网络规划与设计

第一章

系统集成三大部分

网络系统
硬件系统
软件系统

系统集成的复杂性

系统集成的复杂性体现在：技术、成员、环境、约束四个方面，它们之间互为依存关系。

实现技术的集成性
成员目标的复杂性
应用环境的不确定性
约束条件的多样性

网络工程项目集成步骤

网络系统规划
网络系统设计
网络系统实施
网络系统验收

TCP/IP 体系结构

物联网总体结构

感知层
- 感知层包括传感器等数据采集设备，以及数据接入到网关之前的传感器网络
传送层
- 传送层建立在现有通信网络和互联网的基础上，综合使用移动互联网、有限宽带、无线局域网等技术。
应用层
- 应用层利用经过分析处理的感知数据，为用户提供丰富的特定服务

第二章

用户特点

用户是经过筛选的
用户是沉默的
用户是难以满足的
用户是可引导的

教育系统特点

对数据的可靠性要求较低，但是往往对宽带要求较高。网络技术较为单一，往往采用宽带以太网技术

网络扩展需求分析

用户业务的扩展性
网络性能的扩展性
网络结构的扩展性
网络设备的扩展性
网络软件的扩展性

第三章

蜂窝网络特点

采用频率复用方法，同一频率在分散的区域内被多次复用，使有限的带宽容纳大量用户。

FDM（Frequency Division Multiplexing）：频分复用是将可用频段分成若干条不同的频带，每条频带分配给一个用户，不同用户之间的频带不重叠，从而实现多用户同时使用同一信道进行通信的技术。

TDM（Time Division Multiplexing）：时分复用是将时间分成若干个时隙，每个时隙分配给一个用户，不同用户之间的时隙不重叠，从而实现多用户同时使用同一信道进行通信的技术。

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）：正交频分复用是一种基于频域的复用技术，它将整个频带分成若干个子载波，每个子载波之间正交，从而实现多用户同时使用同一信道进行通信的技术。

CDMA（Code Division Multiple Access）：码分复用是一种通过差异化编码实现用户信号的区分的技术，不同用户之间使用不同的编码方式，从而实现多用户同时使用同一信道进行通信的技术。

网络层次化设计模型

从内而外

核心层
- 数据告诉转发
汇聚层
- 数据流量聚合，路由聚合
接入层
- 用户接入，访问控制

STP 的作用

STP 是二层网络中用于消除环路的协议

通过阻断冗余链路来消除桥接网络中可能存在的路径回环
当前活动路径发生故障时，激活冗余备份链路，恢复网络连通性

服务子网设计模型

集中式服务设计模型
- 所有服务子网设计在网络核心层
分布式服务设计模型
- 网络服务集中，应用服务分散

VLAN 的特点

一个 VLAN 中所有设备都是在同一广播域内；广播不能跨越 VLAN 传播。
一个 VLAN 为一个逻辑子网；由被配置为此 VLAN 成员的设备组成，不同 VLAN 通过路由器实现相互通信。
VLAN 中成员多基于 Switch 端口号码，划分 VLAN 就是对 Switch 接口划分。
VLAN 工作于 OSI 参考模型的第二层。

Trunk 的封装协议

802.1Q
ISL

VLAN 间路由

由于 VLAN 隔离了二层广播域，也间接的隔离了各个 VLAN 之间的其他二层流量交换，这样导致属于不同 VLAN 之间的用户不能进行二层的通信。只能经过三层的路由转发才能将报文从一个 VLAN 转发到另外一个 VLAN。

第四章

浮动静态路由

浮动静态路由是一种静态路由的变种，它可以实现在出现故障或者链路负载过高的情况下，自动切换到备用路由，提高网络的可靠性和可用性。
在浮动静态路由中，通常会配置两条静态路由，一条为主路由，另一条为备用路由。主路由通常是网络的默认路由，备用路由则是在主路由故障或链路负载过高时使用的备用路由。备用路由的优先级比主路由低，一旦主路由出现问题，备用路由就会自动激活。

*看懂配置

OSPF

router-id 如何获取

如果没有通过命令指定 RID，将按照如下顺序自动生成一个 RID：

如果当前设备配置了 Loopback 接口，将选取所有 Loopback 接口上数值最大的 IP 地址作为 RID；
如果当前设备没有配置 Loopback 接口，将选取它所有已经配置 IP 地址且链路有效的接口上数值最大的 IP 地址作为 RID。

