网络基本认知（2）--网络拓扑图的规划与设计

专业和班级

成绩

姓名

彭xx

学号

11xxxxx32

课程名称

计算机网络

实验名称

网络基本认知（2）--网络拓扑图的规划与设计

实

验

目

的

和

要

求

1. 理解网络工程的有关概念；
2. 描述特定网络工程的需求，并对其进行分析；
3. 根据用户需求，进行网络系统设计，满足特定需要；
4. 规划与设计有关应用的网络拓扑图。

知

识

理

论

基

础

简要解释下面网络术语。

1. 什么是网络工程？简述其概念。

答：

   网络工程是指为达到一定目标，根据相关的标准和规范，通过系统的规范，按照可行的方案将计算机的技术、设备、系统和应用集成到一起的过程。网络工程是一门专注于计算机网络设计、实现、管理和维护的技术学科。网络工程涉及的领域包括局域网（LAN）、广域网（WAN）、无线网络和互联网等。

1. 什么是网络工程的需求分析？指出其分析的重点。

答：

网络工程的需求分析是指对于一个网络系统，通过收集、整理和分析相关信息和数据，确定网络系统所需满足的需求和要求的过程。在软件工程中，需求分析指的是在建立一个新的或改变一个现存的电脑系统时描写新系统的目的、范围、定义和功能时所要做的所有的工作。需求分析是软招件工程中的一一个关键过程。在这个过程中，系统分析员和软件工程师确定顾客的理需要。只有在确定了这些需要后，他们才能够分析和寻求新系统的解决方法。需求分析阶段的任务是确定软件系统功能。

需求分析的重点包括以下几个方面：

①  系统功能需求：即网络系统应该提供哪些功能，在什么情况下，如何实现和使用

②  系统性能需求：包括网络带宽、传输速度、延迟、可靠性和稳定性等方面的需求；

③  安全性需求：包括保证网络通讯的机密性、完整性、可用性、可控性等方面的需求；

④  系统兼容性需求：即网络系统应该与其他软件和硬件环境兼容，能够与现有系统进行无缝衔接；

⑤  可维护性需求：即网络系统应该易于管理和维护，需要具备良好的问题解决能力、错误监测和修复能力、升级和扩展能力等。

1. 什么是网络拓扑图？常用的网络拓扑图有哪些类型？

答：

网络拓扑图是描述计算机网络中各个节点之间物理连接关系和逻辑结构的图示化表示。它可以用图形化的方式展示网络的架构，显示出每个节点、设备和线缆之间的关系。

常见的网络拓扑图类型有：

① 星型拓扑：一个中央交换机/路由器与多个终端设备连接，所有终端设备通过中心节点来通信

② 总线拓扑：所有设备都通过一条中央电缆连接在一起，数据传输沿着电缆的两端进行

③ 环形拓扑：设备以圆环形式相连，每个设备通过相邻的两个设备来发送和接收信息

④ 树状拓扑：这种拓扑结构看起来像是一棵倒置的树，由根节点连接到多级分支和叶节点，并沿着最后一级分支链接到终端设备

⑤ 网状拓扑：所有设备都直接相连，并能互相通信。这种拓扑更为复杂并且容错性强

1. 简述网络拓扑图对于网络工程设计的作用。

答：

网络拓扑图对于网络工程设计有着非常重要的作用，它可以：

① 便于整体把握：通过网络拓扑图，可以直观地了解整个网络体系结构，并清楚地看到不同节点（设备）之间的物理、逻辑连接关系。

② 预估性能表现：对于不同的拓扑结构，存在着不同的性能优缺点，例如星型拓扑的通讯效率高，而网状拓扑具有容错性强等。通过网络拓扑图，设计人员可以得到一定的预估和估算，并根据应用场景选取最合适的拓扑结构。

③ 优化设计方案：设计过程中，网络拓扑图作为概念模型，可以不断地修改、调整，尝试不同的方案以达到更好的性能或更佳的资源利用效率。

④ 方便日后维护：网络拓扑图可以用于记录和跟踪网络架构历史变迁情况，方便日后对网络拓扑的维护和管理。

实

验

内

容

和

步

骤

1.根据某公司网络工程设计的拓扑图（见下图1），尝试写出其需求分析。

答：

从图中可以看出网络经防火墙连接路由器，路由器连着三层交换机。三层交换机接两个服务器和电脑。三层交换机下接两个子网，分别为子网A和子网B。每个子网下都有二层交换机连接着设备.因此可以知道该公司的需求有:

① 实现公司网络连接Internet方案：该公司打算建立一个局域网，并且该局域网与外界通讯，即需要接入Internet网络。

② 实现公司网络安全需要：防火墙是连接互联网和局域网之间的重要设备，可以对进出网络的流量进行控制和监视。为了确保网络的安全性，需要设置适当的安全策略和权限规则，例如限制外部访问和过滤恶意流量等。

