网络规划设计师网络规划与设计案例分析一.docx
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网络规划设计师网络规划与设计案例分析一
网络规划设计师-网络规划与设计案例分析
（一）
（总分：
100.05，做题时间：
90分钟）
一、{{B}}试题一{{/B}}（总题数：
1，分数：
20.00）
[说明]阅读以下关于某城市公交集团企业网络设计的叙述，回答下列问题。
某城市公交集团营运公司根据城市发展的需要，制定了公交集团2006年至2010年的信息规划。
在规划中明确提出在集团范围内建设一个用于公交车辆监控、调度的企业网络，利用先进的信息化技术改造传统的管理和运作模式，大力提升公共交通的服务水平和提高运行效率、降低运行成本。
公交集团营运公司是一家拥有4个二级分公司、1万多名职工、2000名办公人员的国有独资公司，目前拥有公交场站50个、公交营运线路250条，日营运车辆5000辆，平均运距为6km，线路总长度4000km，每年营运的载客人数为1亿人次，年营运收入130亿元。
公交集团企业网络覆盖集团总部与4个二级分公司，要求在5年内能够对所有公交车辆完成实时轨迹监控和调度，同时能够为公交集团内部信息系统的运行提供网络支撑环境。
（分数：
20.01）
（1）.在需求分析阶段，设计单位了解到公交集团办公人员的工作时间是早上8:
00至下午6:
00，公交线路的运营时间是早上5:
00至晚上10:
00，在非工作时间，监控和调度网络基本处于闲置状态。
公交集团企业网络的应用主要包括4类，分别是车辆监控调度、办公和集团营运业务、场站视频监控和互联网访问。
各类应用的当前需求调查情况如下表所示。
公交集团应用需求调查
应用名称
产生数据情况
用户情况
应用方式
备注
车辆监控调
度
所有车辆每10秒发送
一次
车辆的位置信息，每次
信息
量约0.00007MB，调度
指令
根据需要发送，可以忽略不
计
高峰期除少量车辆检修外，基本上所有车辆都要纳入监控
监控数据从移动公
司传递至公交集
团
预计5年后车辆增长
20%
办公和集团
营运业务
平均每个办公人员每
10分钟左右将完成两次办公或者业务操作，每次产生的数据
量大致在0.5MB
上班高峰时间，所有办公人员都处于在线状态
信息中心倾向于对办公和营运业务采用
B/S模式，即位于本部和分公司的办公人员
预计5年后业务的增长量为200%
在线访问位于集团本部的服务器
场站视频监
控
各场站的摄像机采用
D1格式实时采集视频流，平均
每秒钟产生0.2MB的视频
码流
每个场站的大门、调度点、停车位都设置摄像头，平均每个场站5个摄像头
视频流在场站本地实时调阅，部分视频上传至集团，符合80/20规则
预计5年后业务的增长量为100%
互联网访问
办公人员可以访问互联网，平均每个工作人员
10分钟内进行两次互联网操作，每次产生的数据量约0.6MB
信息中心希望对互联网访问进行限制，同时在线人数不超过200人
各办公人员通过集
团至运营商的线路访
问互联网，多为B/S类应用
预计5年后业务增长量为300%
（a）如不考虑场站视频监控系统的工作时间，请计算出公交集团监控和调度网络的可用性指标。
（b）请根据应用需求调查情况，结合5年后的增长率，计算并填写下表的内容。
应用分析
应用名称
平均事务量大小（MB）
峰值用户
数
（个）
平均会话长度（秒）
每会话事务数（个）
增长
率
5年后应用总流量（Mbps）|
车辆监控调度
办公和集团营运业务
场站视频监控
互联网访问
（注：
应用总流量指由该应用在整个网络上产生的流量，本题不考虑网络数据包封装所增加的网络流量。
）
（分数：
6.67）
正确答案：
（（a）网络可用性为：
（（12-5）+10）/24×100%≈70.83%
（b）：
平均事务量大
峰值用户
平均会话长
每会话事务
增长
率
5年后应用
应用名称
小
数
度
数
总
（MB）
（个）
（秒）
（个）
流量（Mbps）
车辆监控
调度
0.00007
5000
10
1
20%
0.336
）解析：
本题是一个典型的规划设计案例，涉及网络分析与设计过程的需求分析、逻辑网络设计、物理网络设计。
