1.1 对组建网络进行需求分析

1.1.1 网络需求分析的学习性任务

1．计算机网络的定义

为了实现计算机之间的通信、资源共享和协同工作，利用传输介质、网络通信设备，将地理位置分散的、在功能上独立的一组计算机，按照某种结构联系起来，并通过网络操作系统和网络通信协议对这组互连的计算机进行管理就构成了计算机网络。

从以上定义可知，两台计算机用网线互连可组成一个网络；校园中所有计算机互连在一起所组成的校园网也是一个网络；Internet也是一个网络。它是网络的集合。它通过卫星、光缆、路由器、TCP/IP协议等将全世界不同的网络连接在了一起。计算机网络有以下特点。

① 互连计算机和各种网络设备。

② 计算机及网络设备之间可以通信。

③ 是一个互连的、自主的计算机集合。互连使计算机之间可以相互交换信息，自主使各计算机在功能上独立。

2．计算机网络的功能

计算机网络的功能主要有以下几个。

（1）资源的共享

计算机的资源包括：硬件资源、软件资源、数据与信息资源。

计算机网络可以在全网范围内提供对处理机资源、存储资源、输入/输出资源等设备的共享，如具有特殊功能的处理部件、高分辨率的激光打字机、大型绘图仪、巨型计算机、大容量外存储器等的共享节省了用户投资，也便于集中管理和均衡分担负荷。

互联网上的用户可以远程访问各种资源网站和大型数据库，获取有用的信息；可以通过网络下载有用的软件到本机上使用；可以访问公共服务器上的网络软件；可以远程登录到其他计算机上，从而充分利用网络上的软件资源和数据与信息资源。

（2）交互通信

计算机之间及计算机用户之间的通信，如MSN、QQ实时通信，发送电子邮件，发布新闻消息，各种商务通信活动等。

（3）协同工作

指联网的计算机之间或用户之间为完成某一任务而协调一致地工作。

当网络中的主机系统负载较重时，可以将某些任务通过网络传输给其他主机系统进行处理，以便均衡负荷，减轻设备的负担，提高设备的利用效率。对于综合性的大型计算问题，可以采用分布式处理算法，将任务分散到网络中不同的计算机上进行计算；可以将计算结果、数据库备份在网络上的不同地点，或用各地的计算机资源协同工作，以进行重大科研项目的联合开发和研究。

3．计算机网络的组成

计算机网络是由各种硬件组件和软件组件组成的。

（1）硬件组件

硬件组件包括：包含网卡的计算机和服务器，打印机、绘图仪、MODEM等各种外部设备；中继器、集线器、交换机、网桥、路由器、无线 AP 或无线路由等网络中间互连设备；同轴电缆、双绞线、光纤、卫星天线等传输介质。

① 计算机（客户机）是网络中的最基本节点。它具有独立工作的能力，插有网卡或无线网卡，安装了网络协议（如TCP/IP协议），因而能使其自己的资源在网络中共享。

② 服务器是提供资源的机器，允许网络中的其他计算机使用它的资源。相对客户机而言，其功能更加强大，拥有增强的处理速率和各种存储设备。

③ 打印机、绘图仪连接在网络中的某一客户机或服务器上，被网络中的所有节点或用户共享使用。

④ 调制解调器（ADSL MODEM）是将单台计算机或小型网络接入大型网络的一种设备，其传输速率较低。

⑤ 网络中间互连设备包括中继器、集线器、交换机、网桥、路由器等。中继器用于对传递的信号进行放大，当连接网络段所用介质相似时其效率更高，且拓展了物理长度；集线器是多口中继器，是共享式设备；交换机各端口能独立地进行数据传输，拓展了网络带宽；网桥用于连接多个网络，可以根据物理地址过滤通信量；路由器用于连接两个或多个不同的网络，隔离广播，其吞吐量通常不及网桥。