网络类型

Broadcast
NBMA（Non-Broadcast Multi-Access，非广播多点可达网络）
P2MP（Point-to-MultiPoint，点到多点）
P2P（Point-to-Point，点到点）

DR/BDR 的选举原则

首先比较 Hello 报文中携带的优先级

优先级最高的被选举为 DR，优先级次高的被选举为 BDR
优先级为 0 的不参与选举
优先级一致的情况下，比较 Router ID
Router ID 越大越优先
保持稳定原则
当 DR/BDR 已经选举完毕，就算一台具有更高优先级的路由器变为有效，也不会替换该网段中已经选举的 DR/BDR 成为新的 DR/BDR。

几种报文的作用

OSPF 报文类型	作用
Hello	建立并维护邻居关系
Database Description（DD）	数据库内容的汇总（仅包含 LSA 摘要）
Link State Request（LSR）	请求自己没有的或者比自己更新的链路状态详细信息
Link State Update（LSU)	链路状态更新信息
Link State Acknowledge（LSAck）	对 LSU 的确认

BGP 封装

传输层 TCP

BGP 常见属性配置及作用

Next-Hop

公认强制属性
BGP 中的跳是“AS”
对于外部 BGP 和内部 BGP，下一跳是通告该路由器的邻居路由器的 IP 地址
对于多路访问型网络（如以太网），下一跳是路由器连接到该网络接口的 IP 地址。

Origin Code（路由条目来源属性）

公认强制属性
来源属性指出该路由条目的来源是什么路由协议类型

AS_Path

公认强制属性
用来描述到达该网络经过的所以 AS 有哪些功能
让 BGP 进程决策最优路径
防止环路

Local_Preference(本地优先级）

公认自由决定属性
告诉本地 AS 中的 BGP 路由器，从哪个出口出去才是最优路径。

Weight

私有属性
权值越大、优先级越高

MED

（多出口鉴别）属性告诉外部邻居 AS 中的 BGP 路由器，从哪个入口进入本地 AS 才是最优的。

第五章

阻塞式设计和非阻塞式设计

阻塞式设计
- 分层网络设计中，上层链路带宽大于或者等于下层链路带宽总和
非阻塞式设计
- 分层网络设计中，上层链路带宽低于下层链路带宽总和

按非阻塞式设计的网络汇聚节点负载轻，网络扩展性好，成本高

链路聚合

将交换机上的多个端口在物理上连接起来，在逻辑上捆绑在一起，形成一个有较大宽带的端口，实现均衡负载，提供冗余链路。
IEEE802.3ad 标准的 LACP（链路聚合控制协议）是一种实现链路动态聚合的协议，通过 LACPDU（链路聚合控制协议数据单元）与对方交换机交互信息。 LACP 协议不等于链路聚合技术

链路聚合条件

各链路的传输介质必须相同
各分离链路传输速率必须相同
各分离链路必须是全双工链路
各分离链路两端的参数必须一致
各分离链路的速率不小于 100M。

常见队列调度算法

FIFO(先到先服务)算法
REO(随机早期检测)算法
PFQ(分组公平队列)
WFQ(加权公平队列)
PQ(优先级排队)
RR(轮循调度）

第六章

网络可靠性计算方法

可靠性可以用无故障工作时间(MTBF)衡量。

网络可用性计算

串联型网络结构可用性计算

并联型网络结构可用性计算

例如

网络结构如图，计算路由器 ABCD 的整体可用性

路由器 ABC 间可用性$0.99\times0.97\times0.98=94.1%$
路由器 B+D 并联体的可用性$1-(1-0.97)\times(1-0.95)=99.85%$
路由器 ABC 间可用性$0.99\times0.9985\times0.98=96.9%$

