现有网络分析.ppt

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1、Network Design第三章 现有网络分析中国科学技术大学网络学院中国科学技术大学网络学院 李艺李艺NETWORK DESIGN 3-1 第一章第一章 概述概述第二章第二章 用户需求分析用户需求分析第三章第三章 现有网络分析现有网络分析第四章第四章 逻辑逻辑网络设计网络设计第五章第五章 网络设备选择网络设备选择第六章第六章 WAN接入设计接入设计第七章第七章 网络介质设计网络介质设计第八章第八章 网络设计案例网络设计案例NETWORK DESIGN 3-2 3.1 3.1 网络性能概念网络性能概念3.2 3.2 调查现有网络的特征调查现有网络的特征3.3 3.3 调查现有网络流量特征调查

2、现有网络流量特征3.4 3.4 估测通信容量和模式估测通信容量和模式3.5 3.5 局域网数据流量的基线法测量局域网数据流量的基线法测量3.6 3.6 编制流量说明书编制流量说明书NETWORK DESIGN 3-3 3.1 网络性能概念网络性能概念l网络性能定义：网络性能定义：u容量（带宽）：电路或网络传输数据的能力，通常以美妙多少比特来衡量。容量（带宽）：电路或网络传输数据的能力，通常以美妙多少比特来衡量。例例 T1T1信道的容量是信道的容量是 64Kb/s 64Kb/s 表示该信道的上限是表示该信道的上限是64Kb/s64Kb/s。u利用率：所能使用的全部可用容量的百分比。利用率：所能使

3、用的全部可用容量的百分比。u最优利用率：网络饱和之前的最大平均利用率。最优利用率：网络饱和之前的最大平均利用率。u吞吐量：单位试时间内节点之间吞吐量：单位试时间内节点之间(通常为秒通常为秒)，成功传输的无差错数量。，成功传输的无差错数量。u可提供负载。在某一特定时间，准备发送的所有网络节点的所有数据的数可提供负载。在某一特定时间，准备发送的所有网络节点的所有数据的数量。量。u精确度：相对于全部通行量，正确传送的有用的通信数量。精确度：相对于全部通行量，正确传送的有用的通信数量。u效率：产生一定数量的数据吞吐量所需努力的测量值。效率：产生一定数量的数据吞吐量所需努力的测量值。u延迟（等待时间）：

4、帧准备从一个结点传送到网络其他任何节点之间的时延迟（等待时间）：帧准备从一个结点传送到网络其他任何节点之间的时间。间。u延时变化量：平均延时变化的时间量。延时变化量：平均延时变化的时间量。u响应时间：网络服务请求和响应该请求之间的时间。响应时间：网络服务请求和响应该请求之间的时间。NETWORK DESIGN 3-4 u最优网络利用率最优网络利用率共享以太网的典型共享以太网的典型“规则规则”时，平均利用率不超过时，平均利用率不超过37%，因为超过这，因为超过这一极限，碰撞比率辉急速增加。这一比率和实际拓扑结构有关。一极限，碰撞比率辉急速增加。这一比率和实际拓扑结构有关。对广域网来说合理的网络利

5、用率在对广域网来说合理的网络利用率在70%。u吞吐量吞吐量吞吐量的定义是单位时间内传输的无差错的数据数量。吞吐量的定义是单位时间内传输的无差错的数据数量。网络互连设备的吞吐量：网络互连设备的吞吐量：PPS（packet per second）一般用）一般用64bit包包来测量。例如：来测量。例如：10Mb以太网的最大以太网的最大PPS值值 14,880，如果有一个，如果有一个30端端口的交换机，它的理论最大吞吐量为：口的交换机，它的理论最大吞吐量为：14,880*30=446,400PPS应用层的吞吐量应用层的吞吐量端到端的差错率端到端的差错率协议功能，例如握手机制、窗口、应答等。协议功能，例

6、如握手机制、窗口、应答等。协议参数，如帧大小和重发定时器。协议参数，如帧大小和重发定时器。网络互连设备的网络互连设备的PPS或或CPS（每秒字符率）。（每秒字符率）。工作站及服务器性能因素工作站及服务器性能因素NETWORK DESIGN 3-5 公共数据网网络接入设备网络接入设备吞吐量令牌环TPS6am6pm平均TPH=7,200PPS有效吞吐量5122048数据包大小l 吞吐量吞吐量NETWORK DESIGN 3-6 l吞吐量：吞吐量：描述描述了整个网络真正有用的容量了整个网络真正有用的容量。带宽。带宽给出了网络所能传输的给出了网络所能传输的比特数，那么吞吐量就是它真正有效的数据比特数，