③  实现公司网络性能需求：路由器和交换机是网络中数据包转发和路由的核心设备，各层交换机需要能够快速的处理来自上下层设备的数据并提供快速的转发能力。为达到更好的网络性能，需要适当的调整传输速率和缓存大小等参数。

④  实现公司内设备划分需求：三层交换机下接两个子网，子网A和子网B，每个子网中都有不同的设备和电脑。需要对子网进行合理划分和管理，根据拓扑结构和实际业务需求选择适当的划分方式。同时为各子网提供适当的路由策略以便网络流量在不同子网之间进行转发。

⑤ 实现公司各部门ip管理需要：为每个子网进行合理的IP地址规划，以便向网络中的设备分配唯一的IP地址。而且还可以根据业务需求为不同网段分配不同的地址范围方便管理和维护。同时还需要考虑如何做好IP地址的管理和分配策略，尤其当网络规模较大时。

2.针对该公司的网络拓扑类型，分析该公司网络拓扑图的特点；

答：

该公司采用的是树型结构的拓扑图。网络拓扑图树型结构是指以一棵树形结构来描述网络拓扑结构的方式。该树型结构由一个根节点和若干个子节点组成，每个子节点又可以有自己的子节点。在此结构中，只要从任何一个非叶子节点出发都可以到达整棵树上的所有叶子节点。

特点：

- 由于其层次结构严密、清晰简单，易于理解和操作。

- 每个节点只有一个父节点，因此不会产生环状结构和冗余信息。

- 维护代价较小。如果更改一个节点，只需要重建该节点所对应的子树，而不影响其他部分。

优点：

- 建立了清晰的关系链，便于数据的查询与管理。

- 易于同步新的变化或更新。

- 安全性强，在控制访问和读写等方面具有很大优势。

- 实现相对容易，维护成本低。

缺点：

- 数深度较大时，查询复杂度可能增加，并产生网络延迟进而影响性能。

- 树形结构概念上不能精确反映真实的网络拓扑形态，不能满足某些复杂网络的要求。

3.分析该公司的网络运行环境，指出各种设备的作用。

答：

该公司网络系统主要由内部办公网段，服务器网段以及互联网接入部分组成，内部办公网段划分的VLAN比较多。所有VLAN的划分、隔离以及VLAN间的路由主要是通过整个内部办公网络的核心交换机来完成的。

防火墙：在Internet之间建立一个安全网关，保护内部网免受非法用户的侵入，将内、外部网分开，做到内、外隔离。

三层交换机：三层交换机就是具有路由器功能的交换机，三层交换机最主要目的是加快大型局域网内部的数据交换，所具有的路由功能也是为这个目的服务的，能够做到“一次路由，多次转发”。在这个网络中三层交换机是网络骨干（隔离广播、加快数据交换）、连接子网的作用。同时这里可能用到三层交换机的计时计费功能和多媒体传输功能。

二层交换机：二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。

路由器：路由器的一个作用是连通不同的网络，另一个作用是选择信息传送的线路。

服务器：服务器是指在局域网中，一种运行管理软件以控制对网络或网络资源（磁盘驱动器、打印机等）进行访问的计算机，并能够为在网络上的计算机提供资源使其犹如工作站那样地进行操作。

4.参照实例，画出该公司的网络拓扑图，并把“设计者 你的姓名和学号”设计在图的左下脚（见下图2）。

（图1）

                                  （图2）

你的拓扑图如图3。

研

究

与

探

讨

1. 你的感受。

答：

在实验的过程中我学习到了很多，尽管刚开始有不少困难之处，但是通过不断学习，查询资料，克服了很多困难。我也明白了网络拓扑图的直观性，它有利于我们了解一个公司或是一个企业的网络结构，能更方便我们对该公司或企业进行需求分析，也能让别人对公司的网络构架一目了然，是很实用的一种表达形式。

1. 你的收获。

答：

在这段时间里，我从中获得了许多收获。首先，我初步了解了网络工程、综合布线技术和网络拓扑图。其次，在网络拓扑图的基础上，我能更好地分析网络性能和需求，并学会了如何绘画网络拓扑图。

1. 你的困难。

答：

对于实践部分，一开始存在一些困难。不过，在进行大量资料查找之后，我感受到自己学到了很多东西。举个例子，在网络需求分析方面，一开始感觉非常棘手。然而，经过阅读某本书籍中关于某学校校园网需求分析的章节，并结合已知的相关知识，我终于获得了一些头绪。

1. 你的启示。

答：

这次实践给我的启示是需要充分利用图书馆和网络等资源来帮助自己克服任何困难。同时要相信自己，并且多动手，多试验。