网络拓扑图的规划与设计

验

目

的

和

要

求

2.描述特定网络需求；

3.分析网络环境；

4.规划与设计有关应用的网络拓扑图。

识

理

论

基

础

1.什么是网络工程？简述其概念。

答：网络工程是指按计划进行的以工程化的思想、方式、方法，设计、研发和解决网络系统问题的工程。培养掌握网络工程的基本理论与方法以及计算机技术和网络技术等方面的知识，能运用所学知识与技能去分析和解决相关的实际问题，可在信息产业以及其他国民经济部门从事各类网络系统和计算机通信系统研究、教学、设计、开发等工作的高级网络科技人才。

2.什么是网络工程的需求分析？指出其分析的重点。

答：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。需求分析是软件工程中的一个关键过程。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。

分析的重点：从广义上理解，需求分析包括需求的获取、分析、规格说明、变更、验证、管理的一系列需求工程。狭义上理解，需求分析指需求的分析、定义过程。

3.什么是网络拓扑图？常用的网络拓扑图有哪些类型？

答：网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，就是用什么方式把网络中的计算机等设备连接起来。拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接，它的结构主要有星型结构、环型结构、总线结构、分布式结构、树型结构、网状结构、蜂窝状结构等。

常用的网络拓扑图有：

（1）星型拓扑结构：星型结构是最古老的一种连接方式，大家每天都使用的电话属于这种结构。星型结构是指各工作站以星型方式连接成网。网络有节点，其他节点（工作站、服务器）都与节点直接相连，这种结构以节点为中心，因此又称为集中式网络。

（2）环型网络拓扑结构：环型结构在LAN中使用较多。这种结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户，直到将所有的端用户连成环型。数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输，信息从一个节点传到另一个节点。这种结构显而易见消除了端用户通信时对中心系统的依赖性。

（3）总线拓扑结构：总线结构是使用同一媒体或电缆连接所有端用户的一种方式，也就是说，连接端用户的物理媒体由所有设备共享，各工作站地位平等，无中心节点控制，公用总线上的信息多以基带形式串行传递，其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散，如同广播电台发射的信息一样，因此又称广播式计算机网络。各节点在接受信息时都进行地址检查，看是否与自己的工作站地址相符，相符则接收网上的信息。

（4）分布式拓扑结构：分布式结构的网络是将分布在不同地点的计算机通过线路互连起来的一种网络形式。分布式结构的网络具有如下特点：由于采用分散控制，即使整个网络中的某个局部出现故障，也不会影响全网的操作，因而具有很高的可靠性；网中的路径选择最短路径算法，故网上延迟时间少，传输速率高，但控制复杂；各个节点间均可以直接建立数据链路，信息流程最短；便于全网范围内的资源共享。缺点为连接线路用电缆长，造价高；网络管理软件复杂；报文分组交换、路径选择、流向控制复杂；在一般局域网中不采用这种结构。

（5）树型拓扑结构：树型结构是分级的集中控制式网络，与星型相比，它的通信线路总长度短，成本较低，节点易于扩充，寻找路径比较方便，但除了叶节点及其相连的线路外，任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响。

（6）网状拓扑结构：在网状拓扑结构中，网络的每台设备之间均有点到点的链路连接，这种连接不经济，只有每个站点都要频繁发送信息时才使用这种方法。它的安装也复杂，但系统可靠性高，容错能力强。有时也称为分布式结构。

（7）蜂窝拓扑结构：蜂窝拓扑结构是无线局域网中常用的结构。它以无线传输介质（微波、卫星、红外等）点到点和多点传输为特征，是一种无线网，适用于城市网、校园网、企业网。

4.简述网络拓扑图对于网络工程设计的作用。

答：（1）性能管理：掌握和控制网络的状态，用二层的物理连接拓扑和三层逻辑图来描绘所有的网络设备的连接关系，以适当的比例映射到这个拓扑图上。用精心设计的各种图标来表示各种网络对象，而这些图标又往往涂上不同颜色来表示相应设备的不同状态。使管理员能够通过拓扑图就可以很及时的了解到网络运行情况。