7、那么吞吐量就是它真正有效的数据传输率。传输率。衡量衡量有效吞吐量的有效吞吐量的参数是信息参数是信息比特吞吐率比特吞吐率(TRIB)，计量单位，计量单位有：有：uPPS 数据包每秒数据包每秒uCPS 字符每秒字符每秒uTPS 事物处理每秒事物处理每秒uTPH 事物处理每小时事物处理每小时NETWORK DESIGN 3-7 u精确度精确度对广域网线路，可用误位率（对广域网线路，可用误位率（BERBER）阈值来说明。模拟链路的典型阈值来说明。模拟链路的典型BERBER阈阈值为值为1010-5-5。数字链路要低的多，光缆链路的错误率约为。数字链路要低的多，光缆链路的错误率约为1010-11-11 ，

8、铜线链路，铜线链路的错误率约为的错误率约为1010-6-6。在共享以太网中，错误通常是由碰撞冲突引起的。受合法冲突（碰撞发在共享以太网中，错误通常是由碰撞冲突引起的。受合法冲突（碰撞发生在帧的前生在帧的前6464字节内）影响的帧不应该超过字节内）影响的帧不应该超过0.1%0.1%，这不包括出现在，这不包括出现在8 8个前个前导符的冲突，因为故障排查工具不会记录这种记录；受滞后冲突（导符的冲突，因为故障排查工具不会记录这种记录；受滞后冲突（late late collisioncollision，发生在前，发生在前6464字节之后的冲突）是不合法的。但以太网经常发字节之后的冲突）是不合法的。但以

9、太网经常发生大量的滞后冲突，因为发送最小帧长的站点无法在允许的时间间隔内生大量的滞后冲突，因为发送最小帧长的站点无法在允许的时间间隔内侦听到其它站点。网络的大量额外传播延迟导致在相距最远的节点之间侦听到其它站点。网络的大量额外传播延迟导致在相距最远的节点之间发生大量的滞后冲突。发生故障的中继器和网卡也会产生大量的滞后冲发生大量的滞后冲突。发生故障的中继器和网卡也会产生大量的滞后冲突。全双工以太网不会发生冲突，否则便市全双工不匹配。广域网链路突。全双工以太网不会发生冲突，否则便市全双工不匹配。广域网链路上也不应该发生冲突。上也不应该发生冲突。u效率效率网络效率明确了发送通信需要多大的系统开销，不

10、论这些系统开销是否网络效率明确了发送通信需要多大的系统开销，不论这些系统开销是否由碰撞、令牌传递、错误报告、重新路由、应答、较大的帧引起的等。由碰撞、令牌传递、错误报告、重新路由、应答、较大的帧引起的等。NETWORK DESIGN 3-8 u延时与延时变化量延时与延时变化量不同的应用对延时和延时变化量的容忍程度不同。不同的应用对延时和延时变化量的容忍程度不同。引起延时的原因引起延时的原因延时与数据传输技术有关，尤其是卫星链路和长距离陆地电缆。延时与数据传输技术有关，尤其是卫星链路和长距离陆地电缆。将数据放到传输线路的时间，取决于数据容量和传输线路速度。将数据放到传输线路的时间，取决于数据容量

11、和传输线路速度。例如，在例如，在1.544Mbps1.544Mbps的的T1T1线上传输线上传输10241024字节的分组要花费字节的分组要花费5 5毫秒。毫秒。分组交换延时。分组交换延时。分组交换的队列深度。分组交换的队列深度。队列深度队列深度=利用率利用率/（1-1-利用率）利用率）例如，一个分组交换机由例如，一个分组交换机由5 5个用户，每个用户每秒提供个用户，每个用户每秒提供1010个分组。个分组。分组的平均长度是分组的平均长度是1,0241,024位。分组交换机需要在位。分组交换机需要在56Kbps56Kbps广域网电路上传广域网电路上传送这些数据。送这些数据。负载负载=5x10 x

12、1024=51,200bps=5x10 x1024=51,200bps利用率利用率=51,200/56,000=91.4%=51,200/56,000=91.4%队列中的平均分组数量队列中的平均分组数量=(0.914)/(1-0.914)=10.63=(0.914)/(1-0.914)=10.63分组分组延时变化量延时变化量对于不能提供准确目标的客户，基本规则是变化量应该低于延时对于不能提供准确目标的客户，基本规则是变化量应该低于延时1%2%1%2%。例如，对于平均延时为。例如，对于平均延时为4040毫秒的目标，变化量应该不超过毫秒的目标，变化量应该不超过400400或或800800微秒。微秒

