【答案解析】交换机Switch4的最小吞吐率应大于45.90Mbps
边界路由器Router3的最小吞吐率应大于271.66Mbps Router3～Switch4之间上行链路带宽应大于127.62Mbps，下行链路带宽应大于144.04Mbps
[要点解析] 在网络工程的规划与设计过程中，通信规范分析处于第二个阶段，通过分析网络通信流量和通信模式，发现可能导致网络运行瓶颈的关键技术点，从而在设计工作时避免这种情况的发生。通过对通信流量的大小和通信模式的估测和分析，为逻辑设计阶段提供了重要的设计依据。由于网络的复杂性，通信规范分析的成果必然允许存在一定误差，但是这些成果依然可以为设计工作带来很大的便利，以避免设计工作的盲目性。
通常，通信流量分析是从对本地网段上和通过网络骨干某个特定部分的通信流量进行估算开始，可采用如下步骤：
①把网络分成易管理的网段。
②确定个人用户和网段应用的通信流量。
③确定本地和远程网段上的通信流量。
④对每个网段重复步骤①～③。
⑤分析基于各网段信息的广域网和网络骨干的通信流量。
⑥形成通信流量分析报告。本试题的题干描述内容已完成了以上步骤中的①和②两步的工作。第③步的重要任务是，明确存在于本网段内部的通信流量的大小，用于访问其他网段的通信流量的大小。
可根据表2-8计算出应用需要传递信息的速率，其基本计算公式为：应用总信息传输速率=平均事务量大小×每字节位数×每个会话事务数×平均用户数/平均会话长度。据此，表2-8中各服务应用的计算结果如下。
● 办公自动化(OA)系统：0.03×8×6×360/60=8.64Mbps。
● 生产管理系统：0.05×8×8×270/60=14.4Mbps。
● 文件共享服务：60×8×1×150/(10×60)=120Mbps。
● 电子邮件服务：1.5×8×2×210/60=84Mbps。
● 视频监控：210×9×1×18/(0.5×60×60)=16.8Mbps。
● 内部交流：0.09×8×6×480/60=34.56Mbps。
客户机/服务器(C/S)通信模式是指在网络中存在一个服务器和多个客户机，由服务器负责进行应用计算、客户机进行用户交互的通信模式。在该通信模式中，信息流量以双向非对称的方式流动，因此可以分解成客户机至服务器和服务器至客户机两个信息流向，在不同的应用中，这两个流向的通信流量是不同的，因此要分开进行计算。
在电子邮件服务中，客户端借助于SMTP完成向邮件服务器发送大数据量的电子邮件，也可以通过 POP3协议从邮件服务器上获取大数据量的电子邮件；在文件传输(或文件共享)服务中，客户端既可以借助于FTP协议向文件服务器上传文件，也可以借助于同样的协议下载文件。因此这两类应用服务属于双向流量大类型，在网段流量分布上应用的总流量在两个方向上各占50%。
在浏览器/服务器(B/S)通信模式中，存在应用服务器和多个客户机之间的通信及应用服务器和数据库服务器之间的通信。可以将应用服务器与客户机之间的通信看成是一个典型的C/S通信模式，而将应用服务器与数据库服务器之间的通信看成是一个只有一台客户机(应用服务器被看成客户机)的C/S通信模式。通常，应用服务器与客户机之间的通信模式属于“服务器至客户机流量大”的类型；而应用服务器与数据库之间的通信模式属于“双向流量大”的类型。因此，对于属于B/S模式的办公自动化系统、生产管理系统，在估算通信流量时客户机至应用服务器按20%进行估算，应用服务器至客户机按80%进行估算。
内部交流主要发生在本网段内部，不产生外部流量。视频监控所产生的流量主要是根据用户在网段比例进行相关计算。在图2-18网络拓扑结构中，网段2～网段4均为普通的工作网段，且这3个工作网段基本是类似网段，用户在这3个网段的分布基本一致，因此网段3所承担的各应用的比例都是1/3，各应用的信息传递速率是总速率的1/3。因此，对于视频监控这一应用服务，本网段内部用户数量为总用户的1/3，而其他网段则占2/3。
基于以上分析，各种应用服务在网段3中的通信流量分布情况如表2-11所示。
{{B}}表2-11 网段3应用流量分布表{{/B}}

应用名称	通信模式	通信流	网段分布	源网段	目的网段	估算流量/Mbps
OA系统	B/S	①C→S	流出本网段	3	1	8.64×20％=1.728
		②S→C	流入本网段	1	3	8.64×80％=6.912
生产管理系统	B/S	①C→S	流出本网段	3	1	14.4×20％=2.88
		②S→C	流入本网段	1	3	14.4×80％=11.52
文件共享服务	C/S	①C→S	流出本网段	3	1	120×50％=60
		②S→C	流入本网段	1	3	120×50％=60
电子邮件服务	C/S	①C→S	流出本网段	3	1	84×50％=42
		②S→C	流入本网段	1	3	84×50％=42
视频监控	P2P	P2P流	流出本网段	3	2、4	16.8×66.7％=11.2
		P2P流	网段内部	3	3	16.8×33.3％=5.6
内部交流	P2P	P2P流	网段内部	3	3	34.56×100％=34.56

由于以太网的最小帧长为64B，其中有效负载为56B，因此可以根据这种极端情况计算出所需要的最大网络流量。基于表2-11分析结果，网段3总流量分布如表2-12所示。
　　　　　　　　　　　　　　　　{{B}}表2-12 网段3总流量分布表{{/B}}