⑥ 传输介质包括双绞线、同轴电缆、光纤、红外线、无线电波等。双绞线价格便宜且易于安装，其传输速率为1～100Mbps，两节点之间的最大距离不能超过100m；同轴电缆指两根导线共享同一根轴，其带宽比双绞线宽，价格较高，安装过程复杂；光纤使用光导玻璃纤维或塑料纤维制成，其外部有一层保护层和一层耐磨的封套。它以光的形式传送数据，数据传输速率为100Mbps～2Gbps，有效传输距离为2～25km，需要相关的接口设备；红外线采用小于1μm波长的红外线作为传输媒体，有较强的方向性，具有很高的背景噪声，受日光、环境照明等影响较大。红外信号要求视距传输，窃听困难，对邻近区域的类似系统不会产生干扰；无线电波的覆盖范围广，使用直序扩频调制方法时，具有很强的抗干扰、抗噪声、抗衰落能力。它使用的频段主要是ISM频段（2.4～2.4835GHz），不会对人体健康造成伤害。

包含各种硬件的计算机网络示意图如图1-1所示。

（2）软件组件

软件组件包括网络操作系统、网络通信协议、各种应用软件等。

① 网络操作系统是一组控制和管理计算机的软件程序，可用于执行管理程序，解释键盘输入信息，在屏幕上显示信息，控制文件的输入和输出，控制和管理外设。

② 网络通信协议是一系列规则和约定。遵守网络通信协议的网络设备能够相互通信，如TCP/IP协议是Internet的标准协议。

③ 各种应用软件，包括网络安全软件、网络管理软件、信息管理软件、数据库管理软件等。

4．组建网络的需求分析

1）网络应用需求

对于一个组建网络项目，首先要弄清楚的是用户要用网络来做什么？他们属于哪一种类型的网络用户？网络按用户使用网络信息的业务可分为：简单型——上网浏览；实用型——文件传输和数据共享；高端型——多媒体数据和视频点播。不同类型的业务应用，对网络性能的要求也有所差别，如对网络速率、网络连接与交换设备、服务器档次、接入 Internet 方式等方面的要求，因此，在具体对它们进行规划时，应当按照经济实用、兼顾长远的原则提出初步方案。

弄清楚用户建网的目的和目标之后，按照用户投入资金和对应用的要求，就能确定初步方案了。在概要设计阶段，要记录以下几个方面的设计数据。

（1）网络的地理分布

网络中心机房位置、用户数量、用户间最大距离、用户分组情况，以及有无布线障碍和其他特殊要求等。

（2）用户设备类型

终端和个人计算机数量、服务器档次、其他设备（如电话、电视机等设备）数量。

（3）用户业务需求

用户的业务是简单的上网浏览、实用的文件传输和数据共享，还是高端的视频点播？由于视频会议、视频点播及IP电话等多媒体技术的日趋成熟，网络传输的已不再是单一数据，多媒体网络传输成为网络技术的趋势。未来用户对网络的多媒体支持将有更多的需求。

（4）通信类型和通信量的估算

通信类型主要有数据传输、视频信号传输和语音通信。

应按照实际使用要求估算出数据流量的大小，这一般可以从其他同类网络的通信量经验值中类比得出。

（5）网络容量和网络性能

网络容量是指在任何时间间隔内网络能承担的通信量。网络性能可用网络响应时间或者端对端的时延来衡量。当网络通信量接近其最大容量时，响应时间将变长，性能将下降，故在网络容量设计时要留有充分余地。

随着 Internet 的发展，上网用户不断增多，访问和数据传输量剧增，网络负荷也相应加重；同时，随着多媒体技术的广泛应用，视频数据、音频数据也越来越耗费网络带宽。如果没有高性能的网络，可能导致系统反应缓慢，甚至在业务量突增时，发生系统崩溃、中止和异常等现象。因此，应提高网络的性能。高性能的网络也是一些关键业务或特殊应用的必备条件。

（6）网络现状

如果是对原有网络进行升级改造，要尽可能地利用原有网络的资源，在经济实用、兼顾长远的总原则下降低建网成本。当然，还需要结合当前应用需求对原有网络的应用进行各方面的评估，包括原有网络的实用性、可用性、有效性和安全性等。

