网络工程设计教程

前言

第1章 网络工程设计概述 1

1.1 网络工程的基本概念 1

1.2 网络工程的系统集成 2

1.2.1 网络系统集成的特点 2

1.2.2 网络工程的系统集成模型 3

1.3 网络工程系统集成的步骤 4

1.3.1 选择系统集成商或设备供应商 5

1.3.2 网络系统的需求分析 5

1.3.3 逻辑网络设计 6

1.3.4 物理网络设计 6

1.3.5 网络安全设计 7

1.3.6 网络设备安装调试与测试验收 7

1.3.7 网络系统验收 7

1.3.8 用户培训和系统维护 8

1.4 网络系统的四层层次模型 8

1.5 网络系统集成的文档管理 9

1.5.1 文档的作用和分类 10

1.5.2 文档的质量要求 13

1.5.3 文档的管理和维护 13

1.5.4 常用的文档制作工具 14

1.5.5 施工组织设计 16

1.6 网络工程招投标 18

1.6.1 招投标的形式 18

1.6.2 招投标的流程 19

1.6.3 招投标文件规范 20

1.6.4 投标书的准备 20

1.6.5 投标书的内容 21

1.6.6 述标与答疑 21

1.6.7 商务洽谈与合同签订 21

1.7 网络工程设计应注意的问题 22

1.8 网络工程案例教学 23

1.8.1 案例1：用Project管理网络工程项目 23

1.8.2 案例2：用Word和Visio设计网络工程文档 30

习题 33

第2章 网络工程设计基础 34

2.1 网络的组成 34

2.1.1 重要术语 34

2.1.2 节点和链路 35

2.2 因特网的网络结构 37

2.2.1 因特网的层次结构 37

2.2.2 接入网技术 38

2.2.3 以太网上的TCP/IP协议 42

2.3 二层交换机 43

2.3.1 早期的网络设备 43

2.3.2 二层交换机的工作原理 44

2.3.3 交换机的广播域和碰撞域 45

2.3.4 链路聚合技术和弹性链路 46

2.3.5 交换机使用的技术 46

2.3.6 虚拟LAN 47

2.4 路由器 51

2.4.1 路由器的结构 51

2.4.2 路由器的功能与性能 53

2.4.3 路由器在局域网中的角色 54

2.5 高层交换机 55

2.5.1 三层交换机的工作原理 55

2.5.2 四层交换设备 56

2.6 访问服务器 57

2.7 联网物理介质 57

2.7.1 双绞线 58

2.7.2 光纤电缆 59

2.7.3 联网介质的选择 62

2.8 以太网技术 63

2.8.1 以太网的原理 64

2.8.2 半双工和全双工以太网 64

2.8.3 快速以太网 64

2.8.4 千兆以太网 65

2.8.5 10千兆以太网 66

2.8.6 城域以太网 66

2.9 服务器 67

2.9.1 服务器技术 67

2.9.2 服务器分类 70

2.9.3 服务器的性能指标 71

2.9.4 RAID技术 71

2.10 网络工程案例教学 75

2.10.1 制作RJ-45双绞线 75

2.10.2 小型LAN的设计与实现 76

2.10.3 家庭网络设计 77

习题 80

第3章 配置以太网交换机 82

3.1 熟悉并初步配置交换机 82

3.1.1 认识交换机的外观 82

3.1.2 配置交换机 82

3.1.3 交换机的配置项目 85

3.1.4 交换机的命令行端口 85

3.2 配置交换机的基本功能 87

3.2.1 配置交换机名 87

3.2.2 配置管理IP地址 87

3.2.3 配置Telnet登录用户及口令 88

3.2.4 保存和查看配置信息 89

3.3 配置交换机支持SNMP管理 89

3.4 配置二层交换机VLAN功能 90

3.4.1 基于端口方式划分VLAN 90

3.4.2 配置连接跨越多台交换机的VLAN干道 92

3.5 配置MAC地址绑定功能 94

3.5.1 端口与主机MAC地址的绑定 94

3.5.2 主机IP地址与MAC地址的绑定 94

3.6 配置广播抑制功能 95

3.7 配置交换机的生成树功能 95

3.8 配置交换机端口聚合功能 99

3.9 配置三层交换机 100

3.10 交换机间的连接 102

3.10.1 交换机级联 102

3.10.2 交换机堆叠 103

3.11 网络工程案例教学 106

3.11.1 使用思科网络模拟器PacketTracer 106

3.11.2 配置交换机生成树 110

3.11.3 跨交换机划分虚拟局域网 111

3.11.4 配置三层交换机实现不同区域的网络连通 113

习题 116

第4章 网络需求分析 119

4.1 分析网络应用目标 119

4.1.1 确定网络工程需求的步骤 119

4.1.2 明确网络设计目标 120

4.1.3 明确网络设计项目的范围 120

4.1.4 明确用户的网络应用 120

4.2 分析网络设计约束 122

4.2.1 政策约束 122

4.2.2 预算约束 122

4.2.3 时间约束 122

4.2.4 应用目标检查表 123

4.3 网络分析的技术指标 123

4.3.1 时延 123

4.3.2 吞吐量 124

4.3.3 丢包率 126

4.3.4 时延抖动 127

4.3.5 路由 127

4.3.6 带宽 128

4.3.7 响应时间 129

4.3.8 利用率 130

4.3.9 效率 130

4.3.10 可用性 130

4.3.11 可扩展性 132

4.3.12 安全性 133

4.3.13 可管理性 133

4.3.14 适应性 134

4.3.15 可购买性 134

4.3.16 技术目标检查表 135

4.4 因特网流量的特点 135

4.5 分析网络流量 138

4.5.1 确定流量边界 138

4.5.2 分析网络通信流量的特征 139