13、。NETWORK DESIGN 3-9 u响应时间：响应时间：从对服务器提出请求开始到收到的响应时间，常用于评从对服务器提出请求开始到收到的响应时间，常用于评价交互式终端从一个主机请求信息的情况。价交互式终端从一个主机请求信息的情况。用户不了解传播延时和用户不了解传播延时和抖动，也不明白每秒多少分组或每秒多少兆字节的吞吐量。他们关抖动，也不明白每秒多少分组或每秒多少兆字节的吞吐量。他们关心的是当他们启用一个应用到得到结果的响应时间。心的是当他们启用一个应用到得到结果的响应时间。当响应时间超过当响应时间超过100100毫秒时，用户就会变得不耐烦。作为经验值，毫秒时，用户就会变得不耐烦。作为经验值

14、，100100毫秒阈值适用于交互式应用。根据要采用的技术告诉用户需要等待毫秒阈值适用于交互式应用。根据要采用的技术告诉用户需要等待时间的长短。时间的长短。响应时间是数据通过网络中的每一部分所需时间的总和。包括：响应时间是数据通过网络中的每一部分所需时间的总和。包括：l 轮询延迟轮询延迟l 链路延迟链路延迟l 设备延迟时间设备延迟时间l CPU延迟延迟NETWORK DESIGN 3-10 l主主/从结构中的响应时间从结构中的响应时间CPU延迟利用率链路延迟（信道）等待时间链路延迟（通信链路）等待时间轮询延迟IBM S/370IBM 3705/25/45IBM 3X74终端Enter键来自主机的

15、数据传统传统IBMIBM网络响应时间的组成网络响应时间的组成NETWORK DESIGN 3-11 l客户机服务器结构中的响应时间客户机服务器结构中的响应时间:在在客户机服务器结构中，响应时间是服务器对客户机工作客户机服务器结构中，响应时间是服务器对客户机工作站的请求作出响应的时间。站的请求作出响应的时间。u网卡延迟网卡延迟u物理介质延迟物理介质延迟u服务器延迟服务器延迟客户机客户机客户机打印机打印服务器文件服务器数据网卡延迟介质延迟服务器延迟NETWORK DESIGN 3-12 l公共网络延迟：请求公共网络延迟：请求/应答应答数据通过公共数据通过公共广域网时，广域网时，响应时间响应时间会发

16、生很大变化会发生很大变化。这种。这种延迟非常难以预测，而且会随着时间的延迟非常难以预测，而且会随着时间的不通而产生变化。不通而产生变化。网络延迟网络接入设备网络接入设备令牌环公共数据网NETWORK DESIGN 3-13 uCPUCPU利用率：是利用率：是指在处理网络的请求和作出响应时处理器的繁忙指在处理网络的请求和作出响应时处理器的繁忙程度程度。当。当CPUCPU利用率超过某个值时，网络整体性能就会下降利用率超过某个值时，网络整体性能就会下降。路。路由器由器必须处理转发数据以外的事物。必须处理转发数据以外的事物。100%1.2s200ms路由器性能曲线路由器路由器公共数据网令牌环NETWO

17、RK DESIGN 3-14 u链路利用率：是链路利用率：是指链路带宽的有效利用百分率。指链路带宽的有效利用百分率。例例 T1T1线路有线路有 2424条信道，每条信道最大带宽为条信道，每条信道最大带宽为64Kb/s64Kb/s，如果只充，如果只充分利用分利用6 6条信道，该线路利用率为条信道，该线路利用率为 (64Kb/s*24)/(64Kb/s*6)(64Kb/s*24)/(64Kb/s*6)=25%=25%u带宽是指可以通过通信线路或通过网络的最高频率与最低频率之带宽是指可以通过通信线路或通过网络的最高频率与最低频率之差。差。l模拟网络以模拟网络以 Hz Hz 为计量单位；为计量单位；l

18、数字网络以数字网络以 b/sb/s 为计量单位；为计量单位；l不同应用需要不同带宽不同应用需要不同带宽:l数字音频数字音频 1-2 Mb/s1-2 Mb/slPCPC连接连接 56 56 kb/skb/sl压缩视频压缩视频 2-10 Mb/s2-10 Mb/sl全运动视频全运动视频 1-2 1-2 Gb/sGb/sl当网络连接利用率达到当网络连接利用率达到100%100%的时，网络性能会严重下降。的时，网络性能会严重下降。l广域网链路最佳利用率为广域网链路最佳利用率为 70%70%。NETWORK DESIGN 3-15 常用链路的数据传输率常用链路的数据传输率技术类型技术类型数据传输率数据传

19、输率物理介质物理介质应用环境应用环境ADSLADSL1.544-8 Mb/s1.544-8 Mb/s双绞线双绞线中等商务应用，高速家用中等商务应用，高速家用线缆调制解调器线缆调制解调器512 kb/s52 Mb/s512 kb/s52 Mb/s同轴电缆同轴电缆家庭、商务、中高速访问家庭、商务、中高速访问以太网以太网10 Mb/s10 Mb/s双绞线或同轴电缆双绞线或同轴电缆局域网局域网令牌环令牌环4 Mb/s4 Mb/s或或16 Mb/s16 Mb/s双绞线双绞线局域网局域网E3E334.368 Mb/s34.368 Mb/s双绞线或光纤双绞线或光纤连接连接ISPISP和和InternetIn