VRRP

IETF 制定的 VRRP（虚拟路由器冗余协议）是一种容错协议（RFC-2338）。

RAID

RAID 级别是一种工业标准。

RAID 0 采用无数据冗余的储存空间条带化技术
RAID 1 采用了两块硬盘数据完全镜像的技术
RAID 2、3、4、5 可以对硬盘中的数据进行纠错校验

网络存储技术类型

直接附加存储（DAS）
- 直接连接在服务器主机上的存储设备
网络附加存储（NAS）
- 连接在网络上的专用存储设备
存储区域网络（SAN）
- 在服务器和存储设备之间利用专用的光纤通道连接的网络系统
JBOD 存储技术
- 是一个底板上安装多个磁盘的存储设备。支持热插拔，可以在不影响数据存储和服务器操作的同时增加或替换磁盘。

iSCSI 技术是什么

是在 IP 上运行的 SCSI 指令集，采用 TCP

三个集群系统类型

高可用集群
- HA 集群主要用于不可间断的服务环境
负载均衡集群
- LBC 主要用于高负载业务，由多个计算节点提供可伸缩的，高负载的服务器群组，以保证服务的均衡响应
高性能计算集群
- HPC 集群致力于开发超级计算机，研究并行算法和开发相关软件

第七章

DMZ（隔离区/非军事区）

概念

是设立在非安全系统与安全系统之间的缓冲区。

防火墙接口

内网接口
- 用于连接内部网络设备
外网接口
- 相当于主机接口，用于连接边界路由器等外部网关设备
DMZ 接口
- 用于连接 DMZ 区的网络设备

IDS（入侵检测系统）

抓取网络上所有报文，分析处理后，报告异常和重要数据模式和行为模式，让网络安全管理员了解网络上发生的事，采取行动阻止可能发生的破坏。
分为实时入侵检测和事后入侵检测。

IDS 系统适合安装在网络边界区域，服务器群区域，网络主机区域。不适合在网络核心层。
IDS 问题：1.误报/漏报率高。2.没有主动防御功能。3.缺乏准确定位和处理机制。

IPS（入侵防御系统）

是一种主动，积极的入侵防御系统。检测入侵发生，实时终止入侵行为。一般部署在网络进出口。

部署方式：IDS 旁路式连接，IPS 串接式连接。串接工作模式保证所有网络数据必须经过 ISP 设备。
IPS 问题：1.单点故障。2.性能瓶颈。3.误报漏报。4.规则动态更新。5.总体拥有成本

常见对称加密算法

DES 加密算法，AES，RSA，Base64，MD5，SHA1

GAP 的特点

GAP 由固态读写开关和存储介质系统组成
GAP 连接在两个独立的网络系统中间
能抵御互联网绝大部分攻击

GRE VPN 配置

创建 Tunnel:接口，并进入其接口视图

[Router]interface tunnel interface-number

指定 Tunneli 的源端

[Router-Tunnelo]source ip-address interface-type interface-number

指定 Tunnell 的目的端

[Router-Tunnel0]destination ip-address

设置 Tunnel 接口的 IP 地址

[Router-Tunnelo]ip address ip-address mask mask-length

设置 Tunnel 接口报文的封装模式为 GRE

[Router-Tunnel0]tunnel-protocol gre

设置 Tunneli 两端进行端到端校验

[Router-Tunnel0]gre checksum

设置 Tunnel 接口的识别关键字

[Router-Tunnelo]gre key key-number

配置 Tunnel 的 Keepalive 功能

[Router-Tunnelo]keepalive seconds times

第十章

E1 速率

E1 链路采用 PCM（脉冲编码调制)信号，规定每秒有 8000 个 E1 帧通过 E1 链路，因此 E1 链路的数据传输速率为：8000x256bit=2.048Mbit/s。1 个 E1 帧有 32 个时隙，因此一条 E1 链路中有 32 个 64kbit/s(2.048Mbit÷32)的话音或数据信道。
E1 帧的周期为：T=1/f=1/8000=125μs

EPON 工作原理

下行传输。
- EPON 采用以太技术，因此不需复杂的协议转换。在下行方向上,光线路终端(OLT)通过 1:N(N=4-64)的无源光分路器(OBD)，将以太帧广播给每个光网络单元(ONU)。
上行传输。
- 数据上行时采用了时分复用方式，每个 ONU 都分配到一个传输时隙,OUN 将数据包按时隙进行封装,然后发送到 OBD,OBD 在指定的时隙上传数据包给 OLT,上行信号采用时分复用方式避免了数据传输冲突。