问答题
阅读以下关于网络性能评估方面的技术说明,根据要求回答问题。
[说明]
某企业销售部和售后服务部的网络拓扑结构如图所示。
问答题
在和图网络拓扑中,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】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70%
【答案解析】这是一道要求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中这些因素的影响。
{{B}}表2 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(Wire Speed) |
说明在传输开始后,数据在缆线上传输的实际速率。常用Mbps(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,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;只有两个结点的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;相反的,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),网络中的所有结点共享网络传输介质。随着更多的结点加入网络,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结点,因此冲突很少发生,且由于传输介质未被两个以上的结点共享,吞吐量可以保持高的水平,即可以在70%的网络利用率下运行。
⑤在上图网络拓扑结构中,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70%,因此对于服务器A运行在68%(<70%)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】用一张1Gbps的网卡代替ServerA现有的网卡,并将其连接到Switch1某个1Gbps的交换端口上
【答案解析】在上图网络拓扑结构中,服务器A(Server A)与三层交换机(Switch1)的连接传输速率为100Mbps。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1Gbps交换端口及4张1Gbps的网卡,因此可用一张1Gbps的网卡代替服务器A现有的100Mbps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1Gbps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1Gbps。
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。假设服务部网络存在5%的冲突,平均帧长为8000bit,那么对于流媒体这一业务应用,服务部网段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1给出了各种帧长度的开销比)
{{B}}表1 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】服务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=(65%-5%)×(1-3.8%)×100Mbps=57.72Mbps
【答案解析】这是一道要求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,需减去用做开销的数据。
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,服务部的网络平均利用率为65%,网络存在5%的冲突,因此服务部网络的净利用率=65%-5%=60%。
⑥依题意知,服务部网络的平均帧长为8000bit1000Byte。查表2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从上图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100Mbps。因此,对于流媒体这一业务应用,服务部网络的实际的数据吞吐量(ADT)=(65%-5%)×(1-3.8%)×100Mbps=57.72Mbps。
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】①用一张1Gbps的网卡代替Server B现有的100Mbps网卡,并将其连接到Switch1某个1Gbps的交换端口上。
②增加两台100Mbps的交换机,将它们各自连接到Switch1某个1Gbps的交换端口上,且将这两个交换端口速率强制设置为100Mbps。
③将销售部的两个有限授权用户移至某个新增的100Mbps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%
【答案解析】提高销售部网络性能的改进方案如下。
①可用一张1Gbps的网卡代替服务器B(Server B)现有的100Mbps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1Gbps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1Gbps。
②增加两台100Mbps的交换机,将它们各自连接到三层交换机(Switch1)某个1Gbps的交换端口上(并将这两个交换端口速率强制设置为100Mbps)。将销售部的两个有限授权用户移至某个新增的100Mbps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100Mbps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
该企业网经过升级改造之后,规划师郭工在100Mbps速率的销售部网段中,使用RMONv2 Monitor监测到该以太网段150秒内共传输了1200000个分组、8100000000字节,请计算销售部网段在该时段内的平均子网利用率(要求给出求解的公式)。
【正确答案】[*]
【答案解析】设计本问题的目的是加深读者对RMON子网利用率计算的理解。本题的解答思路如下。
RMON(Remote Network Monitoring,远端网络监控)规范是由简单网络管理协议(SNMP)的管理信息库(MIB)扩展而来。在RMON中,网络监视数据包含了一组统计数据和性能指标,它们在不同的监视器(也称为探测器)和控制台系统之间相互交换。结果数据可用来监控网络利用率,以用于网络规划、性能优化和协助网络错误诊断。
目前,RMON有RMONv1和RMONv2两种版本。RMONv1在目前使用较为广泛的网络硬件中都能发现,它定义了9个MIB组服务于基本网络监控;RMONv2是RMON的扩展,专注于MAC层以上更高的流量层,它主要强调IP流量和应用程序层流量。RMONv2允许网络管理应用程序监控所有网络层的信息包。
RMON MIB的历史组存储的是以固定时间间隔(Interval)取样所获得的子网统计数据,从而可以做一些与时间有关的数据分析。例如,可以计算某个以太网段的子网利用率(Utilization)。其计算公式如下。
[*]
其中,Packets为所捕获的分组数,Octets为所捕获的字节数,R为该以太网段的数据传输速率。以太网的帧间隔为12B(即96b),帧前导码字段为8B(即64b),因此每个帧有(12+8)×8的开销。
依题意,R=100Mbps=100×106bps,Packets=1200000,Octets=8100000000B,Interval=150s,因此销售部网段在该时段内的平均子网利用率为4.3328%,具体计算过程如下。
[*]
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】①分别用1Gbps的网卡代替Server C、Server D现有的100Mbps网卡,并将新更换的网卡分别连接到Switch1某个1Gbps的交换端口上。
②增加一台100Mbps的交换机,将它连接到Switch1某个1Gbps的交换端口上(并将该交换端口速率强制设置为100Mbps)。将服务部的工作站尽可能平均分配到各交换机上
【答案解析】提高服务部网络性能的改进方案如下。
①可用一张1Gbps的网卡代替服务器C(Server C)现有的100Mbps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1Gbps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1Gbps。
②同理,用一张1Gbps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1Gbps的交换端口,使其与三层交换机(Switch1)的连接传输速率提升为1Gbps。
③增加一台100Mbps的交换机,将它连接到三层交换机(Switch1)某个1Gbps的交换端口上(并将该交换端口速率强制设置为100Mbps)。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。