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第27题

知识点：确定安全性措施物理层 IP地址工具选择广域网结构设计局域网逻辑设计网络管理网络拓扑结构设计

关键词： IP地址广域网局域网路由协议网络管理网络拓扑结构文档物理层路由拓扑结构网络网络拓扑协议章/节：网络分析与设计过程

甲公司承接了乙公司的网络建设工作。由于待建网络规模很大，为确保建设工作顺利进行，负责该项目的工程师在进行逻辑设计时提出了如下工作思路：
①明确逻辑设计工作的内容是：网络拓扑结构设计；物理层技术选择；局域网技术选择；广域网技术选择；地址设计；路由协议选择；网络管理模式与工具选择；撰写逻辑设计文档。
②在进行地址设计时，确定的方案是：按乙公司各分支机构的地理位置划分地址块，并按10.H.X.Y/16的模式分配，其中H为分支机构的序号(0表示公司总部，分支机构总数不会超过200)。
对该工程师确定的逻辑设计内容的评价，恰当的是(27) 。
每个分支机构能连网的计算机的数量最多为(28)，配置IP地址时掩码是(29)。

A. 内容全面，符合逻辑设计的工作准则

B. 应去掉物理层技术选择这一部分

C. 应去掉路由协议选择这一部分

D. 应增加网络安全设计这一部分

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知识点讲解
· 确定安全性措施 · 物理层 · IP地址 · 工具选择 · 广域网 · 结构设计 · 局域网 · 逻辑设计 · 网络管理 · 网络拓扑结构设计

确定安全性措施

网络设计必须考虑安全性方面的需要，在进行设计前，网络规划设计师必须确定用户网络是否需要连接Internet、是否有服务器只对部分用户站点开放、网络是否有不同类型的用户、网络中数据是否是特别机密的数据、数据的转输是否需要进行加密等问题。根据这些问题，网络规划设计师设计出能够满足这些安全需求的网络系统，并且提供给用户一些安全检测和维护的工具。

物理层

物理层是OSI/RM的最低层，提供原始物理通路，规定处理与物理传输介质有关的机械、电气特性和接口。物理层建立在物理介质上（而不是逻辑上的协议和会话），主要任务是确定与传输媒体接口相关的一些特性，即机械特性、电气特性、功能特性以及规程特性。涉及电缆、物理端口和附属设备。双绞线、同轴电缆、接线设备（如网卡等）、RJ-45接口、串口和并口等在网络中都是工作在这个层次的。物理层数据交换单位为二进制位（bit，b），因此要定义传输中的信号电平大小、连接设备的开关尺寸、时钟频率、通信编码、同步方式等。

IP地址

Internet地址是按名字来描述的，这种地址表示方式易于理解和记忆。实际上，Internet中的主机地址是用IP地址来唯一标识的。这是因为Internet中所使用的网络协议是TCP/IP协议，故每个主机必须用IP地址来标识。

每个IP地址都由4个小于256的数字组成，数字之间用“.”分开。Internet的IP地址共有32位，4个字节。它表示时有两种格式：二进制格式和十进制格式。二进制格式是计算机所认识的格式，十进制格式是由二进制格式“翻译”过去的，主要是为了便于使用和掌握。例如，十进制IP地址129.102.4.11的表示方法与二进制的表示方法10000001011001100000010000001011相同，显然表示成带点的十进制格式则方便得多。

域名和IP地址是一一对应的，域名易于记忆，便于使用，因此得到比较普遍的使用。当用户和Internet上的某台计算机交换信息时，只需要使用域名，网络则会自动地将其转换成IP地址，找到该台计算机。

Internet中的地址可分为5类：A类、B类、C类、D类和E类。各类的地址分配方案如下图所示。在IP地址中，全0代表的是网络，全1代表的是广播。

各类地址分配方案

A类网络地址占有1个字节（8位），定义最高位为0来标识此类地址，余下7位为真正的网络地址，支持1~126个网络。后面的3个字节（24位）为主机地址，共提供2²⁴-2个端点的寻址。A类网络地址第一个字节的十进制值为000~127。