实用性评估包括评估网络的拓扑结构是否适合当前的网络规模扩展需求；所安装的操作系统是否可以满足当前网络应用需求；原有网络所采用的网络技术是否适合新网络的应用需求，由于这可能关系到所有软硬件，所以对网络技术的选择要仔细权衡；原有网络设备是否可以满足新网络中的应用需求，这主要是指对其网络连接技术，吞吐量和管理性能等方面进行评估。

2）发展需求分析

网络设计者在进行网络规划与设计时，一定不要仅考虑当前的网络规模和应用需求，还要有超前意识，使得新组建或改造的网络能满足企业未来相当一段时期（通常是3～5年）的发展需求。当然这里所考虑的不需要像当前现实应用那样具体，而可以仅考虑影响网络整体性能的一些重要方面，如网络用户数、网络服务器性能、核心和骨干层交换机、各种数据库系统应用、安全需求和数据备份、容错系统等。在选择网络技术和设备时，要充分考虑使用当前最新的网络技术和产品。在网络负载承受能力方面，要使各关键网络设备，如服务器、一二级交换机及路由器等都至少能满足未来3～5年的发展需求。

3）性能需求分析

不同厂家乃至同一厂家不同型号的交换机在性能和功能上都有较大差异，有的安全性高，有的稳定性好，有的转发速率快，有的拥有特殊性能。因此，应当慎重考察和分析当前新建网络对性能的根本需求，以便选择相应品牌和型号的交换机等设备。通常在组建网络时，最好选择同一品牌的产品，至少同一类型的设备（如交换机、路由器）最好选择同一品牌的。这样做的好处非常明显：一方面这些品牌产品的质量、性能比较可靠，选择同一品牌可以充分保证设备间的兼容性；另一方面可以得到非常周到、及时、全面的服务，而不会出现不同设备商互相推卸责任的现象；最后还可能在价格上得到实惠，一次性全部购买一个品牌的产品，有可能因此获得较大优惠。

4）旧设备的重新利用

如果是对旧网络进行改造，则需考虑实现旧设备的最优利用，当然这并不代表一定要以牺牲现有应用来迁就旧设备的低档利用。由于计算机技术的发展日新月异，故一般来说两年前买的设备到了今天就可能“过时”了。但又不能仅看到最新的计算机技术，更多地还应考虑到公司的实际应用需求。如一个企业绝大部分部门的工作对计算机软件、硬件的质量需求并不是非常明显，因为其日常的工作多是文字、表格的处理，则没有必要去赶时髦。淘汰所有以前的设备会造成大量的资金浪费，这是非常不明智的。

5）需求分析的调查内容

需求分析调查主要包括以下几个方面。

① 习惯或期望使用的操作系统平台。

② 熟练或期望使用的办公系统。

③ 熟练或期望采用的数据库系统。

④ 主要的内部网络应用。

⑤ 是否需要在企业内（外）部Web网站上分配模块。

⑥ 是否需要内（外）部邮件服务。

⑦ 经常要与外部网络连接的方式和用户数。

⑧ 与外部网络连接的主要应用。

⑨ 其他应用需求。虽然网络应用需求是最为重要的方面，但在新设计一个网络或者改造一个旧网络时，同样需要重视其他方面的需求分析，否则就可能无法达成全面满足用户的最终目的。

在一定程度上，需求决定一切，所以在组建新网络或改造原有网络前一定要详尽了解当前，乃至未来3～5年内的主要网络应用需求，并且必须详细地列出所有可能的应用，找各个部门具体负责网络应用的人士进行面对面的分析和询问，做好记录，而不是简单的口头询问。记录表样式如表1-1所示。

5．组建校园网络的需求

校园网络用于将学校内各种不同应用的信息资源通过高性能的网络设备相互连接起来，形成校园内部的信息系统，并对外通过路由设备接入广域网，从而建设一个以办公自动化、计算机辅助教学、现代计算机校园文化为核心，以现代网络技术为依托，技术先进、扩展性强、覆盖全校主要楼宇的校园主干网络。它可将学校的各种计算机、终端设备和局域网连接起来，并与 Internet 相连；可在网上宣传和获取教育资源，并在此基础上建立能满足教学、科研和管理工作需要的软、硬件环境；可开发各类信息库和应用系统，为学校各类人员提供充分的网络信息服务。