4.6 网络工程案例教学 144

4.6.1 网络实验室局域网的设计 144

4.6.2 办公环境局域网的设计 145

4.6.3 用Visio绘制网络拓扑图 147

习题 150

第5章 网络系统的环境平台设计 152

5.1 结构化布线系统的基本概念 152

5.1.1 结构化布线系统的特点 152

5.1.2 结构化布线系统的应用场合 153

5.2 结构化布线系统的组成 153

5.2.1 工作区（终端）子系统 154

5.2.2 水平布线子系统 154

5.2.3 垂直干线子系统 155

5.2.4 管理子系统 155

5.2.5 设备间子系统 155

5.2.6 建筑群子系统 156

5.3 结构化布线系统的设备和部件 156

5.3.1 承载、连接与配线设施 156

5.3.2 布线工具 161

5.4 结构化布线系统工程设计 163

5.4.1 结构化布线系统工程设计的内容 163

5.4.2 结构化布线系统标准 163

5.4.3 结构化布线系统的测试 165

5.5 网络机房设计 167

5.5.1 计算机网络机房的总体设计 167

5.5.2 机房的环境设计 169

5.5.3 机房空调容量的设计 171

5.6 网络机房电源设计 171

5.6.1 配电系统设计 171

5.6.2 机房供电设计 175

5.6.3 电源系统接地设计 176

5.7 数据中心设计 178

5.7.1 数据中心网络的体系结构 179

5.7.2 数据中心网络技术的发展 181

5.8 网络工程案例教学 182

5.8.1 机房电源容量估算 182

5.8.2 教学楼结构化布线系统 183

习题 185

第6章 配置路由器 186

6.1 熟悉并初步配置路由器 186

6.1.1 认识路由器设备 186

6.1.2 配置路由器 187

6.1.3 路由器的常用命令 188

6.2 配置路由器的选路功能 190

6.2.1 配置端口地址 190

6.2.2 配置RIP协议 191

6.2.3 配置OSPF协议 194

6.2.4 配置静态路由 196

6.3 配置广域网接口 199

6.3.1 配置HDLC协议 199

6.3.2 配置PPP协议 199

6.4 配置软路由器的方法 201

6.5 网络工程案例教学 203

6.5.1 配置简单互联网络的静态路由 203

6.5.2 配置一个大型企业网 207

习题 216

第7章 企业网设计 218

7.1 企业网的网络结构设计 218

7.1.1 网络结构设计中的需求 218

7.1.2 平面结构 219

7.1.3 按三层层次模型设计网络结构 221

7.1.4 网络结构的冗余设计 223

7.1.5 企业网的结构设计 225

7.2 IP地址规划 226

7.2.1 网络寻址的基本概念 227

7.2.2 网络层地址分配原则 234

7.2.3 设计名字空间 238

7.3 选择路由选择协议 240

7.3.1 路由器的路由选择功能 240

7.3.2 路由选择协议的分类 241

7.3.3 因特网中的路由选择协议 242

7.3.4 选择一个路由选择协议 244

7.4 选择网络管理协议和系统 245

7.4.1 简单网络管理协议 246

7.4.2 选择一种SNMP网络管理平台 248

7.5 企业网的广域网设计 248

7.5.1 冗余广域网链路 249

7.5.2 多因特网连接 249

7.5.3 通过广域网互连 250

7.6 网络工程案例教学 254

7.6.1 规划一个校园网的IP地址 254

7.6.2 设计一个大型校园网 255

习题 258

第8章 网络安全设计 260

8.1 网络安全设计的步骤 260

8.1.1 信息安全性的三个方面 261

8.1.2 网络风险分析和管理 262

8.1.3 分析安全方案的代价 263

8.1.4 开发安全方案 264

8.1.5 开发安全策略 264

8.1.6 开发安全过程 265

8.2 选择网络安全机制 265

8.2.1 机密性与密码学 265

8.2.2 鉴别 267

8.2.3 报文完整性 267

8.2.4 密钥分发中心和证书认证机构 268

8.2.5 访问控制 268

8.2.6 审计 269

8.2.7 恶意软件防护 269

8.2.8 防火墙 271

8.2.9 入侵检测系统 273

8.2.10 虚拟专用网 273

8.2.11 物理安全性 274

8.3 选择数据备份和容错技术 275

8.3.1 数据备份 275

8.3.2 廉价冗余磁盘阵列技术 275

8.3.3 存储区域网络 276

8.3.4 因特网数据中心 276

8.3.5 服务器容错 277

8.3.6 异地容灾和异地远程恢复 277

8.3.7 容错电源 279

8.4 设计网络安全方案 279

8.4.1 因特网连接安全性 279

8.4.2 拨号安全性 282

8.4.3 网络服务安全性 283

8.4.4 网络端系统的安全性 283

8.4.5 网络之间的物理隔离 284

8.4.6 利用VPN提高网络安全性 285

8.5 网络工程案例教学 287

8.5.1 设计一个高可用的网络 287

8.5.2 配置防火墙 288

8.5.3 PC的网络安全防护 291

习题 294

第9章 测试验收与维护管理 296

9.1 网络工程的测试 296

9.1.1 测试网络系统 297

9.1.2 建立和测试原型网络系统 297

9.1.3 网络测试工具 298

9.2 网络工程的验收 299

9.2.1 综合布线系统工程验收规范 299

9.2.2 网络工程验收过程 301

9.2.3 验收文档 304

9.3 网络维护和管理 305

9.3.1 网络的维护 305

9.3.2 网络管理 306

9.4 网络工程案例教学 310

习题 314

参考文献 316