（a）可用性是指网络或网络设备（如主机或服务器）可用于执行预期任务时间所占总量的百分比，通常是无故障运行时间与网络总运行时间的比值。
在实际网络工程中，可用性也用于衡量一个网络的实际使用情况，常用的计算方法是网络实际使用时间与网络总运行时间的比值。
（（12-5）+10）/24×100%≈70.83%
（b）计算出应用需要传递信息的速率，可以根据公式：
应用总信息传输速率=平均事务量大小×每字节位数
×每个会话事务数×平均用户数/平均会话长度。
在实际网络工程设计中，为保证峰值情况下网络能够正常运行，可以用峰值用户数代替平均用户数进行计算；同时，在考虑了增长量后，该公式修改为：
应用总信息传输速率=平均事务量大小×每字节位数×每个
会话事务数×峰值用户数×（1+增长量）/平均会话长度。
根据各类应用的需求调查情况，可以形成下表所示内容：
通信流量分析表
应用名称
平均事务量大小
峰值用户数
平均会话长度
每会话事物数
增长
（MB）
（个）
（秒）
（个）
率
车辆监控调度
0.00007
5000
10
1
20%
办公和集团营运业务
0.5
2000
600
2
200%
场站视频监控
0.2
250
1
1
100%
互联网访问
0.6
200
600
2
300%
根据以上值，计算各类应用的总流量为：
车辆监控调度：
0.00007×8×5000×（1+20%）/10=0.336Mbps
办公和集团营运业务：
0.5×8×2×2000×（1+200%）/600=80Mbps
场站视频监控：
0.2×8×250×（1+100%）=800Mbps
互联网访问：
0.6×8×2×200×（1+300%）/600=12.8Mbps
（2）.设计人员通过需求分析，认为公交集团企业网络主要由三级局域网络互连而成，这三级局域网络分别为集团总部的核心局域网、分公司局域网、场站局域网。
公交集团企业网络将通过路由设备连接这些局域网络，以便于承载整个集团的各类应用。
在需求分析阶段应用分析的基础上，设计人员获取了如下信息：
·车辆监控调度应用从移动公司网络获取车辆数据流，在集团局域网存储，分发至4个分公司，再进一步分发至各场站的监控计算机，4个分公司拥有车辆的比例为1:
2:
1:
1。
·办公和集团营运业务应用为B/S模式，主要由分公司、场站的办公人员发起，将形成分公司、场站之间的双向数据流，客户机至服务器占应用总流量的20%，服务器至客户机占应用总流量的80%，各分公司之间办公人员数量较为接近。
·场站视频监控应用主要由场站摄像机产生视频流，符合80/20规则，即80%的应用流量在本地进行实时调阅与存储，20%的流量将上传至集团局域网进行调阅和存储，4个公司之间的场站数量比例同于车辆比例。
·互联网访问应用主要是用于分公司、场站的办公用户访问互联网，多为B/S类型应用访问，用户至集团局域网访问互联网的上行流量为20%，下行流量为80%。
基于以上资料，假设场站局域网的流量都将经过分公司局域网汇总，再传递至集团局域网，计算集团局域网至各分公司局域网的通信流量，填入下表中（通信流量要求应至少满足5年的应用需求）。
分数：
6.67）
通信流量表
流量分布
上行流量（Mbps）
下行流量（Mbps）
集团至一公司
集团至二公司
集团至三公司
集团至四公司
正确答案：
（
流量分布上行流量（Mbps）下行流量（Mbps）集团至一公司36.6418.6272
在整个过程中，需要依据需求分析的结果来产生单个信息流量的大小，依据通信模式、通信边界的分析，
明确不同信息流在网络不同区域、边界的分布，从而获得区域、边界上总信息流量。
对于部分较为简单的网络，可以不需要进行复杂的通信流量分布分析，仅采用一些简单的方法，如80/20规则、20/80规则等。
根据题设约定的应用上下行流量分布，各应用的分析情况如下表所示：
各应用通信流量分析表
应用类型上行总流量下行总流量公司比例
0.336Mbps1:
2:
1:
1
80×0.8=64Mbps1:
1:
1:
1
场站视频监控800×0.2=160Mbps01:
1:
1:
1
互联网访问12.8×0.2=2.5612.8×0.8=10.241:
1:
1:
1
再根据各分公司的流量比例，计算出集团局域网和各分公司局域网之间的流量分布情况。
（1）车辆监控调度总部至一、三、四公司下行：
