问答题
[说明]
阅读下列有关企业发展和企业网络建设的说明,回答下列问题。
某企业最初只有一个办公地点,所有人员都集中在一个相对较小的封闭空间进行工作。由于是小型企业,社会影响不大,所以对安全性要求不高,主要目标是以最小的代价(费用)实现连网和访问互联网(Internet),企业内部无对外提供的任何互联网服务。后来,随着企业不断发展,其网络建设也不断升级更新。(注:以下问题均不考虑无线网络技术)
问答题
假定初期员工不超过50人,所有员工工作在同一楼层的不同房间,对互联网的访问带宽需求小于2Mbps,且主要为进入企业内部的流量。
针对该企业网络建设,请从下面几个方面简要说明网络设计内容及依据:(1)网络结构:(2)物理层技术选择;(3)局域网技术选择;(4)广域网技术选择;(5)网络地址规划。
【正确答案】本题涉及局域网网络规划方面的内容。
(1)因为网络规模较小,所以采用单核心局域网结构。配置一个核心二层或三层交换机,每个房间配备接入交换机。这种结构便于扩展和升级。
(2)物理层技术选择:通信介质选择双绞线UTPcat5;网卡选择10/100Mbps网卡。
(3)局域网技术选择:10/100/1000Mbps以太网技术。技术成熟,性价比最高,应用最广泛。
(4)广域网技术选择:由于初期无须对外提供互联网服务,入流量大于出流量,最佳接入技术是申请电信运营商的ADSL接入Internet。
(5)地址规划:目前不需要公网地址。采用私网地址即可。考虑初期人数最多50人,使用一个C类地址即可。如果每个房间需要隔离,可以使用VLAN并划分IP子网。
【答案解析】从需求看,企业初期网络规模小,地理位置集中。可选择单核心结构的局域网结构。随着企业规模的扩大,可以升级为双核心结构或层次结构。从逻辑网设计原则看,局域网技术选择以太网技术。
以太网技术有以下几种。
(1)10Mbps以太网技术:具体连网可选择10Base-T全双工、半双工交换式连接以及共享式连接。
(2)100Mbps以太网技术:100Base-Tx全双工、半双工交换式及共享式连接,100Base-Fx全双工、半双工交换式及共享式连接。
(3)1000Base-FX以太网技术。1000Mbps以太网简称GE,它是目前建设高速LAN的主要技术之一,千兆位以太网标准出现之前,局域网主干采用FDDI或ATM技术。FDDI是基于光纤的100Mbps局域网技术,是一个很成熟的技术,但价格相对较高。ATM可以提供155Mbps的速度,但技术复杂,设备价格高,维护管理复杂。100Mbps以太网技术用于组建局域网,其性能和速率均显不足。
目前IEEE对于千兆位以太网有两个标准,分别是基于光纤(单模或多模)和铜缆的全双工链路标准1000Base-X(IEEE 802.3Z)和基于非屏蔽双绞线的半双工链路标准1000Base-T(IEEE 802.3AB)。
1000Base-SX:只支持多模光纤,可以采用直径为62.5μm或50μm的多模光纤,工作波长范围为770~860nm,传输距离为220~550m。
1000Base-LX可支持多种光纤。
(1)多模光纤。1000Base-LX可以采用直径为62.5μm的多模光纤,工作波长范围为1270~1355nm,传输距离为550m。
(2)单模光纤。1000Base-LX可以支持直径为9μm或10μm的单模光纤,工作波长范围为1270~1355nm,传输距离为5km左右。
1000Base-CX可以采用150Ω平衡屏蔽双绞线(STP),传输距离为25m。
IEEE 802.AB具有下列千兆位以太网标准:
1000Base-T采用5类非屏蔽双绞线(UTP),传输距离为100m。
以太网连网的主要设备有交换机。
