问答题
阅读以下关于网络性能评估和规划方面的技术说明,根据要求回答问题1~问题6。
{{B}}[说明]{{/B}}
某企业销售部和售后服务部的网络拓扑结构如图2-20所示。
问答题
在图2-20网络拓扑中,服务器A(Server A)的网络利用率性能可以接受吗?请用150字以内的文字简要说明理由。
【正确答案】
【答案解析】可以接受。因为服务器A连接在三层交换机上,其可接受的利用率为80%
[要点解析]
这是一道要求读者掌握交换式网络利用率性能分析的理解题,本题的解答思路如下。
①网络的性能会受到工作站、服务器接入等外界环境的影响因素。在评估一个网络方案的性能时,必须考虑表2-13中这些因素的影响。
{{B}}表2-13 影响网络性能的因素表{{/B}}
影响因素
说明
带宽(Bandwidth)
在给定的时间内能够传输的最大数据量,其基本单位为b/s
延迟时间(Latency)
一个数据包从信源到信宿所花费的时间,其基本单位为秒
吞吐量(Throughput)
在带宽和持续时间的作用下获得的数据传输率
容量(Capacity)
表示实际最大数据承载能力
线速率(WireSpeed)
说明在传输开始后,数据在缆线上传输的实际速率。常用Mb/s(兆比特每秒)来度量。线速率不是LAN所承受的实际容量或吞吐量
利用率(Utilization)
实际占用线缆的时间百分比,包括成功与不成功的帧传输量(冲突和错误)
抖动(Jitter)
表示网络上可变的时延
超时传输(Jabber)
表示由于故障的原因在网络上传输的随机连续数据流
瓶颈(Bottleneck)
由于网络某一部分传输缓慢而出现的时延,它影响了整个吞吐量
冲突(Collisions)
是指在一个共享的传输媒介中,由于发送方试图发送到的数据帧而使得数据帧未成功发送
有效率(Efficiency)
指一帧中实际包含的数据长度与整个帧长的百分比
帧速率(Frame Rate)
表示每秒发送的帧数。帧数率与帧长相关
②在共享Ethernet网络中计算吞吐量容量时,用户数和帧长两个变量是需要考虑的两个最重要的因素。其中,当LAN上用户越多,信道发生竞争越多,发生的冲突也就越多。只有两个节点的LAN,即交换式的连接,可以达到最大吞吐量。当帧长减小,Ethernet吞吐量将降低。相反地,帧长度越大更有利于降低信道竞争和冲突的机会。
③在一个标准的、共享的Ethernet网络中(使用HUB连接的网络),网络中的所有节点共享网络传输介质。随着更多的节点加入网络,网络会更加繁忙,媒介的可用性将减少,冲突发生更加频繁。网络性能随吞吐量的降低及时延的增加而降低。
④在一个交换式的网络中(使用交换机连接的网络),某个连接中只有两个节点,因此冲突很少发生,且由于传输介质未被两个以上的节点共享,吞吐量可以保持高的水平,即可以在80%的网络利用率下运行。
⑤在图2-20网络拓扑结构中,服务器A(Server A)连接在三层交换机(Switch1)上,其可接受的利用率为80%,因此对于服务器A运行在78%(<80%)的平均利用率的性能是可以接受的。
问答题
根据该企业网络的现状,请给出一种提升服务器A网络性能的简要方法。
【正确答案】
【答案解析】用一张1Gb/s的网卡代替Server A现有的网卡,并将其连接到Switch1某个1Gb/s的交换端口 [要点解析] 在图2-20网络拓扑结构中,服务器A(Server A)与三层交换机(Switch1)的连接传输速率为100Mb/s。根据题意可知,该工程技术部可在三层交换机(Switch1)上提供6个1Gb/s交换端口以及4张1Gb/s的网卡,因此可用一张1Gb/s的网卡代替服务器A现有的100Mb/s网卡,并使用6类非屏蔽双绞线将其连接到三层交换机(Switch1)某个1Gb/s的交换端口上,使得服务器A与三层交换机(Switch1)的连接传输速率提升为1Gb/s。
问答题
若要流媒体服务器(Server D)所提供的服务性能在可接受的范围内,则需要其所在的网络低于0.001s的延迟。假设销售部网络存在5%的冲突,平均帧长为8000bit,那么销售部网络的实际的数据吞吐量ADT是多少? (注:ADT=净利用率×帧的最大编码效率×线速率,表2-9给出了各种帧长度的开销比)
{{B}}表2-9 各种帧长度开销比表{{/B}}
帧长度(B)
用户数据长度(B)
开销比
64
1(加37B的填充数据)
98.7%
64
38(无填充)
50.0%
500
474
7.4%
1000
974
3.8%
1518
1492
2.5%
【正确答案】
