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一. 通信系统架构基础
1、通信网络主要形式:局域网
、广域网
、移动通信网
。
二. 局域网
2、局域网网络架构通常由计算机
、交换机
、路由器
等设备组成。特点是覆盖地理范围小
、数据传输速率高
、低误码率
、可靠性高
、支持多种传输介质
、支持实时应用
。
3、局域网按网络拓扑分类有总线型
、环型
、星型
、树型
、层次型
等类型
4、局域网按传输介质分类有有线局域网
、无线局域网
。
5、局域网网络架构有 4 种类型:单核心架构
、双核心架构
、环型架构
、层次型架构
。
6、单核心架构。使用单台核心二层或三层交换设备作为网络核心
。
优点:结构简单,设备投资节约,接入方便。
缺点:地理范围受限,核心单点故障,扩展能力有限,接入设备较多时核心端口密度要求高。
7、双核心架构。采用两台核心三层及以上交换机作为网络核心
。
优点:网络拓扑结构可靠性高,接入较为方便。
缺点:投资较单核心高,核心端口密度要求较高。
8、环型架构。采用多台核心三层及以上交换机组成双动态弹性分组环(RPR)作为网络核心
。
优点:RPR 具备自愈保护,节省光纤资源,提供多等级、可靠的 QoS 服务,有效利用带宽资源。
缺点:投资较高,路由冗余设计实施难度较高且易形成环路,多环智能通过业务接口互通无法直通。
9、层次型架构。由核心层
、汇聚层
、接入层
三层交换设备和用户设备组成层次模型。
优点:易扩展,分级排查网络故障便于维护。
三. 广域网
1、广域网网络架构利用公用分组交换网
、无线分组交换网
、卫星通信网
构建通信子网连接分布的局域网以实现资源子网的共享。
2、广域网由骨干网
、分布网
、接入网
组成。
3、广域网网络架构可以分为:单核心架构
、双核心架构
、环型架构
、半/全冗余架构
、对等子域架构
、层次子域架构
。
4、单核心架构。以单台核心三层交换设备作为网络核心
。
优点:结构简单,设备投资节约,局域网互访效率高,新局域网接入方便。
缺点:核心单点故障,扩展能力欠佳,核心设备端口密度要求较高。
5、双核心架构。以两台核心三层及以上交换机作为网络核心
。
优点:网络拓扑结构可靠,路由可热切换,可靠性高,局域网接入较为方便。
缺点:投资较单核心高,路由冗余设计实施难度较高,核心端口密度要求较高。
6、环型架构。以多台核心三层及以上交换机组成路由环路作为网络核心
。
优点:接入方便。
缺点:投资较高,路由冗余设计实施难度较高且易形成环路,核心端口密度要求较高。
7、半/全冗余架构。以多台核心路由设备间互连组成网络核心
优点:结构灵活,路由灵活,方便扩展,可靠性高。
缺点:结构零散,不便管理,不便排障。
8、对等子域架构。将半冗余核心划为两个独立子域,子域间通过一条或多条链路互连
。
优点:路由控制灵活。
缺点:子域间冗余设计实施难度较高,易形成环路或存在非法路由风险,子域互连设备性能要求高。
9、层次子域架构。半冗余核心划为多个独立子域,子域间存在层次关系,高层次子域连接多个低层次子域。
优点:扩展性较好,路由控制灵活。
缺点:子域路由冗余设计实施难度较高,易形成环路或存在非法路由风险,子域互连设备性能要求高。
四. 5G网络
1、5G 系统为移动终端用户提供数据网络互连,数据网络可以是互联网、IP 媒体子系统、专用网络。
2、用户设备通过 5G 系统接入数据网络的方式有透明模式
和非透明模式
。在透明模式下 5G 系统通过用户面功能接口
接入运营商网络,然后通过防火墙或者代理连至 Internet。非透明模式下,5G系统可以直接或通过其他网络连接至运营商网络或 Internet。
3、5G 网络边缘计算
能为垂直行业提供诸如以时间敏感、高带宽为特征的业务就近分流服务。一来为用户提供极佳的服务体验,二来降低了移动网络后端处理的压力。
4、软件定义网络(SDN)是一种新型网络创新架构,核心思想是通过控制与转发分离
