第四講網(wǎng)絡(luò)流量分析

第四講網(wǎng)絡(luò)流量分析第一頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日回顧需求分析問(wèn)題：設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)為什么要首先確定用戶有效完成工作所需的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和性能水平？網(wǎng)絡(luò)分析的技術(shù)指標(biāo)問(wèn)題：列舉幾個(gè)你認(rèn)為最重要的網(wǎng)絡(luò)性能技術(shù)指標(biāo)2第二頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日3要點(diǎn)分析網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用目標(biāo)分析網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用約束網(wǎng)絡(luò)分析的技術(shù)指標(biāo)因特網(wǎng)流量的特點(diǎn)分析網(wǎng)絡(luò)流量網(wǎng)絡(luò)工程案例教學(xué)第三頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日4分析網(wǎng)絡(luò)通信特征分析和確定當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)通信量和未來(lái)網(wǎng)絡(luò)容量需求的方法參考因特網(wǎng)流量當(dāng)前的特征需要通過(guò)基線(baseline)網(wǎng)絡(luò)來(lái)確定通信數(shù)量和容量需要估算網(wǎng)絡(luò)流量及預(yù)測(cè)通信增長(zhǎng)量的實(shí)際操作方法參數(shù)的估算無(wú)疑為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)第四頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日5確定流量邊界首先要分析產(chǎn)生流量的應(yīng)用特點(diǎn)和分布情況，因而需要搞清現(xiàn)有應(yīng)用和新應(yīng)用的用戶組和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式要將企業(yè)網(wǎng)分成易于管理的若干區(qū)域。這種劃分往往與企業(yè)網(wǎng)的管理等級(jí)結(jié)構(gòu)是一致的在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖上標(biāo)注出工作組和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式的情況，定性地分析出網(wǎng)絡(luò)流量的分布情況辨別出邏輯網(wǎng)絡(luò)邊界和物理網(wǎng)絡(luò)邊界來(lái)，進(jìn)而找出易于進(jìn)行管理的域來(lái)第五頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日6網(wǎng)絡(luò)邏輯邊界能夠根據(jù)使用一個(gè)或一組特定的應(yīng)用程序的用戶群來(lái)區(qū)分，或者根據(jù)虛擬局域網(wǎng)確定的工作組來(lái)區(qū)分服務(wù)器客戶機(jī)路由器局域網(wǎng)服務(wù)器廣域網(wǎng)大型存儲(chǔ)器虛擬工作組1成員虛擬工作組2成員第六頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日7網(wǎng)絡(luò)物理邊界可通過(guò)逐個(gè)連接來(lái)確定一個(gè)物理工作組。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)邊界可以很容易地分割網(wǎng)絡(luò)客戶機(jī)局域網(wǎng)服務(wù)器廣域網(wǎng)大型存儲(chǔ)器場(chǎng)點(diǎn)1邊界場(chǎng)點(diǎn)2邊界場(chǎng)點(diǎn)3邊界場(chǎng)點(diǎn)4邊界場(chǎng)點(diǎn)1場(chǎng)點(diǎn)2場(chǎng)點(diǎn)3場(chǎng)點(diǎn)4第七頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日8分析網(wǎng)絡(luò)通信流量特征刻畫流量特征包括辨別網(wǎng)絡(luò)通信的源點(diǎn)和目的地分析源點(diǎn)和目的地之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚝蛯?duì)稱性在某些應(yīng)用中，流量是雙向的且對(duì)稱的在另一些應(yīng)用中，流量是雙向非對(duì)稱的：客戶機(jī)發(fā)送少量的查詢數(shù)據(jù)，而服務(wù)器則發(fā)送大量的數(shù)據(jù)在廣播式應(yīng)用中，流量是單向非對(duì)稱的第八頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日測(cè)量現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的流量測(cè)量方式大體可分為兩類一是主動(dòng)式，它通過(guò)主動(dòng)發(fā)送的測(cè)試分組序列來(lái)測(cè)量網(wǎng)絡(luò)行為二是被動(dòng)式，它通過(guò)被動(dòng)俘獲流經(jīng)測(cè)試點(diǎn)的分組來(lái)測(cè)量網(wǎng)絡(luò)行為核心概念是通信流(Flow)：對(duì)一個(gè)呼叫或連接的人為的邏輯對(duì)應(yīng)，流屬性(源/目的地址，源/目的端口號(hào)，分組計(jì)數(shù)，字節(jié)計(jì)數(shù)等)具有聚合性質(zhì)，反映了在起始和停止范圍內(nèi)發(fā)生的事件填寫有網(wǎng)絡(luò)的通信流量表(有時(shí)難以測(cè)量)9第九頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的通信流量流源1流源2…流源n信源1Mpbs路徑Mpbs路徑Mpbs路徑信源2…信源n10第十頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日通信流量分類客戶機(jī)/服務(wù)器方式對(duì)等方式服務(wù)器/服務(wù)器方式分布式計(jì)算方式終端/主機(jī)方式11第十一頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日估計(jì)應(yīng)用的通信負(fù)載估算應(yīng)用的性質(zhì)每次通信的通信量傳輸對(duì)象大小并發(fā)數(shù)量每天各