0.336/5=0.0672Mbps总部至二公司下行：
0.336×2/5=0.1344Mbps
（2）办公和集团营运业务
总部至各分公司下行：
80×0.8/4=16Mbps各分公司至总部上行：
80×0.2/4=4Mbps
（3）场站视频监控总部至一、三、四公司上行：
800×0.2/5=32Mbps总部至二公司上行：
800×0.2×2/5=64Mbps
（4）互联网访问
总部至各分公司下行：
12.8×0.8/4=2.56Mbps
各分公司至总部上行：
12.8×0.2/4=0.64Mbps
（5）流量计算
一公司上行：
4+32+0.64=36.64Mbps
一公司下行：
0.0672+16+2.56=18.6272Mbps
二公司上行：
4+64+0.64=68.64Mbps
二公司下行：
0.1344+16+2.56=18.6944Mbps三、四公司与一公司流量相同
（3）.根据公交集团的组织机构情况，设计人员形成了如下图所示的逻辑网络结构。
[*]
（a）请分析该逻辑网络结构的冗余性，并指出存在的故障单点。
（b）假设网络中的所有主用线路、备用线路都是相同的线路，为了能够借助于路由协议实现等开销路径上的负载均衡，该网络可以采用何种路由协议?
（分数：
6.67）正确答案：
（（a）该逻辑网络结构的冗余性分析：
·在核心路由器和汇聚路由器之间，实现了线路的冗余。
·网络的核心设备实现了设备冗余。
逻辑网络结构存在的故障单点：
·防火墙是故障单点，一旦出现故障，则整个企业网络不能访问外部网络。
·各分公司的路由器是故障单点，一旦出现故障，整个分公司无法访问企业网络。
·分公司和场站之间的线路、场站的路由器是故障单点，一旦出现故障，场站网络将无法访问企业网络。
（b）：
RIPV2、IGRP、EICRP、OSPF）
解析：
（a）冗余度是另一个在网络设备和系统设计与实施中需要考虑的因素，主要通过在网络设计中通过增
加冗余设备、冗余线路等方式，来避免设备或线路失效对网络产生影响。
随着计算机网络技术的发展，冗余度也不再仅局限于设备和线路层次，更多的冗余度开始体现到网络设备的模块、部件层次，如今在网络设计中，为关键网络设备添加冗余处理引擎、冗余电源等方式，已经成为常见的技术手段。
在试题1的公交企业网络中，集团本部的核心局域网络和分公司局域网络之间通过路由器互连，每个分公司局域网络的汇聚路由器都存在两条链路和核心局域网络的核心路由器互连；两条链路都处于使用状态，无论采用热备方式、负载均衡方式，在任何一条链路出现故障后，分公司局域网络都能够继续完成和核心局域网络的通信。
另外，网络中存在两台核心交换机，当运行HSRP或者VRRP时，两台交换机工作在热备方式，甚至是互为热备方式，任何一台交换机出现故障，网络中的服务器仍然可以对网络用户提供服务；网络中存在两台核心路由器，都参与路由运算，任何一台路由器出现故障，都会触发路由算法进行路由重新计算，从而在分公司局域网和核心局域网之间形成新的路径。
因此，网络中的所有网络设备出现故障，都不会导致网络出现故障而影响应用。
该企业的逻辑网络中还存在一些缺陷，一旦发生故障，会导致网络出现一些异常。
·防火墙是整个公交企业网络访问互联网的关键设备，一旦该设备出现故障，就会导致整个公交企业网络与互联网断开，企业网络内的用户无法访问互联网的任何资源。
·各分公司的局域网络通过一台汇聚路由器连接至核心路由器，一旦分公司的汇聚路由器出现故障，就使得分公司局域网与整个企业网络断开，导致分公司用户无法访问企业网络和互联网资源。
·每个分公司场站的局域网通过一个接入路由器和一条链路连接至分公司的汇聚路由器，无论是接入路由器还是链路出现故障，都会导致场站局域网和企业网络断开，场站的用户将无法访问企业网和互联网资源。
（b）RIP和RIPV2使用跳跃数来选择最优路径，IGRP、EIGRP通过把跳跃数与带宽、延迟、可靠性和负载合成考虑，从而提高了选择最优路径的能力。
RIP不支
持等开销路径上的负载均衡，但是RIPV2则在等开销路径上，对同一个目的网或子网的报文进行负载平衡。
IGRP、EIGRP将对去同一目的网络或子网的报文也可以实施等代价路径的负载平衡，这种负载平衡是以时间片轮转的方式工作的。
二、{{B}}试题二{{/B}}（总题数：