B类网络地址占有2个字节，使用最高两位为10来标识此类地址，其余14位为真正的网络地址，主机地址占后面的2个字节（16位），所以B类全部的地址有（2¹⁴-2）×（2¹⁶-2）=16 382×65 534个。B类网络地址第一个字节的十进制值为128~191。

C类网络地址占有3个字节，它是最通用的Internet地址。使用最高三位为110来标识此类地址，其余21位为真正的网络地址，因此C类地址支持2²¹-2个网络。主机地址占最后1个字节，每个网络可多达2⁸-2个主机。C类网络地址第一个字节的十进制值为192~223。

D类地址是相当新的。它的识别头是1110，用于组播，例如用于路由器修改。D类网络地址第一个字节的十进制值为224~239。

E类地址为实验保留，其识别头是1111。E类网络地址第一个字节的十进制值为240~255。

网络软件和路由器使用子网掩码（Subnet Mask）来识别报文是仅存放在网络内部还是被路由转发到其他地方。在一个字段内，1的出现表明一个字段包含所有或部分网络地址，0表明主机地址位置。例如，最常用的C类地址使用前三个8位来识别网络，最后一个8位识别主机。因此，子网掩码是255.255.255.0。

子网地址掩码是相对特别的IP地址而言的，如果脱离了IP地址就毫无意义。它的出现一般是跟着一个特定的IP地址，用来为计算这个IP地址中的网络号部分和主机号部分提供依据。换句话说，就是在写一个IP地址后，再指明哪些是网络号部分，哪些是主机号部分。子网掩码的格式与IP地址相同，所有对应网络号的部分用1填上，所有对应主机号的部分用0填上。

A类、B类、C类IP地址类默认的子网掩码如下表所示。

带点十进制符号表示的默认子网掩码

如果需要将网络进行子网划分，此时子网掩码可能不同于以上默认的子网掩码。例如，138.96.58.0是一个8位子网化的B类网络ID。基于B类的主机ID的8位被用来表示子网化的网络，对于网络138.96.39.0，其子网掩码应为255.255.255.0。

例如，一个B类地址172.16.3.4，为了直观地告诉大家前16位是网络号，后16位是主机号，就可以附上子网掩码255.255.0.0（11111111111111110000000000000000）。

假定某单位申请的B类地址为179.143.XXX.XXX。如果希望把它划分为14（至少占二进制的4位）个虚拟的网络，则需要占4位主机位，子网使用掩码为255.255.240.0~255.255.255.0来建立子网。每个LAN可有2¹²-2个主机，且各子网可具有相同的主机地址。

假设一个组织有几个相对大的子网，每个子网包括了25台左右的计算机；而又有一些相对较小的子网，每个子网大概只有几台计算机。这种情况下，可以将一个C类地址分成6个子网（每个子网可以包含30台计算机），这样解决了很大的问题。但是出现了一个新的情况，那就是大的子网基本上完全利用了IP地址范围，但是小的子网却造成了许多IP地址的浪费。为了解决这个新的难题，避免任何的IP浪费，就出现了允许应用不同大小的子网掩码来对IP地址空间进行子网划分的解决方案。这种新的方案就叫作可变长子网掩码（VLSM）。

VLSM用一个十分直观的方法来表示，那就是在IP地址后面加上“/网络号及子网络号编址位数”。例如，193.168.125.0/27就表示前27位表示网络号。

例如，给定135.41.0.0/16的基于类的网络ID，所需的配置是为将来使用保留一半的地址，其余的生成15个子网，达到2000台主机。

由于要为将来使用保留一半的地址，完成了135.41.0.0的基于类的网络ID的1-位子网化，生成两个子网135.41.0.0/17和135.41.128.0/17，子网135.41.128.0/17被选作为将来使用所保留的地址部分；135.41.0.0/17被继续生成子网。

为达到划分2000台主机的15个子网的要求，需要将135.41.128.0/17的子网化的网络ID的4-位子网化。这就产生了16个子网（135.41.128.0/21，135.41.136.0/21，…，135.41.240.0/21，135.41.248.0/21），允许每个子网有2046台主机。最初的15个子网化的网络ID（135.41.128.0/21~135.41.240.0/21）被选定为网络ID，从而实现了要求。

