问答题
阅读以下关于企业网络性能评估和IP地址规划方面的技术说明，根据要求回答问题1～问题5。
阅读以下关于企业网络性能评估和IP地址规划方面的技术说明，根据要求回答问题1～问题5。
【说明】
某企业销售部和售后服务部的网络拓扑结构如图8-5所示。
销售部和售后服务部的员工抱怨由于新服务器的加入而使网络运行速度比以前慢了．系统分析师小郭在调查期间利用手持式诊断工具记录了如下信息。
(1)服务器A(Server A)同时是销售部和服务部的文件和打印服务器，其网络连接运行在78%的平均利用率上。
(2)销售部的网络平均利用率为45%。
(3)服务器B(Server B)是一台文件服务器，其上驻留了各种类型的文件，并允许销售部的工作站进行在线文件编辑。它占用销售部所有网络利用率的20%。
(4)销售部的两个有限授权用户经常以对等工作方式进行网络互联操作。他们占用了销售部所有网络利用率的5%。
(5)售后服务部的的网络平均利用率为65%。
(6)服务器C(Server C)中有一套销售部和服务部员工频繁使用的图像库应用软件，它占用销售部，服务部两个部门的所有网络利用率的15%。
(7)流媒体服务器(Server D)中驻留一套流媒体应用软件，由服务部用于售后服务等培训工作。该应用占用了部门网络利用率的20%。
系统分析师小郭在调查中了解到该企业工程技术部门已花费了所有资金，已经没有了购买新的网络设备的预算资金。但该工程技术部可在三层交换机(Switchl)上提供6个1 Gb/s交换端口，另外还可提供 3台100Mb/s的交换机、4个1Gb/s网卡和一箱回收的10/100Mb/s网卡。
某企业销售部和售后服务部的网络拓扑结构如图8-5所示。
销售部和售后服务部的员工抱怨由于新服务器的加入而使网络运行速度比以前慢了．系统分析师小郭在调查期间利用手持式诊断工具记录了如下信息。
(1)服务器A(Server A)同时是销售部和服务部的文件和打印服务器，其网络连接运行在78%的平均利用率上。
(2)销售部的网络平均利用率为45%。
(3)服务器B(Server B)是一台文件服务器，其上驻留了各种类型的文件，并允许销售部的工作站进行在线文件编辑。它占用销售部所有网络利用率的20%。
(4)销售部的两个有限授权用户经常以对等工作方式进行网络互联操作。他们占用了销售部所有网络利用率的5%。
(5)售后服务部的的网络平均利用率为65%。
(6)服务器C(Server C)中有一套销售部和服务部员工频繁使用的图像库应用软件，它占用销售部，服务部两个部门的所有网络利用率的15%。
(7)流媒体服务器(Server D)中驻留一套流媒体应用软件，由服务部用于售后服务等培训工作。该应用占用了部门网络利用率的20%。
系统分析师小郭在调查中了解到该企业工程技术部门已花费了所有资金，已经没有了购买新的网络设备的预算资金。但该工程技术部可在三层交换机(Switchl)上提供6个1 Gb/s交换端口，另外还可提供 3台100Mb/s的交换机、4个1Gb/s网卡和一箱回收的10/100Mb/s网卡。
问答题
| 【问题1】 在图8-5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%
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8-10中这些因素的影响。
{{B}}表8-10 影响网络性能的因素表{{/B}}
2)在共享Ethernet网络中计算吞吐量容量时，用户数和帧长度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。当帧长度减小，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8-5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。
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8-10中这些因素的影响。
{{B}}表8-10 影响网络性能的因素表{{/B}}
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影响因素 |
说明 |
| 带宽(Bandwidth) | 在给定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，由于发送方式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 |
3)在一个标准的、共享的Ethernet网中(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8-5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。
问答题
| 【问题2】 根据该企业网络的现状，请给出一种提升图8-5中服务器A网络性能的简便方法。 |
【正确答案】
【答案解析】用一个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
在图8-5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1 Gb/s交换端口及4个1Gb/s的网卡，因此可用一个1Gb/s的网卡代替服务器A现有的100 Mb/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
| 【问题3】 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)1是多少? (表8-7给出了各种帧长度的开销比) {{B}} 表8-7 各种帧长度开销比表{{/B}}
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【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×帧的量大编码效率×线速率= (45%-5%)×(1-3.8%)×100Mb/s=38.48Mb/s
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(ADT，Actual Data Throughput)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。其计算公式是：ADT=净利用率×帧的最大编码效率×线速率。
2)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。
3)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%。
4)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。
5)依题意知，销售部网络的平均帧长为8000 bit=1 000 Byte。查表8-7可得，1 000字节的帧开销比为3.8%，则其编码效率=1-3.8%=96.2%。
6)从图8-5网络拓扑结构可知，服务部的交换机(Switch3)的数据传输速率为100Mb/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
| 【问题4】 根据该企业网络的现状，请简要列举出提高图8-5中销售部网络性能的改进措施。 |
【正确答案】
【答案解析】①用一个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，将它们各自上连至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%
提高销售部网络性能的改进方案如下。
1)可用一个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100Mh/s的交换机，将它们各自上连到三层交换机(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
| 【问题5】 该企业进行子网规划的IP地址块为：192.16810.0/24。在表8-8中其他部门的工作站数量为60台，请将该表中的(1)～(4)空缺处可分配的主机地址范围或子网掩码填写完整。 {{B}}表8-8 销售部、服务部子网可分配的主机地址和子网掩码表{{/B}} 
【正确答案】
【答案解析】(1)10.94 (2)255.255.255.224
(3)192.168.10.126 (4)192.168.10.129 这是一道要求读者掌握变长子网掩码(VLSM)技术的分析理解题。本题的解答思路如下。 1)由图8-5网络拓扑结构可知，该企业销售部网络的主机数(Client1～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8-11。 {{B}}表8-11 其他部门可分配的主机地址范围分析表{{/B}}
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(4)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”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，即“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8-12。 {{B}}表8-12 销售郁可分配的主机地址范围分析表{{/B}}
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)一种服务部可分配的主机地址范围求解过程见表8-13。 {{B}}表8-13 服务部可分配的主机地址范围分析表{{/B}}
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