通信系统架构

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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)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。

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