现在的IP协议的版本号为4，所以也称之为IPv4，为了方便网络管理员阅读和理解，使用了4个十进制数中间加小数点“.”来表示。但随着因特网的膨胀，IPv4不论从地址空间上，还是协议的可用性上都无法满足因特网的新要求。因此出现了一个新的IP协议IPv6，它使用了8个十六进制数中间加小数点“.”来表示。IPv6将原来的32位地址扩展成为128位地址，彻底解决了地址缺乏的问题。

工具选择

一个XML编辑器可能不是处理一个文档不同部分的合适工具。我们想使用最适合处理数据的工具维护文档的各个部分。

广域网

广域网（Wide Area Network，WAN）是在传输距离较长的前提下所发展的相关技术的集合，用于将大区域范围内的各种计算机设备和通信设备互联在一起组成一个资源共享的通信网络。其主要特点如下。

（1）长距离。跨越城市，甚至联通全球进行远距离连接。

（2）低速率。一般情况下，广域网的传输速率是以Kb/s为单位的。随着应用的需要，以及技术的不断创新，现在也出现了许多像ISDN和ADSL这样的高速广域网，其传输速率也能达到Mb/s，当然费用也大大地提高了。

（3）高成本。相对于城域网和局域网来说，广域网的架设成本是很昂贵的，当然它所带来的经济效益也是极大的。像现在的Internet就给世界带来了前所未有的大发展。

WAN一般用电话线路，当然也可以用其他的媒介如光纤、卫星来建立。目前，经常采用的几种电话线路技术如下。

（1）公用交换电话网（PSTN）。在大多数家庭中使用。

（2）综合业务数字网（ISDN）。最常用的是基带ISDN，被分为三条信道，两条用于数据传输，一条用于控制，称为2B+D，每条B信道速率为64Kb/s，而D信道则为16Kb/s。

（3）T1线路。主要用于商业应用，其传输速率达到了1.544Mb/s。

WAN由通信子网与资源子网两个部分组成，通信子网通常由通信节点和通信链路组成。通信节点往往就是一台计算机，它一方面提供通信子网与资源子网的接口，另一方面对其他节点而言又是一个存储转发节点。作为网络接口节点，它能提供信息的接口，并对传输及网络信息进行控制。通信子网中，软件必须遵循网络协议，实现对链路及节点存储器的管理，还必须提供与主处理器、终端集中器进信息交换的接口。资源子系统是指连在网上的各种计算机、终端和数据库等。这不仅指硬件，也包括软件和数据资源。通信子网主要使用分组交换技术，根据网络通信原理，局域网与广域网的互联一般是通过第三层设备路由器实现的。

结构设计

多媒体课件的结构规定了教学软件中各部分教学内容的相互关系及呈现的形式，它反映了教学软件的主要框架及其教学功能，多媒体课件的系统结构大多采用非线性的超媒体结构，在此基础上形成了以下四种组织结构方式。

①线性结构：学生顺序地接收信息，从当前帧到下一帧，是一个事先设置好的序列。

②树状结构：学生沿着一个树状分支展开学习活动，该树状结构按教学内容的自然逻辑形成。

③网状结构：多媒体课件的网状结构是超文本结构，学生可在内容单元之间自由航行，没有预设路径的约束。

④复合结构：学生可以在一定范围内自由地航行，但同时受主流信息的线性引导和分层逻辑组织的影响。

局域网

局域网（Local Area Network, LAN），是在传输距离较短的前提下，所发展的相关技术的集合，用于将小区域内的各种计算机设备和通信设备互联在一起，组成资源共享的通信网络。在局域网中常见的传输媒介有双绞线、细／粗同轴电缆、微波、射频信号和红外线等。其主要特点如下。

（1）距离短：0.1km～25km，可以是一个建筑物内、一个校园内或办公室内。

（2）速度快：4Mbps～1Gbps，从早期的4Mbps、10Mbps及100Mbps发展到现在的1000Mbps（1Gbps），而且还在不断向前发展。

（3）高可靠性：由于距离很近，传输相当可靠，有极低的误码率。

（4）成本较低：由于覆盖的地域较小，因此传输媒介、网络设备的价格都相对较便宜，管理也比较简单。

根据技术的不同，局域网有以太网（Ethernet）、令牌环网络（Token Ring）、Apple Talk网络和ArcNet网络等几种类型。现在，几乎所有的局域网都是基于以太网实现的。当然，随着应用需求的不断提高，也对局域网技术提出了新的挑战，出现了一批像FDDI（Fiber Distributed Data Interface，光纤分布式数据接口）一样的技术。