20、ternet基础设施，大型商务基础设施，大型商务T3T345 Mb/s45 Mb/s同轴电缆同轴电缆连接连接ISPISP和和InternetInternet基础设施，大型商务基础设施，大型商务OC-1OC-151.84 Mb/s51.84 Mb/s光纤光纤主干网、社区网、连接主干网、社区网、连接ISPISP到主干网到主干网快速以太网快速以太网100 Mb/s100 Mb/s双绞线同轴电缆或光纤双绞线同轴电缆或光纤高速局域网高速局域网FDDIFDDI100 Mb/s100 Mb/s光纤光纤巨域网主干巨域网主干CDDICDDI100 Mb/s100 Mb/s双绞线双绞线W/SW/S连接连接OC-3

21、OC-3155.52 Mb/s155.52 Mb/s光纤光纤大公司主干网、大公司主干网、InternetInternet主干网主干网千兆以太网千兆以太网1 1 Gb/sGb/s光纤、铜线光纤、铜线高速局域网高速局域网OC-24OC-241.244 1.244 Gb/sGb/s光纤光纤大公司主干网、大公司主干网、InternetInternet主干网主干网OC-48OC-482.488 2.488 Gb/sGb/s光纤光纤InternetInternet主干网主干网OC-92OC-929.953 9.953 Gb/sGb/s光纤光纤InternetInternet主干网主干网NETWORK DE

22、SIGN 3-16 3.2 调查现有网络特征调查现有网络特征对现有网络进行调查，是为了判断原网络是否可以很好地扩展，对现有网络进行调查，是为了判断原网络是否可以很好地扩展，性能是否能达到预期设想。对网络的调查包括拓扑结构、物理结构以性能是否能达到预期设想。对网络的调查包括拓扑结构、物理结构以及网络技术性能的调查。具体来说，调查包括如下调查内容：及网络技术性能的调查。具体来说，调查包括如下调查内容：u网络基础结构特征网络基础结构特征u现有互联网络健壮性检查现有互联网络健壮性检查u网络健康检查表网络健康检查表u刻划通信流量特征刻划通信流量特征NETWORK DESIGN 3-17 网络基础结构特征

23、网络基础结构特征l绘制网络拓扑图绘制网络拓扑图u地理信息地理信息u广域网线路广域网线路u楼宇和楼层及可能的房间或配电室楼宇和楼层及可能的房间或配电室uWANWAN和和LANLAN数据链路层技术的标记数据链路层技术的标记uWANWAN服务提供者的名字服务提供者的名字u路由器、交换机和集线器的位置路由器、交换机和集线器的位置uVPNVPN的范围和位置的范围和位置u主服务器和服务器长的位置主服务器和服务器长的位置u大型主机的位置大型主机的位置u主要网络管理站的位置主要网络管理站的位置uVLANVLAN的范围和位置。的范围和位置。u所有防火墙安全系统的拓扑结构所有防火墙安全系统的拓扑结构u所有拨入拨出

24、系统的位置所有拨入拨出系统的位置u工作站所处位置的标记工作站所处位置的标记u逻辑拓扑结构或网络结构的描述逻辑拓扑结构或网络结构的描述NETWORK DESIGN 3-18 l网络寻址和命名的特征：使用什么样的命名系统或命名规则？使用网络寻址和命名的特征：使用什么样的命名系统或命名规则？使用了子网或超网技术没有？子网掩码是多少？了子网或超网技术没有？子网掩码是多少？DNS名字是什么？等等。名字是什么？等等。汇集入表册。汇集入表册。l布线与介质特征：使用了什么样的传输介质？以及它们的型号，如布线与介质特征：使用了什么样的传输介质？以及它们的型号，如何布线的等。汇集入表册。何布线的等。汇集入表册。l

25、检查建筑物及环境约束，汇集入表册。检查建筑物及环境约束，汇集入表册。u空调、供暖、通风、电源空调、供暖、通风、电源u电磁干扰保护电磁干扰保护u用于无线传输和无反射表面的干净的路径用于无线传输和无反射表面的干净的路径u可以锁住的门可以锁住的门u足够的空间足够的空间布线、配线板、设备架、工作空间布线、配线板、设备架、工作空间NETWORK DESIGN 3-19 现有互联网络健壮性调查现有互联网络健壮性调查调查现有网络的性能，可以给新设计的网络一个参照的基准线。如果调查现有网络的性能，可以给新设计的网络一个参照的基准线。如果现有网络太大没法测量调查，可以只调查与新网络互联操作最多的一段，或者现有网