例如，某学校现有计算机（估计总量）400台，对它们组建的校园网络需要连接办公楼、教学楼、实训楼、学生宿舍楼等主要建筑物，还连接教室、办公室、教研组等校内各部门，以保证教学区内每一个房间都能有一个以上网络接口。

（1）应用需求

校园网络与Internet连接，可使教师和学生使用网络来搜寻、发掘、获取及应用信息；使教师和学生能及时了解国内外科技发展动态，加强对外合作，促进教学、教研和科普工作的提高。

校园网络可为学校管理现代化、图书馆电子化及通信现代化提供重要的支撑环境。

通过校园网络进行公文电子交换和电子邮件的传递，可随时随地取得学校各教研室、各有关部门的资料，提高学校内教师、学生及各部门之间的沟通效率。

以校园网络为依托，可建立各种课程的计算机辅助教学、计算机辅助考试和答疑批阅系统。统一管理学校内的多媒体教学课件等教学和管理资料，可使这些共享资源得到更为广泛的应用。

（2）安全需求

应将高带宽专线接入Internet，以实现校园网内所有用户高速访问广域网的目标。当校园网与 Internet 相连后，应使用“防火墙”的过滤功能来防止网络黑客入侵网络系统，并应对接入 Internet 的用户进行权限控制。另外，为了保证网络使用安全应实时捕杀病毒。当用户访问网络内部资源时也应使用许可权限控制。

（3）技术需求

当校园网络使用的是由千兆以太网技术和Intranet技术所构成的大型Intranet校园网时，网络方案应以可靠性、实用性、易管理扩充性为原则。全校计算机可通过超五类双绞线及光纤通信介质连接成一个覆盖整个教学园区的Intranet校园网络。

校园网络应支持先进的网络技术、多媒体技术，并能够保证系统软件和应用软件的正常运行。

（4）其他需求

考虑到教育管理和多媒体教学的要求，网络技术应该具有一定的先进性、可靠性、可扩充性和良好的兼容性，同时还要为以后的扩展留有一定的空间。

1.1.2 网络需求分析的工作性任务

1．工作任务描述

（1）工作任务名称

工作任务名称：对组建一个校园网络进行需求分析。

（2）任务内容提要

任何单位兴建一个网络都是有一定的需求的，即要求使用网络完成一定的工作，且在满足应用的前提下应适当留有余量。例如，校园网的近期目标是实现高速稳定上网，以及提供校内信息发布和检索平台；远期目标为实现学校教学、科研、办公、人事财务、图书等的一体化综合计算机管理。

请深入学校各个部门调研学校的各种需求，同时通过网络搜索调查校园网络组建或改造的需求，写出一份需求分析报告，其内容包括网络的应用需求、安全需求、技术需求及其他需求。

2．工作任务要求

3．完成任务的条件和参考步骤

（1）实地调查

实地调查校园网络的应用情况，了解校园网的主要需求在哪些方面。

请从业务、用户、应用、网络、计算机平台等各方面进行需求调查。可以通过面谈、问卷、研究等各种调查手法来收集、统计调查结果，得出校园网络的具体需求，然后将其整理成为详细的网络需求分析报告。

参考提示：

① 数据传输需求分析。用户对数据传输量的需求决定了网络应当采用何种联网设备和布线产品。就目前情况来看，多媒体已经成为校园网络所必须支持的功能之一。基于这种大传输量的需求，用1000Mbps光纤作为主干和垂直布线，用100Mbps超五类双绞线作为水平布线，从而实现100Mbps 传输到桌面的网络，已经成为最普通的网络架构；而100Mbps 高性能交换机也已逐步从部门走向工作组。

② 发展需求分析。不仅要考虑容纳校园网络中当前的用户，还应当为校园网络保留至少3～5年的可扩展能力，从而使得用户增加时，网络依然能够满足增长的需要。这一点非常重要，因为布线工程一旦完毕，就很难再进行扩充性施工，所以在埋设网线和信息插座时，一定要有足够的余量，而联网设备则可以在需要时随时购置。