,将网络中交换设备的控制逻辑集中到一个计算设备上,控制面集中管控,提升网络管理配置能力。
五. 存储网络架构
1、存储网络设计磁盘存储访问方式:直连式存储
,网络附加存储
,存储区域网络
。
2、直连式存储(DAS):存储设备通过 IDE/ATA/SCSI 接口或光纤通道
直接连接到单台计算机,计算机通过 I/O 访问存储设备,存储设备可以是硬盘驱动器、RAID阵列、CD、DVD、磁带驱动器。
3、网络附加存储(NAS):存储设备通过标准的网络拓扑结构
连接到计算机群组,计算机通过 IP 局域网或广域网 TPC 或 UDP 协议,通过 RPC 接口访问 NAS 存储设备。
4、存储区域网络(SAN):一种采用网状通道技术
专门为存储建立的独立于 TCP/IP 网络之外的专用网络,通过网状通道交换机连接存储阵列和服务器。
5、三种存储网络架构的对比:
对比项 | DAS | NAS | SAN |
---|---|---|---|
架构类别 | 单机存储架构 | 网络存储架构 | 网络存储架构 |
访问方式 | I/O 总线 | 网络 | 网络 |
资源利用 | 单机存储 | 共享存储 | 共享存储 |
访问媒介 | 总线 | 以太网 | 以太网/光纤通道 |
优势特点 | 易用易管理 设备成本低 | 易用易管理 可扩展性高 设备成本较低 | 高性能 低延迟 灵活性高 |
六. 网络构建
1、IPv4 到 IPv6 过渡主要存在 3 种过渡技术:双协议栈
、隧道技术
、网络地址翻译技术
。
● 双协议栈
:两种协议在同一平台上双栈共存,同时运行。
● 隧道技术
:包括 ISATAP 隧道、6to4 隧道、over6 隧道、6over4 隧道。
● 网络地址翻译
(NAT)技术:将 IPv4 地址和 IPv6 地址分别看作内部地址和外部地址,或者相反,以实现地址转换。
2、网络需求分析主要从业务需求
、用户需求
、应用需求
、计算机平台需求
和网络需求
来进行分析。
3、网络技术遴选及设计可以使用生成树协议
、虚拟局域网(VLAN)
、无线局域网(WLAN)
、线路冗余设计
、服务器冗余设计
等方式。
4、广域网技术遴选可以采用远程接入技术
、广域网互连技术
,如数字数据网络(DDN)
、同步数字体系(SDH)
、多业务传送平台(MSTP)
、虚拟专用网络(VPN)
等。
5、广域网性能优化策略有:预留带宽
、利用拨号线路
、传输数据压缩
、链路聚合
、数据基于优先级排序
、基于协议预留带宽
等方式。
6、层次化设计的优点是能降低成本,充分利用模块化设备/部件,网络变化或演化容易
。
7、层次化网络设计一般采用三层模型设计思路:接入层
、汇聚层
、核心层
。
8、层次化设计的原则:
● 控制网络层次。
● 从接入层开始,向上分析规划。
● 尽量采用模块化设计。
● 严格控制网络结构。
● 严格控制层次化结构。
9、实施网络安全控制的相关技术主要有:
● 防火墙
。防火墙的体系有:硬件防火墙
、软件防火墙
、嵌入式防火墙
。防火墙的种类有包过滤
、应用层网关
、代理服务
等。
● 虚拟专用网络技术
。该技术利用公共网络建立私有专用网络,具有成本低
、接入方便
、可扩展性强
、管理和控制方便
等优点。
● 访问控制技术
。访问控制技术主要有:自主访问控制(DAC)
、强制访问控制(MAC)
、基于角色的访问控制(RBAC)
、基于任务的访问控制(TBAC)
和基于对象的访问控制(OBAC)
。
● 网络安全隔离
。形式有:子网隔离
、物理隔离
、VLAN 隔离
、逻辑隔离
。
● 网络安全协议
。
10、网络安全审计用来测试
、评估
和分析
网络脆弱性,能够实现自动响应、数据生成、分析、浏览、事件存储、事件选择等功能。
11、绿色网络设计采用精简设计
、重用设计
、回收设计
的思路。设计原则有:
● 标准化
:减少转换设备,兼容异构方案。
● 集成化
:减少设备总量,降低资源需求。
● 虚拟化
:灵活调配,按需使用。
● 智能化
:降低人力成本,降低资源占用。