近年来,接入网的宽带化、数字化和业务综合化成为接入网发展的主要技术趋势。为了提高接入网的接入带宽和改善接入网的传输性能,世界上各电信设备制造厂商已经研究并开发了利用各种传输媒质和先进数字信号处理技术的多种高速接入技术。总的来看,这些宽带接入技术可以分为有线接入和无线接入。随着无线技术的发展,宽带无线接入技术已经成为一种新的不可忽视的宽带接入发展趋势。对有线接入技术而言,根据传输媒质的不同,宽带有线接入技术可以分为铜线接入技术和光纤接入技术两大类。
在传统的线路基础设施中,各地已经铺设了大量的铜线,并且引入到千家万户。为了继续发挥铜缆的作用,尽可能地向用户提供宽带和高速业务,已经出现了利用铜缆来提供高传输速率的新技术。目前,研究比较集中、竞争性较强的两个铜缆新技术是xDSL和电缆调制解调器(Cable Modem)。
(1)xDSL技术。xDSL技术按上行和下行的速率是否相同可分为速率对称型和速率非对称型两种。速率对称型的xDSL有IDSL、HDSL、SDSL(Single line DSL)、HDSL2等多种形式,HDSL采用两对双绞铜线实现双向速率对称通信。SDSL的功能与HDSL相同,但仅用一对铜线即可提供速率对称型通信。IDSL(ISDN DSL)提供128Kbps双向速率对称型通信业务。非对称型的xDSL有ADSL(Asynametric DSL)、Glite ADSL。另外,VDSL(Very high bit rate DSL)技术能够同时提供对称型与非对称型业务,目前,厂家宣布已经制造出在1km距离内能达到双向11Mbps速率的VDSL设备。
ADSL是一种很有希望的宽带接入技术,但是在提供ADSL业务时,应注意包括用户引入线和局内线等在内的各种影响ADSL传输性能的因素。
(2)Cable Modem技术。Cable Modem是一种通过CATV网络实现高速数据接入的新技术设备,它可接收10~30Mbps的下行数据。在国际上,是从1995年开始研制试验CableModem,到目前已形成成熟的产品和技术。由于其具有很高的传输速率,不占用电话线路;并且它所需要的CATlV网的覆盖面积广、费用低廉,因此,已成为一种极具竞争力的宽带接入技术。
Cable Modem的下行信道采用了QAM调制方式,而在上行信道上,为了更好地抑制噪声干扰,通常采用抗干扰性能较好的QPSK或者S-CDMA调制技术。另外,为了更进一步改善传输性能,Cable Modem还采用了交织技术和前向纠错技术。
虽然Cable Modem与HFC配合,是将CATV网改造成为视频、数据混合通信网的一种可能选择,但HFC采用副载波频分复用方式,必须进行数/模转换才能传输,所以传输质量将受到影响。第二,因为传统的同轴电缆网是单向分配式网络,为了能够进行双向数据传输,必须对这个网络进行双向改造。第三,Cable Modem容易受到噪声干扰,特别是上行信道易受噪声“漏斗”效应的影响及由于频带窄而引起信号间的串扰。在HFC网络中,上行信道采用5~42MHz的频带,虽然这一频带具有良好的衰减特性,但是因为其他服务也采用这一频带,所以引入噪声成了一个严重的问题,并且这个噪声将逐步积累,严重地影响Cable Modem的传输性能。Cable Modem的另一个问题是,其总的带宽由所有用户共享,当同时使用的用户的数目增加时,则每一个用户所能够获得的带宽就减小。
利用光纤作为传输媒质的宽带接入网一般可以分为宽带无源光网络(APON)、宽带有源光网络和光纤/同轴电缆混合网(HFC)。
(1)宽带无源光网络(APON)。APON是在无源光网络中采用ATM传送技术,利用SDH帧结构传送各种宽带和窄带业务的信元,业务结点接口采用STM-N接口。
由于ATM具有统计复用功能,故可以在APON中对宽带业务进行集中传输。这种系统所要求的总比特率取决于网络中业务传递的统计分布,比特率的利用率较高。