種應(yīng)用的頻度12第十二頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日應(yīng)用程序?qū)ο蟮慕崎L(zhǎng)度對(duì)象類型長(zhǎng)度(kpbs)終端屏幕4電子郵件信息10Web網(wǎng)頁(yè)(包括GIF和JPEG圖像)50電子表格100文字處理文檔200圖形計(jì)算機(jī)屏幕500演示文檔2,000高分辯率圖像(打印質(zhì)量)50,000多媒體對(duì)象100,000數(shù)據(jù)庫(kù)備份1,000,00013第十三頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日估計(jì)主干或廣域網(wǎng)上的通信負(fù)載14客戶機(jī)電子郵件服務(wù)器主干網(wǎng)CAD服務(wù)器子網(wǎng)1子網(wǎng)2子網(wǎng)3文件服務(wù)器主干流量Web服務(wù)器第十四頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日通信量分布表應(yīng)用每子網(wǎng)分布率模擬會(huì)話平均事務(wù)大小總訪問(wèn)容量電子郵件33/33/33150/秒3KB4.6Mpbs文件傳輸25/25/50100文件/小時(shí)4.5MB560kpbsWeb瀏覽50/25/25200網(wǎng)頁(yè)/秒50KB10MpbsCAD服務(wù)器0/50/5065/小時(shí)40MB5.78Mpbs15第十五頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日16要點(diǎn)分析網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用目標(biāo)分析網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用約束網(wǎng)絡(luò)分析的技術(shù)指標(biāo)因特網(wǎng)流量的特點(diǎn)分析網(wǎng)絡(luò)流量網(wǎng)絡(luò)工程案例教學(xué)第十六頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日案例1：網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)案例教學(xué)要求：掌握設(shè)計(jì)規(guī)模達(dá)幾十臺(tái)PC的專用LAN的技能與方法掌握用Visio繪制該LAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D的方法案例教學(xué)環(huán)境：PC1臺(tái)，MicrosoftVisio軟件1套設(shè)計(jì)要點(diǎn)：為新建的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)局域網(wǎng)，需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)需求分析。該實(shí)驗(yàn)室具有80臺(tái)PC，且它們需要共享實(shí)驗(yàn)服務(wù)器信息用百兆交換機(jī)若干配置交換機(jī)的鏈路聚合功能17第十七頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日需求分析和設(shè)計(jì)考慮一個(gè)具有80臺(tái)PC的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室仍然屬于一個(gè)小型LAN，但由于該網(wǎng)絡(luò)有幾十名學(xué)生要在較短時(shí)間內(nèi)（如10秒時(shí)間內(nèi)）打開共享實(shí)驗(yàn)服務(wù)器上的信息需求，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求進(jìn)行分析，并進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)：18第十八頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日需求分析取4臺(tái)PC為一組，組內(nèi)突發(fā)流量峰值可達(dá)幾十Mpbs，組間的通信量通常較小。組內(nèi)使用一個(gè)8端口的百兆交換機(jī)80臺(tái)PC需要同時(shí)共享實(shí)驗(yàn)服務(wù)器的信息，打開實(shí)驗(yàn)支持系統(tǒng)網(wǎng)站頁(yè)面(約30KB)、下載軟件實(shí)驗(yàn)工具(約3MB)和文檔(約80KB)。為了使時(shí)延感覺不致太大，要求訪問(wèn)文件的時(shí)延不大于10秒要求在10秒內(nèi)從一臺(tái)服務(wù)器向外輸出量將約達(dá)250MB，即約199Mpbs考慮到一臺(tái)服務(wù)器輸入數(shù)據(jù)需要處理動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)和處理數(shù)據(jù)庫(kù)的能力，將難以保證在10秒內(nèi)完成這樣的任務(wù)。因此，可以考慮采用雙服務(wù)器設(shè)計(jì)方案19第十九頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日設(shè)計(jì)方案①每40臺(tái)PC共享一臺(tái)服務(wù)器，這樣共需兩臺(tái)服務(wù)器②由于目前的專用PC服務(wù)器通常都標(biāo)準(zhǔn)配置兩塊千兆網(wǎng)卡，服務(wù)器與交換機(jī)連接可采用兩個(gè)百兆鏈路聚合的措施，增強(qiáng)訪問(wèn)服務(wù)器的能力③每4臺(tái)PC組成一組，共需20組；每組用一個(gè)8端口百兆交換機(jī)將它們相連，共需20個(gè)這樣的交換機(jī)④每10組用一個(gè)16端口的百兆交換機(jī)互聯(lián)，形成多星結(jié)構(gòu)⑤為了增加容錯(cuò)能力，我們還將這兩臺(tái)16端口的百兆交換機(jī)用百兆雙絞線連接起來(lái)20第二十頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日一種網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)方案21第二十一頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日設(shè)計(jì)提示選用交換機(jī)時(shí)應(yīng)用注意交換機(jī)的規(guī)格系列，交換機(jī)的接口數(shù)量規(guī)格通常只有8口、16口、24口、48口等接口速率通常有10/100Mpbs、1000Mpbs和10Gpbs接口類型通常有雙絞線和光纖，而且1000Mpbs及以上速率的接口通常為光纖介質(zhì)22第二十二頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日案例2：辦公環(huán)境局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)案例教學(xué)要求：掌握設(shè)計(jì)規(guī)模達(dá)200臺(tái)PC的辦公LAN的技能與方法掌握用Visio繪制該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D的方法案例教學(xué)環(huán)境：PC1臺(tái)，MicrosoftVisio軟件1套設(shè)計(jì)要點(diǎn)：辦公環(huán)境設(shè)計(jì)局域網(wǎng)，需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)需求分析。