逻辑设计

逻辑设计（逻辑结构设计）主要是把概念模式转换成DBMS能处理的模式。转换过程中要对模式进行评价和性能测试，以便获得较好的模式设计。逻辑设计的主要内容包括初始模式的形成、子模式设计、应用程序设计梗概、模式评价、修正模式（通过模式分解或模式合并来实现规范化）。

逻辑设计的目的是把概念设计阶段设计好的基本E-R图转换为与选用的具体机器上的DBMS所支持的数据模型相符合的逻辑结构，包括数据库模式和外模式。

逻辑设计过程中的输入信息有：

（1）独立于DBMS的概念模式，即概念设计阶段产生的所有局部和全局概念模式。

（2）处理需求，即需求分析阶段产生的业务活动分析结果。

（3）约束条件，即完整性、一致性、安全性要求及响应时间要求等。

（4）DBMS特性，即特定的DBMS所支持的模式、子模式和程序语法的形式规则。

逻辑设计过程输出的信息有DBMS可处理的模式、子模式、应用程序设计指南、物理设计指南。

网络管理

网络管理主要包含4个方面的工作：

1．网络设备的管理

网络系统由特定类型的传输介质和网络适配器（也称网卡）互连在一起，并由网络操作系统监控和管理。网络管理员对网络设备的管理主要是对路由器、交换机及线路的管理。

2．服务器的管理

一般来说，在一个网络中需要建立多个服务器方能提供不同的服务需求。一般网络需要的服务器主要有下面几种：Web服务器、E-mail服务器、FTP服务器、DNS服务器、Proxy（代理服务）服务器和数据库服务器等。

3．资源的管理

网络中的资源很多，如IP地址资源、域名资源和磁盘资源等，只有管理好这些资源才能够让网络为用户提供更好的服务。

4．用户的管理

对用户的管理包括添加或删除用户，授予用户一定的访问权限，分配不限级别的资源给不同的用户，并保证网络的安全。

OSI网络管理标准中定义了网络管理的5大功能，另外比较流行的还有桌面管理：

.配置管理：自动发现网络拓扑结构，构造和维护网络系统的配置。

.故障管理：过滤、归并网络事件，有效地发现、定位网络故障，给出排错建议与排错工具，形成整套的故障发现、告警与处理机制。

.性能管理：采集、分析网络对象的性能数据，监测网络对象的性能，对网络线路质量进行分析。

.安全管理：结合使用用户认证、访问控制、数据传输、存储的保密与完整性机制，以保障网络管理系统本身的安全。

.计费管理：对网际互联设备按IP地址的双向流量统计，产生多种信息统计报告及流量对比，并提供网络计费工具，以便用户根据自定义的要求实施网络计费。

.桌面管理：包括桌面资产统计；根据桌面安全漏洞下载最新补丁包，进行补丁分发、安装；可自动分发、安装商用程序；可自动对客户端进行操作系统部署，客户端无须手工安装；服务器监控软件的使用频率，统计软件资产利用率；对客户端的故障问题进行远程故障排除；可定制报表开发。

网络拓扑结构设计

网络的拓扑结构主要是指园区网络的物理拓扑结构，因为如今的局域网技术首选的是交换以太网技术。采用以太网交换机，从物理连接看拓扑结构可以是星型、扩展星型或树型等结构，从逻辑连接看拓扑结构只能是总线结构。对于大中型网络考虑链路传输的可靠性，可采用冗余结构。确立网络的物理拓扑结构是整个网络方案规划的基础，物理拓扑结构的选择往往和地理环境分布、传输介质与距离、网络传输可靠性等因素紧密相关。选择拓扑结构时，应该考虑的主要因素有：地理环境、传输介质与距离以及可靠性。

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