（2）故障管理：检测、定位和排除网络设备的故障。当出现故障时，能够及时确认故障、记录故障，并找出故障的位置尽可能地排除这些故障。

（3）配置管理：在生成拓扑图的同时，系统会记录下每个网络设备的配置信息，一旦配置发生变化，会通过短信、邮件等多种方式告知管理员。即使是误操作使设备无法正常运行，也可以通过恢复配置文件的方法来解决问题。

（4）安全管理：对网络资源及其重要信息访问的约束和控制，不同的用户身份可以设置不同的访问权限及访问时间，详细记录下每个用户登录的时间及做过的操作、设置等，以保证系统有较高的安全性。

（5）拓扑管理：提供灵活的自定义拓扑的工具，使用这些工具可以定义出多种风格的网络拓扑图，以满足多用户的需求。除此之外，可根据实际行政区域划分来定义每个网络设备的位置使拓扑视图更加清晰、易懂。

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：（1）实现公司网络连接Internet方案；

    （2）现出差员工、分公司网络、家庭办公员工可访问公司内网资源；

    （3）实现采用虚拟网技术对各部门网络用户具有分类控制功能；

    （4）实现内网用户访问Internet的功能及防止网络黑客入侵网络系统功能；

    （5）实现内网客户机IP地址分配方案；

    （6）实现内网服务器及Internet域名解析方案；

    （7）实现web运行环境及向INTERNET提供公司信息资源方案；

    （8）实现邮件服务器解决方案；

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：该公司采用的是星型结构的拓扑图。星型结构是最古老的一种连接方式，大家每天都使用的电话属于这种结构。星型结构是指各工作站以星型方式连接成网。网络有节点，其他节点（工作站、服务器）都与节点直接相连，这种结构以节点为中心，因此又称为集中式网络。

这种结构的特点是便于集中控制，因为端用户之间的通信必须经过中心站。由于这一特点，也带来了易于维护和安全等优点。端用户设备因为故障而停机时也不会影响其它端用户间的通信。同时它的网络延迟时间较小，传输误差较低。但这种结构非常不利的一点是，中心系统必须具有极高的可靠性，因为中心系统一旦损坏，整个系统便趋于瘫痪。对此中心系统通常采用双机热备份，以提高系统的可靠性。

3.分析该公司的网络运行环境，指出各种设备的作用；

答：公司网络主干网通过单、多模光纤连接各子系统。各局域网采用快速以大网。系统采用星形结构连接。

（1）网络具有传递语音、图形、图像等多种信息媒体功能，具备性能优越的资源共享功能。

（2）公司网中各终端间具有快速交换功能。

（3）中心系统交换机采用虚拟网技术对网络用户具有分类控制功能。

（4）对网络资源的访问提供完善的权限控制

（5）网络具有防止及便于捕杀病毒功能能，保证网络使用安全。

（6）公司网与INTERNET网相连后具有"防火墙"过滤功能，以防止网络黑客入侵网络系统。

（7）可对接入因特网的各网络用户进行权限控制。

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：

究

与

探

讨

答：通过这次实验我能清楚的认识到网络拓扑图的优点是使得原本复杂的网络结构一目了然，层次分明。同时也注意到它的缺点是只能起到一个参考的作用，还有实际的一些问题是无法想象出来的，比如网络拓扑图无法反映网络设备间的实际距离等。

2.你的收获。

答：本次实验最大的收获是掌握了计算机网络常用的几种结构图以及他们各自的优缺点和工作时的特点，比如星形网、总线网、环形网、树型网和网形网等。另外我还学会了应用工具画简易的网络拓扑图并进行简单的需求分析，粗略地掌握了网络工程设计的一些基本思路和方法。

3.你的困难。

答：学习网络拓扑图是最大的困难时全面进行需求分析。需求分析是软件工程中的一个关键过程，在这个过程中，系统分析员和软件工程师确定顾客的需要，只有在确定了这些需要后，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，也决定了拓扑图的结构以及所需要添加的设备。如果分析不全面，则会造成网络系统的漏洞或无法完成整个设计所要达到的目的。

4.你的启示。

答：拓扑图在实际运用上来说是很重要的，特别是设备比较多的时候。在网络改造，网络原理了解（学习），网络安全防护上离不开拓扑图。没有拓扑图，想要了解一个网络是相当困难的。