26、络太大没法测量调查，可以只调查与新网络互联操作最多的一段，或者只调查老网络的主干段。只调查老网络的主干段。如果用户想要降低费用，并且不在乎性能的低劣，必须记住原有网络如果用户想要降低费用，并且不在乎性能的低劣，必须记住原有网络的性能，来证明新设计的网络从一开始就没有优化，而新设计的网络也没有导的性能，来证明新设计的网络从一开始就没有优化，而新设计的网络也没有导致网络性能更低。致网络性能更低。l指定网络性能基线指定网络性能基线制定网络性能基线应尽量在正常流量负载期间进行，同时注意：制定网络性能基线应尽量在正常流量负载期间进行，同时注意：u检测时间必须分配足够多的时间段。短时间段里测得的网络性能，

27、可能与检测时间必须分配足够多的时间段。短时间段里测得的网络性能，可能与实际情况发生严重的偏差；实际情况发生严重的偏差；u找出特定时间段里流量异常的原因。比如，对于商业找出特定时间段里流量异常的原因。比如，对于商业POSPOS系统，逢年过节的系统，逢年过节的网络流量要比增长出许多倍；如果一个网站域名被热点站点连接或被列入网络流量要比增长出许多倍；如果一个网站域名被热点站点连接或被列入搜索引擎里，流量的增长将是不可预料的。搜索引擎里，流量的增长将是不可预料的。u出错、延时、丢包的频繁发生，也会引起流量的增加。出错、延时、丢包的频繁发生，也会引起流量的增加。u如果用户的主要目标是在峰值期间提高性能的

28、话，一定要调查峰值负载期如果用户的主要目标是在峰值期间提高性能的话，一定要调查峰值负载期间的性能。间的性能。NETWORK DESIGN 3-20 l分析网络可用性分析网络可用性以文档形式调查现有网络的可用性的诸项特征。包括重要以文档形式调查现有网络的可用性的诸项特征。包括重要网段的平均无故障时间网段的平均无故障时间(MTBF)(MTBF)、平均修复时间、平均修复时间(MTTR)(MTTR)，新设计的，新设计的网络是否希望提高这些技术指标。网络是否希望提高这些技术指标。现有网络可用性特征现有网络可用性特征MTBFMTTR最近一次主要停机时期和持续时间最近一次主要停机时期和持续时间最近一次主要停

29、机的原因最近一次主要停机的原因整体整体网段网段1网段网段2网段网段3网段网段4NETWORK DESIGN 3-21 l分析网络利用率分析网络利用率网络利用率网络利用率(Network Utilization)(Network Utilization)是指在特定时间间隔内是指在特定时间间隔内使用了多少带宽的的测量值。可以通过协议测量带宽利用率。为使用了多少带宽的的测量值。可以通过协议测量带宽利用率。为此，必须在各个主要网段上安置协议分析仪或远程检测探针。将此，必须在各个主要网段上安置协议分析仪或远程检测探针。将测量数据汇总成表册：测量数据汇总成表册：协议的带宽利用率协议的带宽利用率相对网络利用

30、率相对网络利用率绝对网络利用率绝对网络利用率广播广播/组播利用率组播利用率协议协议1协议协议2协议协议3协议协议4协议协议5NETWORK DESIGN 3-22 l分析网络精确度分析网络精确度网络精确度衡量目的节点收到的数据与发出的数据的正确网络精确度衡量目的节点收到的数据与发出的数据的正确比。可以用误码率比。可以用误码率BERBER来度量。对于数字信道来说，铜缆的误码率来度量。对于数字信道来说，铜缆的误码率约为约为1010-6-6，而光缆的，而光缆的BERBER约为约为1010-11-11。对于。对于LAN LAN 而言，通过比较错误而言，通过比较错误帧的数量与全部帧的数量，可以估算出它的

31、帧的数量与全部帧的数量，可以估算出它的EBREBR。一般约为。一般约为1010-7-7。u可以在串行线路上使用可以在串行线路上使用BERBER测试仪（也叫测试仪（也叫BERTBERT）测试链路上全部传）测试链路上全部传输的比特中出错的比特量。输的比特中出错的比特量。u半双工交换机遵循半双工交换机遵循CSMA/CDCSMA/CD的正常规则，一个经验门限值是千分之的正常规则，一个经验门限值是千分之一的帧可能遇到冲突。应该没有滞后冲突。一的帧可能遇到冲突。应该没有滞后冲突。u一个交换机端口如果只与一个设备相连（如，一台服务器、一台一个交换机端口如果只与一个设备相连（如，一台服务器、一台工作站），则该