在无源光网络中,OLT到ONU的下行信号的传输过程较为简单,一般在OLT将需要发送到各ONU的信息采用时分复用的方式组成复帧送到馈线光纤,通过无源光分路器以广播的方式发送到每一个ONU,ONU收到下行复帧信号后分别取出属于自己的那一部分信息。目前APON系统在上行信道中采用时分多址的接入方式,它对光性能方面的要求不高,但它要求更复杂的电子设备,如要求复杂的同步定时、测距和延时控制技术,以避免上行信息分组产生碰撞。
(2)宽带有源光网络。宽带有源光网络采用ATM传送技术,利用SDH帧结构在光纤传输环上传送各种宽带和窄带业务的信元,业务结点接口采用STM-N接口。
虽然SDH传输技术正在广泛地应用于核心级网络中,但是因为它采用时分复用的机制,具有带宽的颗粒度太大,带宽分配不灵活,不适合于接入网中用户数量多、带宽需求不确定等特点,所以SDH技术在接入网中的应用受到一定的限制。利用ATM技术来传送这些业务时,就能够根据所需要的服务质量(QoS)级别和需要传输的实际业务量来按需分配带宽。
宽带有源光网络是在SDH环形网络结构上传输ATM信元,因而具有环形网络结构的自愈功能。同时,在传输环上还可以对不同用户的业务进行合并,再连接到ATM交换机上,所以可以占用很少的ATM交换机端口,从而能够以较小的交换机端口数目支持大量的用户。
另外,ATM信元在SDH环网中传输,其带宽由环网上的所有结点单元所共享。其部分信元可以被预留给某些对实时性要求高的业务,其他信元可以根据环网上各结点业务量的动态变化和根据各用户的业务类别被动态地分配到各结点和各用户,所以它既能够很好地适应Qos要求高的业务,也能够很好地适应突发业务的传输。
(3)混合光纤/同轴电缆网(HFC)。混合光纤同轴网的概念最初是由Bellcore提出的。它的基本特征是在目前有线电视网的基础上,以模拟传输方式综合接入多种业务信息,可用于解决CATV、电话、数据等业务的综合接入问题。HFC主干系统使用光纤,采取频分复用方式传输多种信息;配线部分使用树状拓扑结构的同轴电缆系统,传输和分配用户信息。
HFC采用副载波频分复用方式,各种图像、数据和语音信号通过调制解调器同时在同轴电缆上传输。典型地,低频端的5~42MHz频带安排为上行通道,即所谓的回传通道。50~1000MHz均用于下行信道。其中,50~550MHz频段用来传输现有的模拟CATV信号,每一通路的带宽为6~8MHz,因而,总共可传输各种不同制式的电视信号60~80路。550~750MHz频段允许用来传输附加的模拟CATV信号、数字CATV信号或者数据信号。
从技术发展的角度看,虽然光纤接入是宽带接入网最终的发展方向,但在目前已经铺设了大量铜缆的情形下,仍然需要充分利用现有的铜缆资源,改造现有的铜缆接入网。以ADSL为代表的xDSL数字用户线接入技术是一种重要的改造手段;HFC系统和非对称Cable Modem则是改造现有CATV网的技术方案。在发展光纤接入的条件还不成熟的地区和城市,可以选择xDSL、以太网技术或者Cable Modem等接入技术来开展宽带化的、综合化的、数字化的业务,并逐步过渡到光纤接入,再过渡到以宽带光纤接入为主、无线接入为辅的宽带接入。
问答题
假定企业发展为中等规模,人数不超过1000人,所有员工在同一城市的不同地域工作。企业目前分为一个总部和3个分部(分布范围都不超过2km),总部人数不超过400人,分部人数不超过200人。企业与互联网采用统一对外接口,带宽需求规模为100Mbps以内,且流入数据量和流出数据量基本均衡;企业总部和分部之间的数据流量小于1000Mbps。由于企业规模较大,对网络的依赖度大大增加,要求分部到总部和总部至互联网出口有备份,以增加网络的健壮性和可用性。
请从下面3个方面简要给出总部/分部网络和企业整体网络的结构和设计要点:
(1)网络结构;(2)物理层和局域网技术选择;(3)接入互联网技术选择。
【正确答案】(1)网络结构设计:总部局域网和分部局域网可以采用双核心局域网结构。企业整体网络采用分层局域网结构,配备双核心路由器对外与互联网相连,对内与分部局域网的双核心交换机或路由器相连。