流量分布	源网段	目的网段	应用总流量/Mbps	网络总流量/Mbps
访问网段1的服务器	3	1	1.728+2.88+60+42=106.068	106.068×64/56≈121.22
服务器反馈	1	3	6.912+11.52+60+42=120.432	120.432×64/56≈137.64
本网段内部	3	3	5.6+34.56=40.16	40.16×64/56≈45.90
外部P2P	3	2、4	11.2	11.2×64/56=12.8

由表2-12可知，网段3内部的网络设备(如交换机Switch4)必须提供45.90Mbps的内部网络吞吐率，而网段3和网段1之间的往返流量分别为121.22Mbps和137.64Mbps，由网段3访问其他网段的双向流量为12.8Mbps。因此，网段3中内部交换机Switch4的最小吞吐率必须大于45.90Mbps；边界路由器Router3的最小吞吐率必须大于121.22+137.64+12.8=271.66Mbps。Router3至Switch4之间的上行链路带宽应大于 121.22+12.8/2=127.62Mbps，下行链路带宽应大于137.64+12.8/2=144.04Mbps的传输速率，则在网络链路设计时可以采用千兆位以太线路并将线路的双向传输速率都限制在200Mbps以内。

【答案解析】Router1的最小吞吐率应大于814.98Mbps Router1～Router3之间的下行链路带宽应大于144.04Mbps，上行链路带宽应大于127.62Mbps Router1～Switch1之间上行链路带宽应大于363.66Mbps，下行链路带宽应大于 412.92Mbps [要点解析] 由于图2-18网络拓扑结构比较简单，路由也不存在太多的灵活性，因此对网段之间的分析也比较简单。由于网段2～网段4的用户情况比较一致，用户数量也基本相同，因此网段2和网段4所产生的总流量分布类同于网段3的情况。 对于网段1，骨干路由器Router1至其他网段接入路由器(如Router3)下行链路带宽应大于144.04Mbps，上行链路带宽应大于127.62Mbps。 Router1的最小吞吐率应大于3个接入路由器吞吐量的总和，即271.66×3=814.98Mbps。 由于Router1至网段1的连接主要是承担各网段至网段1的流量，外部P2P流量不需要经过该连接，则Router1连接至网段1的Switch1(或Switch2)的上行链路带宽应大于121.22×3=363.66Mbps，下行链路带宽应大于137.64×3=412.92Mbps。可见，Router1至Switch1、Router1至Switch2的链路必须采用千兆位以太网链路，可将该链路的双向传输速率都限制在500Mbps以内。 网段1主要存放网络中的各种类型的服务器，而所有的服务器都要满足应用的数据吞吐量需要，根据问题1要点解析中所计算的各应用吞吐量需求情况，除了文件共享服务器为120Mbps之外，其他的都在100Mbps以内，因此网段1的Switch1和Switch2可选用普通的千兆位交换机，即可满足应用的通信需求。

【答案解析】通信规范说明书描述的是当前网络正在做什么，它包含了估测或实测的网络通信容量，以及大量的统计表格，记录着准确的归纳、分析现存网络得到的结果，并结合需求说明书提出网络设计建议方案通信规范说明书主要由执行情况概述、分析阶段概述、分析数据总结、设计目标建议、申请批准部分、修改注释部分等组成。其中，执行情况概述部分应包含对项目的简单概述、设计过程中各个阶段的清单、项目各个阶段的状态等内容；分析数据总结部分应包含逻辑网络图、通信流量估测、基准测量结果、CPU利用率统计结果等内容 [要点解析] 通信规范说明书是通信规范分析阶段的主要产物。它与需求说明书两者合起来为逻辑网络设计阶段提供了两个基本的输入文档资料。需求说明书描述的是新网络在将来要做什么，而通信规范说明书描述的是当前网络正在做什么。 通信规范说明书包含了估测的或实测的网络通信容量及大量的统计表格，记录着准确的归纳、分析现存网络得到的结果，并根据该结果和需求说明书提出网络设计建议方案，它由以下几个主要内容组成。 ①执行情况概述：为了让网络管理人员清楚地了解进程的核心部分，此部分应该包含对项目的简单概述、设计过程中各个阶段的清单、项目各个阶段的状态(包括已完成的阶段和现在正进行的阶段)。 ②分析阶段概述：本阶段主要描述如何收集信息和收集信息的时间，对于产生的信息，需要明确信息产生的方式，明确是估测信息还是实测信息。由于该文档是针对网络设计人员和网络管理员编写的，因此使用的语言应该是非专业人员能理解的描述性语言。 ③分析数据总结：数据总结是通信规范说明书的核心。为准确展示当前网络的功能图，通信规范说明书应包括逻辑网络图、通信流量估测(当前的和将来的)、基准测量结果和CPU利用率统计结果。 ④设计目标建议：网络设计目标描述了新的网络设计应该达到的目标，以及为什么要达到这样的目标。换言之，为使新的网络满足需求分析，应在设计目标中说明哪些是必须被纠正的问题，哪些是必须添加的新功能。 ⑤申请批准部分：在逻辑设计阶段之前，通信规范说明书必须已经通过了经理或核心成员组的批准和签字。该说明书的批准意味着管理部门认为通信规范说明书是真实的，同意逻辑设计列出的各项目标。在设计通信规范说明书时，注意提供一个可供每位经理和网络设计组组长签名的地方。 ⑥修改注释部分：由于通信规范说明书是基于现有网络这一客观事实或者是对高可靠性的估测，因此管理部门对这些数据不可能有太大的争议。但是，在所有重要负责人完全达成一致之前，可能需要修改一些地方。与处理需求说明书一样，不能通过修改数据或实验结果来满足新的设计目标。如果要修改或添加某个目标时，应该加上注释，解释为什么要修改或添加这个目标。