32、链路的两端都应该设置为全双工，就不会发生冲工作站），则该链路的两端都应该设置为全双工，就不会发生冲突。因为全双工以太网不是突。因为全双工以太网不是CSMA/CDCSMA/CD，只有两个站点发送数据，而，只有两个站点发送数据，而各自又有专用信道，它们不是多路访问各自又有专用信道，它们不是多路访问(MA)(MA)。站点不需检测载波。站点不需检测载波信号，因为没有其他人往线路上发送信息。因此不需要载波检测信号，因为没有其他人往线路上发送信息。因此不需要载波检测(CS)(CS)，也不需要碰撞检测，也不需要碰撞检测(CD)(CD)。NETWORK DESIGN 3-23 半双工与全双工设备同时在网上时，

33、存在不能自动协商，半双工与全双工设备同时在网上时，存在不能自动协商，不兼容的问题。主要原因是一些老设备如网卡和交换机并没有完不兼容的问题。主要原因是一些老设备如网卡和交换机并没有完全遵循全遵循802.3u802.3u规范致使硬件不兼容。结果是，点到点链路中老设规范致使硬件不兼容。结果是，点到点链路中老设备一端成为半双工（如老网卡），而新设备的一端被设置成全双备一端成为半双工（如老网卡），而新设备的一端被设置成全双工（如新交换机），这种错误的配置产生大量的冲突。尤其是服工（如新交换机），这种错误的配置产生大量的冲突。尤其是服务器网卡，一定要检测是不是全双工网卡。务器网卡，一定要检测是不是全双工网

34、卡。检测发现双工不匹配的方法，是在链路的两端查看数据包检测发现双工不匹配的方法，是在链路的两端查看数据包错误的数量和类型。在一端查找错误的数量和类型。在一端查找 CRC CRC 和和 Runt Runt 错误。全双工的一错误。全双工的一端不需要载波监听，想发数据就发数据，而半双工一端需要载波端不需要载波监听，想发数据就发数据，而半双工一端需要载波监听，并在检测到其它端在传输时停止本次传输，报告一个冲突，监听，并在检测到其它端在传输时停止本次传输，报告一个冲突，等待一段时间后再重新传输。半双工停止传输的结果通常是一个等待一段时间后再重新传输。半双工停止传输的结果通常是一个RuntRunt帧（短于

35、帧（短于6464字节的帧），并且总是一个字节的帧），并且总是一个CRCCRC错误帧。错误帧。u全双工端接收全双工端接收RuntRunt和和CRCCRC错误帧并且报告这些错误，而半双工帧则错误帧并且报告这些错误，而半双工帧则报告冲突。报告冲突。当双工不匹配时，注意错误的不对称性当双工不匹配时，注意错误的不对称性。u如果网络中存在如果网络中存在3 3类双绞线，它不能支持类双绞线，它不能支持100Mbps100Mbps、1000Mbps1000Mbps的高的高频信号，双工自动协商的频信号，双工自动协商的LAN LAN 上会发生很多错误，解决的方法只上会发生很多错误，解决的方法只能是手工配置成能是手工

36、配置成10 Mbps10 Mbps网络网络NETWORK DESIGN 3-24 l分析网络效率分析网络效率利用传输大尺寸的帧可以提高网络效率。利用传输大尺寸的帧可以提高网络效率。u如果将网络应用程序和协议配置成每一帧都能发送大量的数据，就可如果将网络应用程序和协议配置成每一帧都能发送大量的数据，就可以提高网络带宽的利用率，从而将事务处理所需要的帧和往返延迟降以提高网络带宽的利用率，从而将事务处理所需要的帧和往返延迟降到最低。到最低。u改变服务器和客户机的接收窗口为最大值，在向发送方发出确认之前改变服务器和客户机的接收窗口为最大值，在向发送方发出确认之前可接收多个数据帧，从而提高带宽传输效率。

37、可接收多个数据帧，从而提高带宽传输效率。u在路由器上增加最大传输单元在路由器上增加最大传输单元(MTU)(MTU)数值，也可以提高效率。但用语数值，也可以提高效率。但用语传送语音和其它实时流量的低带宽链路不适用。传送语音和其它实时流量的低带宽链路不适用。我们常使用协议分析仪来确定用户已有网络效率，检查网络上当我们常使用协议分析仪来确定用户已有网络效率，检查网络上当前帧的尺寸。协议分析仪可以输出一张表，显示各种尺寸的帧的流量。前帧的尺寸。协议分析仪可以输出一张表，显示各种尺寸的帧的流量。u大多数帧是大多数帧是6464字节的应答。字节的应答。uHTTPHTTP多数情况下使用多数情况下使用15001

