防 太阳暴晒等要求较高，应符合国 家标准GB-2887-89《计算站场地 技术条件》中的主要技术指标。
图2-1 系统集成的内容
从计算机网络系统工程 网络系统工程的角度来看，网络系统集成可理解为：根据应 网络系统工程 用的需要，将硬件设备、网络基础设施、网络设备、网络系统软件、网 络基础服务系统、应用软件等组织成为一体，使之成为能够满足设计目 标、具有优良性能价格比的计算机网络系统的全过程。 从工程的角度，计算机网络系统集成有3个主要层面：技术集成、软 硬件产品集成和应用集成，如图2-2所示。
6．灵活性与兼容性 要求所设计的计算机网络系统能兼容各种不同厂家和不同年 代的计算机软硬件产品和网络软硬件产品。
2.2 计算机网络系统的组成
通常，计算机网络由以下几个部分组成。 1. 综合布线系统 布线系统可分为干线子系统、管理间、水平子系统、工作区子系统和 建筑群子系统，通常包括主干线缆、水平线缆、信息插座、配线架、跳线 和适配器等。 2. 网络交换设备 主要指构建计算机网络所采用的各类交换机。 3. 网络接入设备 是指把计算机和数据设备接入网络的一种接口设备。 (1)网络接口卡(NIC) 。 (2)访问服务器+调制解调器
计算机四级网络工程师学习笔记(很详细)
第1章网络及其系统设计本章要点：1.1 网络的基本概念1.2 局域网、城域网与广域网1.3 宽带城域网的设计与管理1.4 接入网技术1.1 网络的基本概念1.1.1 网络的定义计算机网络是指将地理位置不同的功能相对独立的多个计算机系统通过通信线路相互连在一起、由专门的网络操作系统进行管理，以实现资源共享的系统。
重点：组建计算机网络的根本目的是为了实现资源共享。
这里既包括计算机网络中的硬件资源，如磁盘空间、打印机、绘图仪等，也包括软件资源，如程序、数据等。
1.1.2 网络的发展过程1．终端-通信线路-计算机阶段人们通过通信线将计算机与终端（terminal）相连，通过终端进行数据的发送与接收。
2．计算机-计算机网络阶段以通信子网为中心，多主机多终端。
1969年在美国建成的ARPAnet是这一阶段的代表。
在ARPAnet上首先实现了以资源共享为目的的不同计算机互连的网络，它是今天因特网的前身。
3．计算机网络成熟阶段国际标准化组织于1984年颁布了“开放系统互连基本参考模型”问题的研究，即为OSI参考模型。
4．高速的计算机网络阶段光纤在各国的信息基础建设中被逐渐广泛使用，这为建立高速的网络辅垫了基础。
千兆乃至万兆传输速率的Ethernet已经被越来越多地用于局域网和城域网中，而基于光纤的广域网链路的主干带宽也已达到10G 数量级。
1.1.3 计算机网络的分类1．以通信所使用的介质分类有线网络和无线网络2．以使用网络的对象分类公众网络和专用网络3．以网络传输技术分类广播式网络和点到点式网络4．以网络传输速度的高低分类低速网络和高速网络5．按互连规模与通信方式分类局域网、城域网与广域网重点：最常用的两种计算机分类方法为：（1）按传输技术将其分为广播式网络与点-点式网络；（2）按覆盖范围与规模将其分为局域网、城域网与广域网。
1.1.4 计算机网络的应用1．办公自动化计算机网络能过将一个企业或机关的办公电脑及其外部设备联成网络，可以实现在信息共享和公文流传。
网络工程系统集成与设计
第一章绪论1、网络系统集成的概念：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（交换机、路由器、服务器）和网络软件（操作系统、应用系统）系统性地组合成整体的过程。
2、网络系统集成的体系框架：网络系统集成包括3个主要层面：网络软硬件产品集成、网络技术集成和网络应用集成。
（OSI：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
）3、网络系统集成的步骤：（1）网络工程设计阶段：用户建网需求分析、系统集成方案设计、方案论证。
（2）网络工程实施阶段：可行的解决方案、系统集成施工、网络测试、工程排错处理。
（3）网络工程验收：系统工程总结、系统验收、系统维护与服务、项目终结。
4、网络规划与设计（子网规划与划分）：书P11-12第二章网络设计与项目管理基础1、项目经理在需求分析中的职责：（1）负责组织相关开发人员和用户一起进行需求分析；（2）组织项目开发技术骨干代表或者全部成员与用户讨论，编写“网络工程解决方案设计书（初稿）”；（3）组织相关人员（包括专家）对“网络工程解决方案设计书（初稿）”进行反复讨论和修改，确定“网络工程解决方案设计书”正式文档。
