山东大学《计算机网络设计》课件第4章 网络性能设计

第第4 4章章 网络性能设计网络性能设计主讲：易建勋第4章 网络性能设计第2页 共82页4.1 4.1 网络带宽设计网络带宽设计网络的性能与成本成正比。网络的性能与成本成正比。网络的性能与成本成正比。网络的性能与成本成正比。 网络性能可以从带宽分析、流量分析、服务质量分网络性能可以从带宽分析、流量分析、服务质量分网络性能可以从带宽分析、流量分析、服务质量分网络性能可以从带宽分析、流量分析、服务质量分析、负载均衡分析等方面进行设计。析、负载均衡分析等方面进行设计。析、负载均衡分析等方面进行设计。析、负载均衡分析等方面进行设计。4.1.1 4.1.1 网络带宽的不稳定因素网络带宽的不稳定因素网络带宽的不稳定因素网络带宽的不稳定因素（1 1）网络带宽网络带宽网络带宽网络带宽 在在在在基基基基带带带带传传传传输输输输网网网网络络络络中中中中，带带带带宽宽宽宽通通通通常常常常用用用用来来来来衡衡衡衡量量量量数数数数据据据据的的的的传传传传输输输输速率速率速率速率。ITU-T ITU-T I.113I.113建建建建议议议议规规规规定定定定，数数数数据据据据传传传传输输输输速速速速率率率率低低低低于于于于1.5Mb/s1.5Mb/s的的的的网网网网络络络络划划划划分分分分为为为为窄窄窄窄带带带带网网网网；数数数数据据据据传传传传输输输输速速速速率率率率在在在在1.5Mb/s1.5Mb/s以以以以上上上上的的的的网络划分为宽带网。网络划分为宽带网。网络划分为宽带网。网络划分为宽带网。 主讲：易建勋第4章 网络性能设计第3页 共82页4.1 4.1 网络带宽设计网络带宽设计网络网络网络网络主讲：易建勋第4章 网络性能设计第4页 共82页4.1 4.1 网络带宽设计网络带宽设计（2 2）以太网带宽不稳定的因素）以太网带宽不稳定的因素）以太网带宽不稳定的因素）以太网带宽不稳定的因素带宽能否达到理论值，与网络采用阻塞式带宽能否达到理论值，与网络采用阻塞式带宽能否达到理论值，与网络采用阻塞式带宽能否达到理论值，与网络采用阻塞式设计设计设计设计还是还是还是还是非阻塞式设计相关。非阻塞式设计相关。非阻塞式设计相关。非阻塞式设计相关。双绞线双绞线双绞线双绞线线路质量线路质量线路质量线路质量的好坏，对网络带宽影响很大。的好坏，对网络带宽影响很大。的好坏，对网络带宽影响很大。的好坏，对网络带宽影响很大。信号在传输过程中要消耗大约信号在传输过程中要消耗大约信号在传输过程中要消耗大约信号在传输过程中要消耗大约10%10%的的的的系统开销系统开销系统开销系统开销。线路线路线路线路环境环境环境环境温度、信号接头氧化等，都会造成带宽下温度、信号接头氧化等，都会造成带宽下温度、信号接头氧化等，都会造成带宽下温度、信号接头氧化等，都会造成带宽下降。降。降。降。主讲：易建勋第4章 网络性能设计第5页 共82页4.1 4.1 网络带宽设计网络带宽设计4.1.2 4.1.2 网络用户业务模型网络用户业务模型网络用户业务模型网络用户业务模型（1 1）用户网络业务最低带宽需求）用户网络业务最低带宽需求）用户网络业务最低带宽需求）用户网络业务最低带宽需求不同的用户业务具有不同的网络带宽模型。不同的用户业务具有不同的网络带宽模型。不同的用户业务具有不同的网络带宽模型。不同的用户业务具有不同的网络带宽模型。在局域网内，网络上行和下行带宽相差不多。在局域网内，网络上行和下行带宽相差不多。在局域网内，网络上行和下行带宽相差不多。在局域网内，网络上行和下行带宽相差不多。在因特网中，一般下行带宽大于上行带宽。在因特网中，一般下行带宽大于上行带宽。在因特网中，一般下行带宽大于上行带宽。在因特网中，一般下行带宽大于上行带宽。