該辦公環(huán)境大約有200臺(tái)PC，它們需要共享各種辦公服務(wù)器信息由于該網(wǎng)覆蓋區(qū)域較大，機(jī)器數(shù)量較多，但可容忍；可以采用千兆交換機(jī)作為該網(wǎng)的主干，即采用“千兆到交換機(jī)，百兆到桌面”的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?3第二十三頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日需求分析和設(shè)計(jì)考慮辦公網(wǎng)絡(luò)環(huán)境包括了較多的網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)器，如DNS服務(wù)器、Web服務(wù)器、電子郵件服務(wù)器，支持多種信息查詢，網(wǎng)絡(luò)流量高度不均勻辦公環(huán)境覆蓋范圍可達(dá)400～500米，并可能覆蓋幾個(gè)樓層網(wǎng)絡(luò)短時(shí)間的中斷影響不大，因此不必考慮冗余備份措施，降低系統(tǒng)的造價(jià)設(shè)置中心交換機(jī)和各樓層主交換機(jī)，它們之間采用千兆速率光纜；各樓層主交換機(jī)到各辦公室交換機(jī)以及各辦公室交換機(jī)到桌面PC之間采用百兆雙絞線各網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)器與中心交換機(jī)相連24第二十四頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日設(shè)計(jì)方案如果6臺(tái)PC一組，約需34組，每組用一個(gè)8端口百兆交換機(jī)，共需34個(gè)這樣的交換機(jī)每層安置11～12組，可用一個(gè)16端口的百兆交換機(jī)互聯(lián)這些組這些層交換機(jī)應(yīng)具有一個(gè)千兆光端口，與中心的一個(gè)千兆交換機(jī)相連，形成多星結(jié)構(gòu)為增加訪問(wèn)專用PC服務(wù)器的速度，用2條千兆鏈路聚合起來(lái)與服務(wù)器的兩塊千兆網(wǎng)卡相連25第二十五頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日設(shè)計(jì)方案26第二十六頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日設(shè)計(jì)提示當(dāng)LAN中的用戶機(jī)器較多時(shí)，需要用多級(jí)交換機(jī)形成星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是：①傳輸速率考慮：從桌面到層交換機(jī)的百兆，到層交換機(jī)到中心交換機(jī)的千兆；②傳輸介質(zhì)考慮：距離不超過(guò)100米采用雙絞線，距離超過(guò)100米采用光纜；③服務(wù)器效率考慮：采用交換機(jī)鏈路聚合技術(shù)增強(qiáng)共享服務(wù)器能力。27第二十七頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日28繪制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖為了確定網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)特征，首先需要勾畫出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，并標(biāo)示出主要網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備和網(wǎng)段位置這包括記錄主要設(shè)備和網(wǎng)段的名字與地址，以及識(shí)別尋址和命名的標(biāo)準(zhǔn)方法同時(shí)要記錄物理電纜的類型和長(zhǎng)度及環(huán)境方面的約束條件網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖是現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的反映，或反映了上面對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析的結(jié)果，從而形成了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的基本出發(fā)點(diǎn)第二十八頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日29Microsoft公司Visio第二十九頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日30用MicrosoftVisio繪制網(wǎng)絡(luò)圖包括邏輯網(wǎng)絡(luò)圖、物理網(wǎng)絡(luò)圖和目錄服務(wù)圖這三部分功能邏輯網(wǎng)絡(luò)圖表示網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備以及如何進(jìn)行相互連接物理網(wǎng)絡(luò)圖表示網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的物理連接方式，或其在特定地點(diǎn)(如服務(wù)器機(jī)房)的布置方式目錄服務(wù)圖利用MicrosoftVisio的三種目錄服務(wù)模板，可以設(shè)計(jì)新目錄、創(chuàng)建現(xiàn)有目錄的備用設(shè)計(jì)或創(chuàng)建對(duì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)的更新或遷移的規(guī)劃第三十頁(yè)，共三十二頁(yè)，2022年，8月28日小結(jié)采用適當(dāng)?shù)姆治鼍W(wǎng)絡(luò)流量的方法，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)需求分析是十分重要設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室局域網(wǎng)和辦公環(huán)境局域網(wǎng)的技術(shù)