（4）用户有网络工程设计能力，项目经理和项目成员要参与用户编写和确定“网络设计解决方案书（初稿）”的过程。
（5）对于较大的项目，项目经理最好能够聘请多方面专家（网络、软件、电子、经济等专业）和项目成员及用户等，一同参与“网络工程解决方案设计书”的确定过程。
2、用户调查的内容：（1）网络当前功能及日后可能需要的功能；（2）用户对网络性能（如访问速度、吞吐量、平滑升级）的要求和可靠性的要求；（3）用户现有的网络设施和计算机的数量，准备增加的计算机数量；（4）网络中心机房的位置，机房用电负荷，机房安全接地；（5）综合布线信息点的数量和安装位置；（6）综合布线设备间、配线间的数量和安装位置；（7）网络应用系统总体风格及美工效果（必要的时候用户可以提供参考系统，或者由网络集成商向用户提供）。
《网络工程》课程大纲
《计算机网络工程》课程教学大纲Computer Network Engineering学时：40+24 学分：4课程性质：院系必选课选课对象：计算机应用专业先修课程：计算机网络基础内容概要：《计算机网络工程》是计算机应用专业一门重要的技术基础课。
主要介绍网络工程的前期准备，包括网络工程知识的积累，网络工程建设资质的获取以及工程立项后的招、投标等内容；网络工程施工流程，包括理论知识、规划设计方法、项目管理、工程施工技术、网络集成等内容；网络工程后期的工作，包括网络测试验收和文档的建设等见容，并通过具体实例，详述贯穿应用这些知识和方法。
选用教材：《计算机网络工程》张恒杰、蒋高飞曹隽编著大连理工出版社主要参考书：《综合布线系统设计与施工》张云鹏主编，中国铁道出版社《计算机网络工程》课程教学大纲教学大纲说明一、课程教学目的与任务21 世纪是信息化社会，计算机网络已经影响生产、工作、生活的各个领域，是社会和经济领域不可缺少的组成部分，机关团体、企事业单位纷纷建设自己的网络，校园网、企业网等各种网络成为学校、企业生存和发展的信息化基础设施。
如何科学地规划、设计和实施一个高效的网络系统？如何控制保证或监理网络系统的工程建设进度和质量？如何使网络系统既能满足当前各种不同的应用和技术需求，又能适应不断增长的带宽、可伸缩性和可靠性需求，使其符合使用者的业务需要？本课程从探讨网络系统的基本概念和建设网络系统的基本方法出发，讲授计算机网络工程的设计步骤、方法、规律及其涉及的相关内容和技术。
网络工程是一门综合学科，涉及系统论、控制论、管理学、计算机技术、网络技术、数据库技术和软件工程等各个领域，通过本课程的学习，让学生熟悉网络工程的基本概念，了解网络工程的总体结构，能以工程化的思想深入了解用户的业务需求和管理模式，来规划、设计网络，制定切实可行的系统方案，并能在此基础上进行实施和维护。
二、课程的基本要求通过本课程的学习，应能达到知识和技能两方面的目标。
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网络设计步骤小结
网络设计需要哪些步骤？
设计网络的过程主要包括需求分析，结构设计 ，局域网技术选择，广域网线路和技术选择， IP寻址规划，设备选择等六个基本步骤。
2.1.2 网络的实施
你能描述一下小明家的网络将如何实施吗？
2.1.2 网络的实施
1、订购网络产品 根据设计方案中的设备清单购置需要的网络产 品。 2、安装调试 先测试购买的产品，然后布线连接，并配置网 络设备，最后，完成网络的整体调试和测试。 3、记录并整理技术文档 最后，全部调试完成后，将必要的技术文档、 资料整理并保存好，便于以后重新配置或调整 时查阅。
选择使用的技术是指根据规划的网络结构确定 通过哪些主要的网络技术实现网络的功能。 网络技术有很多，需要根据用户的需求适当选 择。 试列出【案例2.1】需要使用的网络技术。
2.1.1网络的设计
4、确定广域网的连接方式 广域网的连接是指局域网与Internet的连接或 者局域网之间互联所使用的线路、接口等，这 些连接一般需要租用电信商的连接线路。
2.2从家庭网络到其他小型网络
如果小型企业通过扩展端口数量方法，也采用 共享一条ADSL方式上网，同时希望具备较好的 管理功能且成本不高，如何解决？
2.2从家庭网络到其他小型网络
2、采用代理服务器
很多中小型企业希望组建成本较低又具备较好 的管理功能的网络，可采用安装一台代理服务 器的方法实现，替换掉宽带路由器，网络结构 不变。