由表由表由表由表4-24-2可见，可见，可见，可见，满足用户网络服务需求带宽不能低于满足用户网络服务需求带宽不能低于满足用户网络服务需求带宽不能低于满足用户网络服务需求带宽不能低于256kb/s256kb/s一个基本的设计思想是：一个基本的设计思想是：一个基本的设计思想是：一个基本的设计思想是：根据带宽占用大的业务来根据带宽占用大的业务来根据带宽占用大的业务来根据带宽占用大的业务来选择线路带宽选择线路带宽选择线路带宽选择线路带宽，并根据业务使用频度考虑对带宽的，并根据业务使用频度考虑对带宽的，并根据业务使用频度考虑对带宽的，并根据业务使用频度考虑对带宽的复用。复用。复用。复用。主讲：易建勋第4章 网络性能设计第6页 共82页4.1 4.1 网络带宽设计网络带宽设计网络网络网络网络主讲：易建勋第4章 网络性能设计第7页 共82页4.1 4.1 网络带宽设计网络带宽设计（2 2）网络服务的特点）网络服务的特点）网络服务的特点）网络服务的特点带宽是否足够取决于三个方面的因素：带宽是否足够取决于三个方面的因素：带宽是否足够取决于三个方面的因素：带宽是否足够取决于三个方面的因素： 提供给用户的提供给用户的提供给用户的提供给用户的服务类型服务类型服务类型服务类型。 接入层用户的接入层用户的接入层用户的接入层用户的访问速度访问速度访问速度访问速度。 用户和服务器之间的用户和服务器之间的用户和服务器之间的用户和服务器之间的连接质量连接质量连接质量连接质量。网络服务主要分为以下四种类型：网络服务主要分为以下四种类型：网络服务主要分为以下四种类型：网络服务主要分为以下四种类型： 偶尔少量的通信。偶尔少量的通信。偶尔少量的通信。偶尔少量的通信。 突发性通信。突发性通信。突发性通信。突发性通信。 固定带宽的流式传输。固定带宽的流式传输。固定带宽的流式传输。固定带宽的流式传输。 不定带宽的数据传输应用。不定带宽的数据传输应用。不定带宽的数据传输应用。不定带宽的数据传输应用。主讲：易建勋第4章 网络性能设计第8页 共82页4.1 4.1 网络带宽设计网络带宽设计（3 3）用户使用因特网的规律）用户使用因特网的规律）用户使用因特网的规律）用户使用因特网的规律中国互联网信息中心调查结果显示，用户一天中使中国互联网信息中心调查结果显示，用户一天中使中国互联网信息中心调查结果显示，用户一天中使中国互联网信息中心调查结果显示，用户一天中使用因特网的时间如图用因特网的时间如图用因特网的时间如图用因特网的时间如图4-14-1所示。所示。所示。所示。主讲：易建勋第4章 网络性能设计第9页 共82页4.1 4.1 网络带宽设计网络带宽设计4.1.3 4.1.3 网络带宽设计网络带宽设计网络带宽设计网络带宽设计（1 1）阻塞式与非阻塞式设计）阻塞式与非阻塞式设计）阻塞式与非阻塞式设计）阻塞式与非阻塞式设计如果上层链路带宽大于或等于下层链路带宽的总和，如果上层链路带宽大于或等于下层链路带宽的总和，如果上层链路带宽大于或等于下层链路带宽的总和，如果上层链路带宽大于或等于下层链路带宽的总和，我们称为我们称为我们称为我们称为非阻塞式设计非阻塞式设计非阻塞式设计非阻塞式设计。如果上层链路带宽低于下层链路带宽的总和，我们如果上层链路带宽低于下层链路带宽的总和，我们如果上层链路带宽低于下层链路带宽的总和，我们如果上层链路带宽低于下层链路带宽的总和，我们称为称为称为称为阻塞式设计阻塞式设计阻塞式设计阻塞式设计。按非阻塞式带宽设计的网络汇聚节点负载轻，网络按非阻塞式带宽设计的网络汇聚节点负载轻，网络按非阻塞式带宽设计的网络汇聚节点负载轻，网络按非阻塞式带宽设计的网络汇聚节点负载轻，网络扩展性好，但是工程成本偏高。扩展性好，但是工程成本偏高。扩展性好，但是工程成本偏高。扩展性好，但是工程成本偏高。主讲：易建勋第4章 网络性能设计第10页 共82页4.1 4.1 网络带宽设计网络带宽设计主讲：易建勋第4章 网络性能设计第11页 共82页4.1 4.1 网络带宽设计网络带宽设计4.1.4 4.1.4 网络服务集线比设计网络服务集线比设计网络服务集线比设计网络服务集线比设计（1 1）电话集线比模型）电话集线比模型）电话集线比模型）电话集线比模型集线比指可用信道与接入用户线的比例。