(2)物理层和局域网技术选择:总部局域网和分部局域网采用10/100/1000Mbps以太网技术,通信介质可使用UTPcat5或多模光纤;总部局域网和分部局域网之间互联采用1000Base-LX以太网技术,通信介质使用单模光纤。
(3)接入互联网技术选择:最佳方式为100Mbps以太网接入,其他可选方式有1000Mbps以太网接入以及光纤接入(EPON)。
【答案解析】本问题主要考查网络扩展问题。现在企业分为4个部分,对应4个局域网;从整体网络结构上看,可以选择的是:双核心局域网结构和层次局域网结构。针对企业整体网络结构,1000人的企业应该属于中、大型企业,企业整体网络结构优先选择层次局域网结构(骨干层:双核心路由器,提供与公共Internet的双链路连接;汇聚层:分部的双核心路由器;接入层:分部的接入交换机);企业分部(或总部)内的局域网,从可靠性要求上看,应选择双核心局域网结构(对应层次结构的汇聚层和接入层,汇聚层选择双核心)。
可靠性除考虑可靠的网络结构外,企业骨干层设备之间、局域网骨干设备之间及骨干设备和局域网骨干设备之间应考虑采用GE光纤连接(如使用新的光收发器,最远可达70km,满足地理覆盖分布要求)。
分部和总部的局域网接入交换机仍采用10/100Mbps自适应5类UTP连接。
Internet接入技术可选择双100Mbps光纤局域网接入或1000Mbps光纤局域网接入。其他100Mbps以上,可靠的接入技术也可选择。
问答题
如果企业规模扩大到10000人,需要对外提供互联网服务(服务器的域名与IP一一对应),对内提供企业内部服务,并允许员工访问互联网。假定企业总部和分部数量有50个,总部最多500人,分部最多400人。企业组织机构有10个(如行政管理、生产、销售等),每个机构在总部或单个分部最多60人。
(1)请简要分析该企业网络的网络地址类型及规模。
(2)考虑管理便利、信息相互隔离和路由聚合等因素,请说明应如何规划该企业网络的子网层次。
(3)举例说明如何进行子网划分(子网划分举例必须能够看出子网划分的规律,至少给出3个以上的子网号)。
【正确答案】由于公司员工总数为10000人,考虑每人平均一个IP地址再加上公用设备地址、互联地址、服务器地址等公用地址,使用一个B类网足够了。可以选择172.16.0.0/16~172.31.0.0/16中的任意一个。
(2)首先需要对B类网划分50个以上的子网。这50个子网要满足两个条件:每个子网能包含500以上的可用IP地址,并且能继续划分为10个子网。再次划分的10个子网,每个子网要能包含60个可用的IP地址。
(3)实际以172.16.0.0/16为例。
采用/22或255.255.252.0的子网掩码,可以把B类网划分为64个子网。(满足总部加分部50个)
172.16.0.0/22
172.16.4.0/22
172.16.252.0/22
每个子网可再划分16个子网:(满足每个总部或分部有10个部门)
以172.16.4.0/22为例:
172.16.4.0/26
172.16.4.64/26
每个子网可以包含最多:62个IP地址(满足每人一个IP地址)
【答案解析】本问题重点考查地址规划和信息隔离问题。
局域网上的信息隔离可以使用VLAN技术解决。
子网划分总体需求如下。
(1)总体规模:10000人,至少每人一个IP地址。
其他地址:公共服务器地址、网络互连设备地址等。
考虑使用一个B类网。最多可容纳65534个IP地址。
(2)总部+分部子网数:50个,每个包含500以上地址(可考虑20%余量)。
考虑:B类网中增加6位。子网ID:包括64个子网。每个子网最多可包含1022个IP地址。
(3)总部或分部内部子网数:10个,最多60个地址。
考虑:再增加4位子网ID,每个子网可分为16个子网。每个子网最多可包含62个IP地址。