【答案解析】销售部网络的实际的数据吞吐量(ADT)=净利用率×帧的最大编码效率×线速率=(45%-5%)×(1-3.8%)×100Mb/s=38.48Mb/s [要点解析] 这是一道要求读者掌握实际的数据吞吐量计算的分析理解题,本题的解答思路如下。 ①实际的数据吞吐量(Actual Data Throughput,ADT)表明网络承载的真正有用的数据量。可以根据这个数据来决定一个网络性能的优劣。 ②由于用户数据打包成数据帧时,增加了各种信息头,因此在计算实际的数据吞吐量时,则需减去用做开销的比特。 ③在数据传输过程中,实际还存在着传输失败的数据帧,因此在计算实际的数据吞吐量时,需要使用的计算公式是:净利用率=(网络利用率-冲突率)。 ④实际的数据吞吐量(ADT)的计算公式如下: ADT=净利用率×帧的最大编码效率×线速率 ⑤依题意知,销售部的网络平均利用率为45%,网络存在5%的冲突,因此销售部网络的净利用率=45%-5%=40%。 ⑥依题意知,销售部网络的平均帧长为8000bit=1000Byte。查表2-9可得,1000字节的帧开销比为 3.8%,则其编码效率=1-3.8%=96.2%。 ⑦从图2-20网络拓扑结构中可知,服务部的交换机(Switch3)的数据传输速率为100gb/s。因此,销售部网络的实际的数据吞吐量(ADT)=(45%-5%)×(1-3.8%)×100Mb/s=38.48Mb/s。
问答题
根据该企业网络的现状,请用250字以内的文字简要列举出提高销售部网络性能的改进方案。
【正确答案】
【答案解析】①用一张1Gb/s的网卡代替Server B现有的100Mb/s网卡,并将其连接到Switch1某个1Gb/s的交换端口上 ②增加两台100Mb/s的交换机,将它们各自连接到Switch1某个1Gb/s的交换端口上,且将这两个交换端口速率强制设置为100Mb/s ③将销售部的两个有限授权用户移至某个新增的100Mb/s交换机上 ④尽可能将销售部的工作站平均分配到各交换机上,使该部门网络的平均利用率低于 30% [要点解析] 提高销售部网络性能的改进方案如下。 ①可用一张1Gb/s的网卡代替服务器B(Server B)现有的100Mb/s网卡,并使用6类非屏蔽双绞线将其连接到三层交换机(Switch1)某个1Gb/s的交换端口上,使得服务器B与三层交换机(Switch1)的连接传输速率提升为1Gb/s。 ②增加两台100Mb/s的交换机,将它们各自连接到三层交换机(Switch1)某个1Gb/s的交换端口上 (并将这两个交换端口速率强制设置为100Mb/s)。将销售部的两个有限授权用户移至某个新增的100Mb/s交换机上。 ③尽可能将销售部的工作站平均分配到交换机(Switch2)和新增的两台100Mb/s交换机上,并尽量使该部门网络的平均利用率低于30%。
问答题
根据该企业网络的现状,如何提高服务部的网络性能?请用200字以内的文字简要列举出改进方案。
【正确答案】
【答案解析】①分别用1Gb/s的网卡代替Server C、Server D现有的100Mb/s网卡,并将新更换的网卡分别连接到Switch1某个1Gb/s的交换端口上 ②增加一台100 Mb/s的交换机,将它连接到Switch1某个1Gb/s的交换端口上(并将该交换端口速率强制设置为100Mb/s)。将服务部的:工作站尽可能平均分配到各交换机上 [要点解析] 提高服务部网络性能的改进方案如下。 ①可用一张1Gb/s的网卡代替服务器C(Server C)现有的100Mb/s网卡,并使用6类非屏蔽双绞线将其连接到三层交换机(Switch1)某个1Gb/s的交换端口上,使得服务器C与三层交换机(Switch1)的连接传输速率提升为1Gb/s。 ②同理,用一张1Gb/s的网卡代替服务器D(Server D)现有的网卡,并将其连接到Switch1某个1Gb/s的交换端口,使其与三层交换机(Switch1)的连接传输速率提升为1Gb/s。 ⑧增加一台100Mb/s的交换机,将它连接到三层交换机(Switch1)某个1Gb/s的交换端口上(并将该交换端口速率强制设置为100Mb/s)。将服务部的工作站尽可能平均分配给交换机(Switch3)和新增的交换机上。
问答题
该企业进行子网规划IP地址块为:192.168.10.0/24。在表2-10中其他部门的工作站数量为60台,请将该表中的(1)~(5)空缺处可分配的主机地址范围或子网掩码填写完整。
{{B}}表2-10 销售部、服务部子网可分配的主机地址和子网掩码表{{/B}}
部门
可分配的主机地址范围
子网掩码
销售部
192.168.10.65~{{U}} (1) {{/U}}
{{U}}(2) {{/U}}
服务部
{{U}}(3) {{/U}}~{{U}} (4) {{/U}}
255.255.255.224
其他部门
{{U}}(5) {{/U}}~192.168.10.190
255.255.255.192
【正确答案】
【答案解析】94 (2)255.255.255.224
(3)192.168.10.97 (4)192.168.10.126
(5)192.168.10.129
[要点解析]
这是一道要求读者掌握变长子网掩码(VLSM)进行网络规划设计的分析理解题,本题的解答思路如下。
①由图2-20网络拓扑结构可知,该企业销售部网络的主机数(Clientl-Client22)共有22台,服务部网络的主机数(Client23-Client43)共有21台。由于24-2=14<21<22<25-2=30<60<26-2=62,其中,“-2”表示保留全0的IP地址(被保留标志子网本身)和全1的IP地址(被保留用做该子网的广播地址),因此对已给出的C类地址块192.168.10.0/24进行子网化时,对于“销售部”和“服务部”这两个子网所用的主机地址位至少需要5位:对于“其他部门”所用的主机地址位至少需要6位。