集线比指可用信道与接入用户线的比例。集线比指可用信道与接入用户线的比例。集线比指可用信道与接入用户线的比例。例如，一条例如，一条例如，一条例如，一条E1E1线路可以同时接通线路可以同时接通线路可以同时接通线路可以同时接通3030路电话，如果按路电话，如果按路电话，如果按路电话，如果按1 1：1 1的集线比，则只能接的集线比，则只能接的集线比，则只能接的集线比，则只能接3030条用户线，如果按条用户线，如果按条用户线，如果按条用户线，如果按1 1：8 8的的的的集线比，则可以接集线比，则可以接集线比，则可以接集线比，则可以接240240条用户线。条用户线。条用户线。条用户线。计算机网络的集线比目前难以确定，经验值一般为计算机网络的集线比目前难以确定，经验值一般为计算机网络的集线比目前难以确定，经验值一般为计算机网络的集线比目前难以确定，经验值一般为1 1：8 81 1：1515左右左右左右左右。（2 2）网络服务的集线比设计）网络服务的集线比设计）网络服务的集线比设计）网络服务的集线比设计网络集线指网络服务系统有效接入与最大接入能力网络集线指网络服务系统有效接入与最大接入能力网络集线指网络服务系统有效接入与最大接入能力网络集线指网络服务系统有效接入与最大接入能力之间的比率。之间的比率。之间的比率。之间的比率。主讲：易建勋第4章 网络性能设计第12页 共82页4.1 4.1 网络带宽设计网络带宽设计网络服务有效时长计算如下：网络服务有效时长计算如下：网络服务有效时长计算如下：网络服务有效时长计算如下：网络服务有效工作时长网络服务有效工作时长网络服务有效工作时长网络服务有效工作时长= =打开网页数打开网页数打开网页数打开网页数 （网页大小（网页大小（网页大小（网页大小+ +系系系系统开销）统开销）统开销）统开销）/ /（用户带宽（用户带宽（用户带宽（用户带宽/8/8）网络服务最大集线比网络服务最大集线比网络服务最大集线比网络服务最大集线比= =服务总工作时长服务总工作时长服务总工作时长服务总工作时长/ /（网络服务有（网络服务有（网络服务有（网络服务有效时长效时长效时长效时长+ +服务间隔时长）服务间隔时长）服务间隔时长）服务间隔时长）服务器最大用户数服务器最大用户数服务器最大用户数服务器最大用户数= =（WebWeb服务器带宽服务器带宽服务器带宽服务器带宽/ /用户接入带宽）用户接入带宽）用户接入带宽）用户接入带宽） 最大集线比最大集线比最大集线比最大集线比主讲：易建勋第4章 网络性能设计第13页 共82页4.1 4.1 网络带宽设计网络带宽设计4.1.5 4.1.5 网络带宽管理方法网络带宽管理方法网络带宽管理方法网络带宽管理方法（1 1）利用硬件设备）利用硬件设备）利用硬件设备）利用硬件设备进行网络带宽管理进行网络带宽管理进行网络带宽管理进行网络带宽管理网网网网络带宽可以用络带宽可以用络带宽可以用络带宽可以用软软软软件件件件的方法进行管理，的方法进行管理，的方法进行管理，的方法进行管理，也可以通过也可以通过也可以通过也可以通过带宽管带宽管带宽管带宽管理器、入侵控制系理器、入侵控制系理器、入侵控制系理器、入侵控制系统（统（统（统（IPSIPS）、路由器）、路由器）、路由器）、路由器等硬件等硬件等硬件等硬件设备进设备进设备进设备进行控行控行控行控制和管理。制和管理。制和管理。制和管理。主讲：易建勋第4章 网络性能设计第14页 共82页4.1 4.1 网络带宽设计网络带宽设计带宽管理器一般设置在边界路由器附近。带宽管理器一般设置在边界路由器附近。带宽管理器一般设置在边界路由器附近。带宽管理器一般设置在边界路由器附近。也可以将带宽管理器内置在边界路由器中。也可以将带宽管理器内置在边界路由器中。也可以将带宽管理器内置在边界路由器中。也可以将带宽管理器内置在边界路由器中。（2 2）利用软件防火墙进行网络带宽管理）利用软件防火墙进行网络带宽管理）利用软件防火墙进行网络带宽管理