网络工程规划与设计（高等院校计算机专业人才能力培养规划教材）

　　本书围绕计算机网络工程规划与设计，以工程化思想和方法为主线，以计算机网络技术为基础，以计算机网络标准为依据，与全国计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试中的“网络工程师考试”、“网络规划设计师考试”相接轨，理论联系实际，面向工程应用，以培养计算机网络规划与设计工程能力和实际应用为目标。本书主要内容包括：计算机网络工程绪论，计算机网络工程需求分析，现有计算机网络分析，计算机网络工程逻辑设计，计算机网络工程物理设计，计算机网络工程设计模拟测试，计算机网络工程规划与设计例解。

前言教学建议第1章　计算机网络与网络工程概述 1.1　计算机网络概述 1.1.1　网络功能 1.1.2　网络要素 1.1.3　网络性能 1.1.4　网络类别 1.1.5　网络体系结构 1.1.6　网络设备 1.1.7　以太网 1.2　计算机网络工程概述 1.2.1　网络生命周期与网络工程环节 1.2.2　网络工程招投标 1.2.3　网络工程监理 1.2.4　网络工程建设标准 习题一第2章　网络工程需求分析 2.1　需求分析的目的和任务 2.2　了解客户和项目的基本信息 2.3　分析客户的商业目标 2.4　分析网络应用需求 2.5　分析网络性能与非性能特征需求 2.6　分析项目的制约因素 2.7　现有网络分析——估算法 2.7.1　有关网络通信流量的概念 2.7.2　估算法步骤 2.8　现有网络分析——基准法 2.8.1　网络基准工具 2.8.2　网络基准步骤 2.9　需求分析说明书 2.10　现有网络分析说明书 习题二第3章　网络逻辑设计——架构、编址、第二层和第三层设计 3.1　逻辑设计的目标、基本原则和任务 3.2　网络架构设计 3.2.1　网络架构 3.2.2　网络架构设计原则 3.2.3　网络架构设计要点 3.3　网络编址设计 3.3.1　IP地址摘要 3.3.2　IP编址设计 3.3.3　DHCP设计 3.3.4　DNS设计 3.4　网络第二层设计 3.4.1　第二层技术 3.4.2　第二层网络设备 3.4.3　第二层设计要点 3.5　网络第三层设计 3.5.1　第三层技术 3.5.2　第三层网络设备 3.5.3　第三层设计要点 习题三第4章　网络逻辑设计——可靠性、QoS、网络安全、网络管理、接入网和虚拟化设计 4.1　可靠性设计 4.1.1　可靠性技术 4.1.2　可靠性设计方案 4.2　QoS设计 4.2.1　QoS技术 4.2.2　QoS设计要点 4.3　网络安全设计 4.3.1　网络安全问题与网络安全等级 4.3.2　网络安全技术 4.3.3　网络安全设备 4.3.4　网络安全设计原则与要点 4.4　网络管理设计 4.4.1　概述 4.4.2　网络管理技术 4.4.3　网络管理设备 4.4.4　网络管理设计要点 4.5　接入网设计 4.5.1　接入网技术 4.5.2　接入网设备 4.5.3　接入网设计要点 4.6　虚拟化设计 4.6.1　横向虚拟化 4.6.2　纵向虚拟化 4.6.3　整体虚拟化 4.6.4　业务逻辑隔离方案 4.7　逻辑设计说明书 习题四第5章　网络物理设计 5.1　物理设计的目标与任务 5.2　综合布线系统设计 5.2.1　综合布线系统概述 5.2.2　网络传输媒体种类及特点 5.2.3　综合布线系统设计要点 5.3　无线局域网设计 5.3.1　无线局域网技术 5.3.2　无线局域网架构 5.3.3　无线局域网设计要点 5.4　网络产品选型 5.4.1　网络产品选型要点 5.4.2　网络产品的主要技术参数 5.5　物理设计说明书 习题五第6章　网络设计方案模拟测试 6.1　网络设计方案验证方法 6.2　网络设计方案模拟测试软件及对比 6.3　基于NS2的网络设计方案模拟测试 6.3.1　OTcl语法 6.3.2　NS2模拟结果的数据结构 6.3.3　awk语言 6.3.4　Gnuplot绘图工具 习题六第7章　数据中心网络建设参考方案 7.1　数据中心网络简介 7.1.1　数据中心网络总体需求 7.1.2　数据中心网络解决方案 7.2　业务需求 7.2.1　数据业务 7.2.2　Web业务 7.2.3　计算业务 7.3　数据中心网络方案 7.3.1　数据中心网络架构 7.3.2　核心区网络规划 7.3.3　服务器区网络规划 7.3.4存储区网络规划 7.3.5　互联区网络规划 7.3.6　管理区网络规划 7.3.7　VLAN规划 7.3.8　IP规划 7.3.9　路由规划 7.3.10　VPN及业务区隔离规划第8章　网络安全参考方案 8.1　网络安全方案概述 8.1.1　方案背景 8.1.2　主要需求 8.2　NAC安全方案 8.2.1　概述 8.2.2　认证方案规划建议 8.2.3　接入层认证方案规划建议 8.2.4　汇聚层认证方案规划建议 8.2.5　汇聚层旁挂认证方案规划建议第9章　广域互联参考方案 9.1　广域互联概述 9.1.1　广域互联面临的挑战 9.1.2　广域网主要需求 9.2　广域互联规划建议 9.2.1　广域网组网原则 9.2.2　IP地址规划 9.2.3　路由规划 9.2.4　IP承载层可靠性规划 9.2.5　光传送层可靠性规划 9.2.6　IP+光保护协同规划 9.2.7　QoS规划附录A　NS2网络模拟实验大纲附录B　NS2网络模拟实验参考文献