1，分数：
20.00）
[说明]阅读以下关于某网络系统结构的叙述，回答下列问题。
某公司的网络结构如下图所示，所有路由器、交换机都采用Cisco产品，路由协议采用OSPF协议，路由器各接口的IP地址参数如下表所示。
[*]
路由器接口信息
路由器
接口
IP地址
子网掩码
R1
Gig0/0
10.2-0.1
255.255.255.252
Gig1/0
10.1.0.1
255.255.255.252
Loopback0
192.168.0.1
255.255.255.255
R2
Gig0/0
10.1.0.2
255.255.255.252
Fa1/0
10.9.0.1
255.255.0.0
Loopback0
192.168.0.2
255.255.255.255
R3
Gig0/0
10.2.0.2
255.255.255.252
Fa1/0
10.192.0.1
255.255.255.252
Loopback0
192.168.0.3
255.255.255.255
R4
Fa0/0
10.9.0.2
255.255.0.0
Fa1/0
10.8.0.1
255.255.255.0
Loopback0
192.168.0.4
255.255.255.255
R5
Fa0/0
10.8.0.2
255.255.255.0
Loopback0
192.168.0.5
255.255.255.255
R6
Fa0/0
10.8.0.3
255.255.255.0
Loopback0
192168.0.6
255.255.255.255
R7
Fa0/0
10.192.0.2
255.255255.252
Fa1/0
10.193.0.1
255.255.0.0
Fa2/0
10.194.0.1
255.255.0.0
L00Dback0
192.168.0.7
255.255.255.255
R8
Fa0/0
10.193.0.2
255.255.0.0
Fa1/0
10.224.0.1
255.255.0.0
Loopback0
192.168.0.8
255.255.255.255
为了保证各区域的地址连续性，便于实现路由汇总，各区域的地址范围如下：
Area0——10.0.0.0/13
Area1——10.8.0.0/13
Area2——10.192.0.0/13
Area3——10.224.0.0/13（分数：
20.01）
（1）.假设路由体系中OSPF进程号的ID为1，则对于拥有3个快速以太网接口的路由器R7，如果仅希望OSPF进程和接口。
Fa0/0、Fa1/0相关联，而不和Fa2/0关联，也就是说只允许接口Fa0/0、Fa1/0使用OSPF进程，请写出路由器R7上的OSPF进程配置。
（分数：
6.67）
正确答案：
（routerospf1network10.192.0.00.1.255.255area2或者routerospf1network10.192.0.0
0.0.255.255area2network10.193.0.00.0.255.255area2）解析：
本题是一个典型的网络配置案例，主要涉及OSPF路由算法的配置。
为了响应不断增长的建立越来越大的基于IP的网络需要，IETF成立了一个工作组专门开发一种开放的、基于大型复杂IP网络的链路状态路由选择协议。
由于它依据一些厂商专用的最短路径优先（SPF）路由选择协议开发而成，而且是开放性的，因此称为开放式最短路径优先（OpenShortest,PathFirst,OSPF。
）
协议，和其他SPF一样，它采用的也是Dijkstra算法。
OSPF协议现在已成为最重要的路由选择协议之一，主要用于同一个自治系统。
OSPF协议采用了“区域”的设计，提高了网络可扩展性，并且加快了网络汇聚时间。
也就是将网络划分成为许多较小的区域，每个区域定义一个独立的区域号并将此信息配置给网络中的每个路由器。
从理论上说，通常不应该采用实际地域来划分区域，而是应该本着使不同区域间的通信量最小的原则进行合理分配。
关于创建OSPF进程，并配置进程与网络接口关联的相关命令如下。
（注：
以下的命令介绍中，黑体部分是命令关键字，斜体部分是可填充的命令参数。
）