③ 性能需求分析。不同厂家乃至同一厂家不同型号的网络互连设备在性能和功能上都有较大差异，因此，应当慎重考察和分析校园网络对性能的根本需求，以便选择相应品牌和型号的网络互连设备。

（2）网上调查

网上调查、收集已经成功投入运行的校园网络案例，并对其投入运行的效果进行分析，说明该校园网络系统规划设计的特点。

4．任务完成检查与评价

检查与评价内容包括：需求分析任务完成的情况是否结合学校的办学规模、管理需求和师生对教学科研的需要？经过系统的需求分析，能否帮助网络设计者确立一个性能较高的网络计算平台？能否帮助学校行政更好地做出决策及评价现有的网络？能否提供给校内所有师生更为合适的资源？

5．任务拓展

校园网络的本质是在校园网络平台上的应用。校园网络的应用是通过应用软件来实现的，这些应用按性质和手段可分为教育教学管理、多媒体教学、校园一卡通、校园视频点播系统、图书馆情报信息系统、校园Internet/Intranet系统、远程教育系统等。

（1）教育教学管理

教育教学管理网络连接学校领导及各业务系部科室，是一个逻辑网络。它在物理上可以连接多个网络主干节点，如办公楼、教学楼等。教育教学管理网络提供管理自动化和办公自动化平台，可以实现对教师信息、教务信息、学生信息、考试成绩信息等的浏览、查询、统计和分析预测，提高学校管理的科学性和准确性及管理效率。以此为基础，可实现无纸化办公。

（2）多媒体教学

随着信息技术的进步，多媒体的应用已逐渐成为信息技术发展的主流之一，而多媒体教学更成为学校教育中不可缺少的重要环节。各种文字、图形、影像、声音、视频及动画等资料，皆可用做辅助教材，使授课更加生动活泼、多姿多彩、包罗万象，再配合网络的应用能取得更好的教学效果。因此，多媒体网络教学的应用，将引起教学手段和教学方式的重大变革。只要有合适的软件，多媒体网络几乎可以适应所有课程的教学。

多媒体网络由服务器、教师机、学生机、交换机、网卡、视频传输卡、耳机、麦克风，以及相应软件组成。在计算机教学中，可将教师的屏幕画面广播给所有或特定的学生，并监看学生的屏幕，控制学生的操作，甚至替学生重新开机启动。在网络教室中，不必在每个学生机上配备一套多媒体设备，因为通过多媒体广播功能所有学生都能收看、收听到教师机上发出的内容。

在普通教室里可配置一台多媒体实物投影仪，它可将教材、图片、模型等实物形象投射到大屏幕上，或转换成视频信号接入电视机，也可接入录、摄像机及闭路电视信号，还可与计算机及网络连接。

（3）校园视频点播系统

校园视频点播（VOD）系统有两种实现方案：一种是模拟传输方案；另一种是数字传输方案。前者是传统的实现方式，需要有线电视子系统的支持，布线费用较高。后者是指在校园网络中同时传输视频、音频等多媒体信息，实现视频点播的功能。

数字传输方案完全依靠校园计算机网络进行，即由视频点播中心提供播放平台，如采用VOD服务器连接光盘塔和其他节目源，然后就可在计算机网络上进行节目的播放和点播了。

（4）图书馆情报信息系统

图书馆情报信息系统连接学生阅览室、教师阅览室、资料室及书库，可实现图书资料的采购、编目、流通、检索等功能。教职工可以在校园网上的任意一台工作站查询书库的藏书和借阅情况，并可实时分类统计藏书和流通借阅情况。图书馆情报信息系统支持IC卡和条码。图书馆管理网络配置有专门的图书管理服务器。

电子阅览室网络能为学校教职工和学生提供Internet的WWW查询、E-mail等服务，同时也提供学校图书馆馆藏光盘电子读物的借阅环境。电子阅览室网络配置有光盘塔、磁盘阵列、专门服务器和多媒体计算机。

（5）校园Internet/Intranet系统

校园Internet/Intranet系统以校园Internet服务器和网站为基础，除提供应用系统访问服务外，还具有Internet/Intranet信息服务功能，如访问学校主页、收发E-mail、BBS服务、新闻组、讨论组服务、个人主页服务、Internet接入服务等。