38、500字节的数据包。字节的数据包。uWebWeb托管的用户如果一直使用传输将网页发送到托管的用户如果一直使用传输将网页发送到WebWeb上，就会有更多的上，就会有更多的15001500字节帧。字节帧。u小于最小帧长度（小于最小帧长度（64byte64byte）并且具有正常）并且具有正常FCSFCS的帧，即的帧，即RuntRunt帧，多由帧，多由网络产生了严重问题，如网卡故障、双工匹配等造成。网络产生了严重问题，如网卡故障、双工匹配等造成。NETWORK DESIGN 3-25 网络性能数据应该是双态、多态或者偏离均值。典型的帧网络性能数据应该是双态、多态或者偏离均值。典型的帧尺寸分布图通常呈两

39、个峰值，称为双模态分布，双峰分布尺寸分布图通常呈两个峰值，称为双模态分布，双峰分布(bimodal distribution)(bimodal distribution)，也称为驼峰分布，也称为驼峰分布(camel-back(camel-back distribution)distribution)。大量的帧分布在驼峰附近。但平均帧长的地方实。大量的帧分布在驼峰附近。但平均帧长的地方实际上没有多少数据包。际上没有多少数据包。如果网络性能数据是双模态、多模态或偏离均值，就应该如果网络性能数据是双模态、多模态或偏离均值，就应该记录与均值测量值的标准偏差。记录与均值测量值的标准偏差。分析帧尺寸不但能

40、了解网络效率，还能了解网络健康情况。分析帧尺寸不但能了解网络效率，还能了解网络健康情况。由于访问争用，冲突发生的概率与效率成正比。但如果利用率没由于访问争用，冲突发生的概率与效率成正比。但如果利用率没有增加，或只有几个节点在传输的情况下，冲突发生频繁，就可有增加，或只有几个节点在传输的情况下，冲突发生频繁，就可能是网络产生了严重的问题所致，能是网络产生了严重的问题所致，如网卡故障、双工不匹配等问如网卡故障、双工不匹配等问题造成题造成。NETWORK DESIGN 3-26 l分析响应时间分析响应时间为验证新网络设计性能是否达到要求，在网络设计实施前为验证新网络设计性能是否达到要求，在网络设计实

41、施前后，测量重要网段上设备之间的响应时间十分重要。可以用很多后，测量重要网段上设备之间的响应时间十分重要。可以用很多方法测量出响应时间。根据数据分析仪查看数据帧之间的时间总方法测量出响应时间。根据数据分析仪查看数据帧之间的时间总长，可以推断出数据链路层、传输层、应用层的大致响应时间。长，可以推断出数据链路层、传输层、应用层的大致响应时间。测量响应时间的常规方法是测量响应时间的常规方法是pingping数据包，并获得其往返时数据包，并获得其往返时间间(RTT)(RTT)，记录如下表：，记录如下表：表中节点指路由器、服务器、客户机、大型主机等。表中节点指路由器、服务器、客户机、大型主机等。响应时间

42、测量表响应时间测量表节点节点1节点节点2节点节点3节点节点4节点节点1节点节点2节点节点3节点节点4NETWORK DESIGN 3-27 l检查主要路由器、交换机、防火墙的状态检查主要路由器、交换机、防火墙的状态最后是检查网络上互联设备的状态。检查它们的忙碌程度（最后是检查网络上互联设备的状态。检查它们的忙碌程度（CPUCPU利利用率）、设备处理了多少数据包、丢弃了多少数据包以及缓存和队列的用率）、设备处理了多少数据包、丢弃了多少数据包以及缓存和队列的情况。情况。NETWORK DESIGN 3-28 网络健康调查表网络健康调查表l网络拓扑结构和物理基础结构均被良好记录。网络拓扑结构和物理基

43、础结构均被良好记录。l网络地址和名称已结构化方式分配并被良好记录。网络地址和名称已结构化方式分配并被良好记录。l网络连线以结构化方式安装，并做好了标记。网络连线以结构化方式安装，并做好了标记。l电信设施接线柜与末端点的网络连线总体上不超过电信设施接线柜与末端点的网络连线总体上不超过100100米。米。l网络是否满足当前用户需要。网络是否满足当前用户需要。l是否已经有共享以太网段饱和（是否已经有共享以太网段饱和（1010分钟平均利用率超过分钟平均利用率超过50%50%）l是否由是否由WANWAN链路饱和（链路饱和（1010分钟平均利用率超过分钟平均利用率超过70%70%）l每百万字数据中，是否每

44、百万字数据中，是否CRCCRC错是否超过一个。错是否超过一个。l每个网段上广播是否超过每个网段上广播是否超过20%20%。l没有任何路由器被超量使用（没有任何路由器被超量使用（5 5分钟分钟CPUCPU利用率超过利用率超过75%75%）。）。l平均来说，路由器丢失的分组不超过平均来说，路由器丢失的分组不超过1%1%。l客户机与主机响应不超过客户机与主机响应不超过100100毫秒。毫秒。NETWORK DESIGN 3-29 3.3 调查现有网络流量特征调查现有网络流量特征网络流量特征包括通信流量、流量负载和协议行为特征。通过对网络流量特征包括通信流量、流量负载和协议行为特征。通过对现有网络流量