　　第1章
　　计算机网络与网络工程概述
　　进入21世纪后社会信息化的速度越来越快，信息化社会的典型特征是数字化和网络化。
　　计算机网络已成为继排水网、电网、电话网、电视网和交通网之后新的社会基础设施，人们的工作、学习和生活与计算机网络已密不可分，并将越来越依赖于计算机网络。
　　我国现阶段社会发展的特点是工业化与信息化并进，强调社会的和谐和可持续发展。计算机网络在产业结构调整、民意畅通、城乡统筹、教育资源共享、社会治安、能源节约和环境保护等方面发挥着不可替代的作用。
　　计算机网络的规划与设计是计算机网络工程的基础和首要环节。正确理解计算机网络基本概念，掌握计算机网络基本知识，是进行计算机网络规划与设计的必要条件。本章简要介绍（回顾）计算机网络的定义、功能、性能、要素、类别、体系结构、技术和设备，以及计算机网络工程和网络工程规划与设计的基本知识。
　　1.1　计算机网络概述
　　什么是计算机网络？《计算机科学技术百科全书》中关于计算机网络的定义是：计算机网络是指地理上分散的多台独立自主的计算机通过软、硬件设备互连，以实现信息交换和资源共享的系统。
　　计算机网络系统包括通信子网和资源子网。网络设备和传输链路的集合构成通信子网，通信子网实现网络结点（网络设备、网络主机）之间的相互通信。网络主机（服务器、用户机等）的集合构成资源子网，资源子网提供共享的网络资源（各种软硬件和数据资源）。
　　计算机网络是一种数据通信网络。数据通信是指数字终端之间的通信，信道可以是数字信道或模拟信道，传输介质可以是有线介质或无线介质，传输信号可以是电信号或光信号。而数字通信是指信道为数字信道的通信。
　　简便起见，本书中的“网络”指代计算机网络，“网络工程”指代计算机网络工程。
　　1.1.1　网络功能
　　计算机网络功能涉及基本功能、支撑功能和应用功能三方面。
　　网络基本功能——网络的最主要功能。
　　网络支撑功能——那些能支撑网络基本功能得以实现的功能。
　　网络应用功能——面向不同应用需求在网络平台上实现的功能，例如网站、电子邮件、电子商务、网络游戏等。
　　1．网络基本功能
　　无论哪一种计算机网络，都具有两种基本功能。
　　（1）信息交换
　　计算机网络可以在网络结点之间进行信息交换。网络中交换的信息是用二进制编码形式表示的，其在网络体系结构不同层上的数据包格式是由该层上的网络协议规定的。
　　与电信网络传输语音信号、电视网络传输视频信号不同，计算机网络传输的是二进制编码的数据文件。
　　（2）资源共享
　　通过计算机网络共享各种资源，包括（多媒体）信息资源、软件资源和硬件资源。
　　在计算机网络平台上可提供的网络应用功能已经很多，随着Internet和Intranet的普及将极大丰富。
　　2．网络支撑功能
　　联网计算机之间信息交换和资源共享的实现，要求网络具有以下支撑功能。
　　（1）信号传输
　　数据通信首先必须在结点之间有电信号、光信号或电磁波的传输，信号可以是数字信号或模拟信号，信号是通过信道（电缆、光缆或大气）进行传输的。采用复用技术（频分复用、时分复用和码分复用），可以在一个信道上同时传输多路信号。
　　（2）帧传输
　　在点到点（相邻结点）信道，实际上是将传输的数据文件分割后封装成若干帧（数据帧）进行传输的。帧是数据链路层的协议数据单元（PDU）。
　　（3）网络寻址
　　为了保证把数据文件（数据帧）传输给网络中指定的计算机，就需要给联网的每台计算机编址。每台计算机都使用网卡实现联网，可以使用网卡上全球唯一的MAC地址（一种数据链路层地址）来标识各计算机，但只是在一个独立的网络或使用集线器、交换机（L2交换机）互连的网络范围内可用。实际上，绝大多数网络是互联网，而网络之间的互连主要是通过网络层协议（例如IP）实现的。因此，在互联网或国际互联网（因特网）中，通常使用网络层地址（如TCP/IP中的IP地址）标识互联网中的计算机。
　　（4）网络路由
　　在互联网中，从发送端到接收端的传输路径可能有多条。网络路由功能就是要在多条传输路径中选择一条最佳路径进行传输。IP支持网络路由功能。
　　（5）差错控制
　　有些网络应用（如电子邮件）需要可靠的网络传输来保证传输的数据文件百分之百正确。传统的数据通信网络（如X.25）是在数据链路层使用CRC（循环冗余校验码）进行差错控制，发现差错帧后重传。而在以太网中，当接收端用CRC查出帧有差错后直接丢弃，其他什么也不做。差错帧是否需重传由网络高层（如TCP/IP的传输层）决定。传输层若采用TCP则要求重传，若采用UDP则不要求重传。
　　（6）流量控制
　　如果发送端数据发送速率过快，接收端来不及接收，会导致数据丢失。流量控制就是设法让发送端的发送速率不要太快，以便让接收端来得及接收。
　　（7）拥塞控制
　　若在某个时间段内，对网络中的某种资源（如信道带宽、交换机或路由器中的缓存或处理机的处理能力）的需求超过该资源所能提供的可用部分，网络的传输性能就要变坏，这种情况叫拥塞。拥塞控制就是防止过多的数据加载到网络中，以使对网络资源的需求不致超额。

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