目的： 掌握通过ADSL连接配置宽带路由器的方法， 实现共享访问Internet的家庭网络。
说明：如果没有ADSL环境，可选择任务二。
任务2 安装调试一个通过以太网宽带 访问Internet的办公室网络（可选）
目的：
掌握通过以太网宽带连接宽带路由器的方法， 实现共享访问Internet的办公室网络。
2.1.1网络的设计
6、选择网络设备
选择网络设备指按照上述设计的网络结构和选 择的技术、广域网连接方式、IP地址等，选择 硬件设备，满足网络的物理连接要求。
试为小明家网络选择网络设备，并说明理由。 设备清单用表格形式描述，最后画出网络连接 拓扑图。
使用无线宽带路由器连接的网络拓扑图
网络设计步骤小结
能力目标
• 掌握实现网络的基本步骤和方法 • 具备实现小型局域网的能力。
知识要点
• 网络设计的基本步骤 • 网络实施的基本步骤 • 小型网络组网方法
2.1 网络系统的设计和实施
实现网络系统是指根据用户需求，运用计算机网 络技术，合理地规划、选择、部署、安装和配置 网络，最终达到或超过满足用户使用计算机网络 需求的目的。
网络实施步骤小结
网络实施需要哪些步骤？
网络实施步骤小结
网络实施需要哪些步骤？
实施网络的过程主要包括包括购买和提交网络 软硬件产品，安装、配置和调试，整理网络相 关文档等三个基本步骤。
2.2从家庭网络到其他小型网络
１、扩展端口数量
家庭网络实现方法的最大优点是成本低、配置 简单。 如果通过连接交换机扩展端口数量，家庭网络 的实现方法可直接用于办公室网络或者小型企 业单位等，还可应用于网吧、计算机机房等。
任务4 配置一个通过代理服务器访问 Internet的小型企业网络（可选）
目的： 掌握配置代理服务器实现共享访问Internet 的方法，并完成一力及应变能力。 环境： 讲述任务3的设计方案，并选出适当人员组 成“专家”评定小组，对讲述人提问并评 定。 要求： 讲述人提前制作PPT幻灯片，表述时抓住重 点，控制讲述时间，不超过10分钟。准确 或巧妙地回答“专家”提出的问题，时间 不超过5分钟。
连接方式不同，用户的花费、网络设备的选择 和配置也不同。 试分析小明该选择小区宽带还是ADSL 接入？ 说明理由。
2.1.1网络的设计
5、规划IP寻址 规划IP寻址是指通过规划用户主机、路由设备 端口等使用的网络地址、可用主机地址范围、 子网掩码、网关等，满足网络的逻辑连接要求。 试规划小明家网络的IP地址，用表格形式描述。
实现网络的过程可以归纳为设计与实施过程两个 过程。
【案例2.1】实现家庭网络
情景描述： 小明家的房子是两室一厅，小明和父母都要在家 里使用电脑上网。为了避免冲突，小明准备买三 台PC。其中，两台台式PC固定在客厅里上网， 一台笔记本PC(带有无线网卡)需要在家里的任 何地方能够上网。
2.1.1网络的设计
我们在做一件事情的时候，通常需要有一个计 划，避免盲目出错。组建网络也同样需要规划 和设计 。
2.1.1网络的设计
1、需求分析
需求分析是指通过了解用户使用网络的需求， 并针对用户需求进行分析，理清解决问题的思 路，也为随后提出的网络解决方案奠定基础。
试分析【案例2.1】的需求。
2.1.1网络的设计
【案例2.2】使用Linux服务器通过 ADSL访问Internet
关于Linux服务器的配置方法请参考Linux服务器配置的资料 。
本章小结
• 本章介绍了网络设计的基本步骤，网络实 施的基本步骤，小型网络组网方法。
•
实验与实践训练任务
通过实践练习提高能力。
任务1 安装调试一个通过ADSL访问 Internet的家庭网络
任务3 设计一个简单的小型企业网络
目的： 掌握网络设计的基本步骤，完成一个小型企业网络 的基本设计。 环境： 某企业有50个用户PC需要访问Internet，其中有5 个使用无线连接。希望能节约成本，配置简单。 请写出一个简单的设计方案。 要求： 列出网络设计的基本步骤和简单的描述，并包括必 要的网络连接拓扑图、IP地址规划、设备清单 等。
2、规划网络结构
规划网络结构是指通过网络连接拓扑图描述网 络设备、线缆等将要采取的组网连接方式。 规划网络结构时，应先画出草图，待确定使用 的设备后，再画出正式的网络连接拓扑图。 试画出【案例2.1】网络结构草图。
使用PowerPoint绘制的家庭网络 结构草图
2.1.1网络的设计
3、选择使用的技术