45、特征的调查，有助于我们透彻分析现有网络的流量行为特现有网络流量特征的调查，有助于我们透彻分析现有网络的流量行为特点，帮助我们选择满足用户建网目标的合适的逻辑网络设计和物理网络点，帮助我们选择满足用户建网目标的合适的逻辑网络设计和物理网络设计的模型。设计的模型。我们从流量、负载、行为和服务质量等诸多角度来考察网络的流我们从流量、负载、行为和服务质量等诸多角度来考察网络的流量特征。包括：量特征。包括：u调查通信流量特征；调查通信流量特征；u调查流量负载特征；调查流量负载特征；u调查流量行为特征；调查流量行为特征；u调查服务质量需求特征。调查服务质量需求特征。NETWORK DESIGN 3-30

46、调查通信流量特征调查通信流量特征调查通信流量特征，主要关心流量的源和目的地，以及数据传输调查通信流量特征，主要关心流量的源和目的地，以及数据传输的对称性。在一些应用中，流量是双向的，而另一些应用中流量则是单的对称性。在一些应用中，流量是双向的，而另一些应用中流量则是单向的。大多数应用中，如向的。大多数应用中，如WebWeb应用、应用、C/SC/S数据库应用和广播应用等，流量数据库应用和广播应用等，流量是非对称的。而象网上聊天等应用，流量则是对称的。是非对称的。而象网上聊天等应用，流量则是对称的。l调查现有网络的主要流量和存储位置调查现有网络的主要流量和存储位置调查通信流量，首先调查现有应用的用

47、户组群和数据存储状况。调查通信流量，首先调查现有应用的用户组群和数据存储状况。现有网络应用的用户组群现有网络应用的用户组群用户组群名称用户组群名称组群规模组群规模组群的地理位置组群的地理位置组群应用的软件组群应用的软件NETWORK DESIGN 3-31 除此之外，还要还要调查主要数据的存储状况。存储位置除此之外，还要还要调查主要数据的存储状况。存储位置可以是一台服务器、一组服务器群，或者是网络分布式存储。可以是一台服务器、一组服务器群，或者是网络分布式存储。现有网络应用的数据存储现有网络应用的数据存储应用名称应用名称存储的位置存储的位置存储的管理组群存储的管理组群存储的应用组群存储的应用组

48、群NETWORK DESIGN 3-32 l调查现有网络的通信流量调查现有网络的通信流量一个通信实体可以是一台主机、一个网络或一个自治系统。一个通信实体可以是一台主机、一个网络或一个自治系统。通信流量具有的属性包括：传输方向、对称性、路由选择路径和通信流量具有的属性包括：传输方向、对称性、路由选择路径和选项、数据包数量、字节数量、通信双方地址。选项、数据包数量、字节数量、通信双方地址。弄清楚通信源与通信目的地之间每个独立的通信流量、流弄清楚通信源与通信目的地之间每个独立的通信流量、流量行为特征、以及是否允许端点为流量指定性能需求。这些调查量行为特征、以及是否允许端点为流量指定性能需求。这些调查

49、资料主要是帮助设计者在使用诸如边界网关协议的对等系统路由资料主要是帮助设计者在使用诸如边界网关协议的对等系统路由选择协议中确定哪台路由器作为对等路由器。同时还能帮助我们选择协议中确定哪台路由器作为对等路由器。同时还能帮助我们完成如下工作：完成如下工作：u了解现有网络行为特征；了解现有网络行为特征；u便于网络的扩展和开发；便于网络的扩展和开发；u严整网络服务质量；严整网络服务质量；u基于用户和应用分配网络资源。基于用户和应用分配网络资源。下面分别论述。下面分别论述。NETWORK DESIGN 3-33 能够表征网络通信流量特征值，莫过于实体之间每秒流通能够表征网络通信流量特征值，莫过于实体之间

50、每秒流通的字节量。我们可以用协议分析仪或网络管理系统记录下重要端的字节量。我们可以用协议分析仪或网络管理系统记录下重要端点之间的流量，并记录成册：点之间的流量，并记录成册：现有网络的通信流量（现有网络的通信流量（M bps）宿宿1宿宿2宿宿3宿宿4源源1源源2源源3源源4NETWORK DESIGN 3-34 l调查现有网络应用的流量特征调查现有网络应用的流量特征流量特征，除了流量大小外，还有方向性与对称性。方向流量特征，除了流量大小外，还有方向性与对称性。方向性刻画信息流量从哪里来，到哪里去；对称性刻画了流量是否是性刻画信息流量从哪里来，到哪里去；对称性刻画了流量是否是一个方向比另一个方向有