（1）配置命令一：
{{B}}routerospf{{/B}}process-id。
定义routerospf及其后的process-id号，可以
启动一个使用指定process-id的OSPF路由协议进程，该值并不用于标识不同的OSPF自治系统，而仅仅是一个进程号。
通过为每个进程使用唯一的process-id，多个OSPF进程能够在任何给定的路由器上执行。
（2）配置命令二：
{{B}}network{{/B}}addresswildcard-maskareaarea-id。
定义的OSPF进程必须与路由器上的一个活跃IP接口相关联，以便OSPF能够开始创建邻居邻接关系和路由表。
address参数可以是接口的IP地址、子网或者OSPF路由所用接口的网络地址：
wildcard-mask参数为网络掩码的反码；
area-id参数是区域号码。
当路由器接口的IP地址属于address、wildcard-mask参数所确定的子网时，该接口在活跃状态时将与OSPF进行相关联。
（2）.在Area1中，路由器R4、R5和R6通过一台交换机构成的广播局域网络互连，各路由器ID由路由器
的Loopback接口地址指定，如指定R4是指派路由器（DesignatedRouters，DR）、R5为备份的指派路由器（BackupDesignatedRouter，BDR），而R6不参与指派路由器的选择过程。
配置路由器R6时，为使其不
参与指派路由器的选择过程，需要在其接口Fa0/0上添加配置命令{{U}}（a）{{/U}}。
在配置路由器R4
与R5时，如果允许修改路由器的Loopback接口地址，可以采用两种方式，让R4成为DR，R5成为BDR，这两种可行的方法分别是：
{{U}}（b）{{/U}}。
{{U}}（c）{{/U}}。
（分数：
6.67）
正确答案：
（a）ipospfpriority0b）设置路由器R4接口Fa1/0的ipospfpriority值高于路由器R5接口
Fa0/0c）将路由器R4接口Fa1/0和路由器R5接口Fa0/0的ipospfpriority值设置为相等，将路由器R4的Loopback接口地址设置为高于路由器R5的Loopback接口地址（注：
b和C答案的顺序可以互换））解析：
在一个OSPF路由体系中，若干个路由器可能都通过各自的网络接口连接至一个广播网络中，在这个
广播网络上可以预先确定DR（指派路由器）和BDR（备份指派路由器）；在这种方式下，OSPF将启用精简的链路状态更新报文，LSA只能传送到已分配的DR和BDR路由器，可以有效避免链路状态更新报文自身的广播；同时，也可以有效避免由于所有路由器都有条件作为DR，而产生的“选举风暴”。
在产生了DR和BDR之后，一旦DR失效，则BDR会自动成为DR。
DR选择处理过程通过发现在OSPF广播网络上的哪个路由器具有最高路由器优先级来实现，而由OSPF广播网络中的路由器提供的次高路由器优先级
值为BDR。
设定路由器优先级通过使用接口命令ipospfpriority，该命令的格式如下：
{{B}}ipospfpriority{{/B}}number
number参数值取值范围是0～255，其中0是默认值，值255是所允许的最高值；当路由器某接口的ipospfpriority值为0，则表明该路由器在接口所连接的广播网络中没有条件作为DR，从而不会参与到选择过程；
在DR选择过程中，决定两个路由器接口的优先级的规则如下：
（1）如果路由器A连入广播网接口的ipospfpriority高于路由器B的连入接口，则A优先级高于B。
（2）如果路由器A和路由器B连入广播网接口的ipospfpriority值相同，则由两台路由器的Lookback接口地址的大小来决定路由器A与B的优先级。
（3）.OSPF协议要求所有的区域都连接到OSPF主干区域0，当一个区域和OSPF主干区域0的网络之间不存在物理连接或创建物理连接代价过高时，可以通过创建OSPF虚链路（VirtualLink）的方式完成断开区域和
主干区域的互连。
在该公司的网络中，区域3和区域0之间也需要通过虚拟链路方式进行连接，请给出路
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