②试题中192.168.10.0/24的“/24”表示子网掩码为24位掩码的255.255.255.0。由于试题中有“销售部”、“服务部”、“其他部门”等子网,因此至少需将掩码扩展2位(共26位,即255.255.255.192),以产生22=4个子网(子网号分别为00、01、10、11)。因为子网号全0、全1的子网被保留,于是还剩下2个子网可供分配。在“192.168.10.0/24”地址中用于表示主机部分的位数剩余6位(二进制数最右边的6个比特位),由于26=64,因此每个子网中独立的主机地址有64个,其中全0的地址被保留标志子网本身,全1的地址被保留用做该子网的广播地址,这样剩余的62个可分配的IP地址能够满足该企业其他部门60台主机的IP地址分配要求。而另一个子网地址可按同样的分析思路再次划分,以分配给销售部、服务部。
③其他部门可分配的主机地址范围求解过程见表2-14。
{{B}}表2-14 其他部门可分配的主机地址范围分析表{{/B}}
步骤
项目
数值
已知的子网掩码
255.255.255.192
该子网掩码转化为二进制数形式
11111111.11111111.11111111.11000000
已知的IP地址
192.168.10.190
该IP地址转化为二进制数形式
11000000.10101000.00001010.10111110
将以上两个二进制数进行AND运算
11000000.10101000.00001010.10000000
得到网段地址
192.168.10.128/26
该子网中独立的主机地址范围
192.168.10.128~192.168.10.191
子网中可分配的主机地址范围
192.168.10.129~192.168.10.190
④由以上分析可知,其他部门使用的子网号为“10”,可分配的主机地址范围为192.168.10.129~192.168.10.190;又由于该其他部门有60台主机,需要使用的主机位为6位(25=32<60<26=64),因此(5)空缺处需填入“192.168.10.129”。 ⑤由于其他部门的网段地址为192.168.10.128,因此销售部、服务部的子网只能在网段地址为 192.168.10.64的子网中再进行划分,即对于子网掩码为255.255.255.192的另一个可用的子网号为“01”,销售部、服务部的子网掩码需要在255.255.255.192基础上扩展一位,也就是说,销售部、服务部需要使用的子网号为“010”和“011”。 ⑥由试题中已给出的服务部的子网掩码“255.255.255.224”可知,该掩码将掩码扩展了3位,每一个子网可供分配的主机数为28-3-2=30台,可满足销售部的22台主机、服务部的21台主机的要求。由此可推理出(2)空缺处所填写的内容是“255.255.255.224”。 ⑦销售部可分配的主机地址范围求解过程见表2-15。

表2-15 销售部可分配的主机地址范围分析表

步骤
项目
数值
推理得到的子网掩码
255.255.255.224
该子网掩码转化为二进制数形式
11111111.11111111.11111111.11100000
已知的IP地址
192.168.10.65
该IP地址转化为二进制数形式
11000000.10101000.00001010.01000001
将以上2个二进制数进行AND运算
11000000.10101000.00001010.01000000
得到网段地址
192.168.10.64/27
该子网中独立的主机地址范围
192.168.10.64~192.168.10.95
子网中可分配的主机地址范围
192.168.10.65~192.168.10.94
⑧由以上分析可知,销售部使用的子网号为“010”,可分配的主机地址范围为192.168.10.65~ 192.168.10.94,因此(1)空缺处应填入的内容是“192.168.10.94”。同时,可推出服务部可使用的子网号为“011” ⑨服务部可分配的主机地址范围求解过程见表2-16。

表2-16 服务部可分配的主机地址范围分析表

步骤
项目
数值
服务部所处的VPN网段地址
192.168.10.0/24
该IP地址转化为二进制数形式
11000000.10101000.00001010.00000000
已知服务部的子网掩码
255.255.255.224
该子网掩码转化为二进制数形式
11111111.11111111.11111111.11100000
服务部可使用的子网号
011
服务部的二进制网段地址
11000000.10101000.00001010.01100000
服务部的十进制网段地址
192.168.10.96/27
该子网中独立的主机地址范围
192.168.10.96~192.168.10.127
子网中可分配的主机地址范围
192.168.10.97~192.168.10.126
⑩由以上分析可知,服务部使用的子网号为“011”,可分配的主机地址范围为192.168.10.97~ 192.168.10.126,因此(3)空缺处应填入的内容是“192.168.10.97”,(4)空缺处应填入的内容是“192.168.10.126”。