网络工程设计与系统集成(3)第2章详解

网络工程设计与系统集成第三版课程设计一、项目概述网络工程设计与系统集成是计算机网络与通信专业的核心课程之一，旨在让学生了解和掌握网络架构设计和系统集成的基础理论和方法。

本次课程设计围绕网络工程设计与系统集成的核心内容，实现一个具有一定规模和复杂度的网络系统，包括网络基础设施搭建、系统集成、安全优化等方面的内容。

二、项目需求1. 系统架构•设计和实现一个具有一定规模和复杂度的网络系统；•确定系统整体结构和组成模块，包括硬件、网络架构和系统配置等；•搭建基础设施，包括传输网络、数据中心和存储系统等；•确定系统的性能和容量需求，保证系统能够承受高负荷的同时，满足用户需求。

2. 系统集成•完成系统架构之后，进行系统集成工作；•集成各个模块，确保系统的正常运行；•完成系统运行环境的配置和管理。

3. 安全优化•对系统进行全面的安全评估，确定系统存在的安全隐患；•提供相应的安全措施，保证系统的安全性；•通过加密、认证和授权等手段，确保系统的完整性、保密性和可用性。

三、项目实现本次课程设计将采用以下技术和工具：•网络设备：路由器、交换机、防火墙等；•虚拟化技术：VMware虚拟机、KVM虚拟机等；•操作系统：Ubuntu、CentOS等；•系统集成工具：Ansible、Puppet等。

下面是项目具体实现步骤：1. 系统架构设计•根据系统需求，设计系统整体结构和组成模块；•搭建基础设施，包括传输网络、数据中心和存储系统等；•确认系统的性能和容量需求，保证系统能够承受高负荷的同时，满足用户需求。

2. 系统集成•完成系统架构之后，进行系统集成工作；•集成各个模块，确保系统的正常运行；•完成系统运行环境的配置和管理。

3. 安全评估和措施•对系统进行全面的安全评估，确定系统存在的安全隐患；•收集有效的安全措施，保证系统的安全性；•通过加密、认证和授权等手段，确保系统的完整性、保密性和可用性。

四、项目收益本次课程设计的收益包括：•让学生了解和掌握网络工程设计和系统集成的方法和技能；•提高学生的系统设计和系统集成能力；•提高学生的网络架构设计和安全优化能力。

网络工程设计与系统集成（第3版）– 116 – 5.1.5 MIMO 与宽信道带宽技术802.11n 协议支持108Mbit/s 的高数据率传输和高频谱效率，主要依赖于两项关键技术，即多输入多输出（MIMO ）技术和宽信道带宽技术。

1．多输入多输出MIMO 是一种在发射端和接收端，均采用了多个天线或者天线阵列，建立了多条“空中路径”，增加单信道数据吞吐率的无线传输技术，如图5.4所示。

MIMO 可以定义发送端和接收端之间存在多个独立信道，即天线单元之间存在充分的间隔。

这样，消除了天线间信号的相关性，提高信号的链路性能增加了数据吞吐量。

Ci k Ci k 天线阵图5.4 MIMO 系统原理图多输入多输出实际上是一种无线芯片技术，芯片中的MIMO 通过两根或多根天线发送信号。

无线信号受到物体反射产生多径，就普通无线而言，这种多径效应会产生干扰和信号衰落。

而MIMO 技术则能利用多径传送更多的数据，在接收端借助MIMO 算法将数据重新组合，增强传输效能。

因此，多输入多输出技术是802.11n 标准制定的基础。

2．20/40MHz 信道带宽802.11n 建议规范支持20/40MHz 信道带宽，从而可在全球范围内实现500Mbit/s 的高数据率，并增大数据传输容量。

40MHz 信道由两个20MHz 的相邻信道组成，利用两个信道之间未被利用的象限频段，可使每次传输的容量比目前802.11g 的54Mbit/s 数据率提高一倍多，约为125Mbit/s 。

同时，数据率的增加与天线的数量成正比。

按照802.11n 建议规范要求，每部发射机和接收机最少用两根天线（2×2配置），至多用4根天线（4×4配置）。

用2×2天线配置的MIMO 与较宽的信道带宽相结合可实现250Mbit/s 的数据率。

用4×4天线配置MIMO 可使数据达到500Mbit/s ，从而优化回程线路。

网络工程设计教程系统集成方法第三版教学设计一、背景介绍近年来，网络技术的飞速发展改变了人们的生活和工作方式，网络工程设计也随之越来越红火。

但是，网络工程设计新手面对过技术的门槛和设计的复杂性时，常常无从下手。

因此，为了提高网络工程设计者的能力和水平，本文设计了一套网络工程设计教程系统，旨在通过系统教学提高网络工程设计者的技能水平。

二、教学目的本教程的主要目的有以下三个：1.帮助网络工程设计者掌握网络工程设计的基本理论和方法2.提高网络工程设计者的设计能力和实践经验3.培养网络工程设计者的创新能力和团队合作精神三、教学目标本教程将以以下几个方面作为教学目标：1.掌握网络工程设计的原理和方法2.熟练使用网络工程设计的常用软件3.把握网络工程设计的趋势和未来发展方向4.能够独立完成简单到中等难度的网络工程设计项目四、课程安排1. 第一章：网络工程设计概述了解网络工程设计的基本概念，介绍网络工程设计的发展历程和行业趋势，掌握网络工程设计的常用软件和工具。

2. 第二章：网络工程设计原理介绍网络工程设计的原理和理论基础，掌握网络工程设计的思想模式和方法，能够用系统思维的方法分析网络工程设计问题。

3. 第三章：网络工程设计方法介绍网络工程设计方法和策略，包括可行性分析、需求分析、功能设计、构架设计等方面。

4. 第四章：网络工程设计案例以实际案例为基础，分析网络工程设计的具体实现过程和解决方案。

五、教学方法1.讲座式授课：通过教师的讲述，传授网络工程设计的基本理论和方法；2.实践性教学：通过实际案例和实验，培养学生的设计能力和实践经验；3.团队协作：通过小组活动和团队项目，培养学生的团队合作精神和创新能力。

六、教学评价本教程采用综合评价方式。

结合考试成绩、作业、课堂表现、实践项目成果、团队协作等因素，对学生的学习情况进行综合评价。

七、教学成果参加本课程的学生将能够熟练掌握网络工程设计的基本理论和方法，掌握常用的网络工程设计软件和工具，具备独立完成网络工程设计项目的能力和实践经验，同时也具备团队合作精神和创新能力。

《网络工程设计与系统集成》一、蓝牙技术（Bluetooth）蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接。

其工作频段为全球通用的2.4ＧＨｚＩＳＭ(即工业、科学、医学)频段。

由于ＩＳＭ频带是对所有无线电系统都开放的频带，因此使用其中的某个频段都会遇到不可预测的干扰源。

为此，蓝牙特别设计了快速确认和跳频方案以确保链路稳定，结合了极高跳频速率（1600跳／ｓ）和调频技术，这使它比工作在相同频段而跳频速率均为50跳／ｓ的802.11 ＦＨＳＳ和ＨｏｍｅＲＦ无线电更具抗干扰性。

蓝牙的数据传输速率为1Ｍｂｉｔ／ｓ，采用时分双工方案来实现全双工传输。

其理想的连接范围为10ｃｍ～10ｍ，通过增大发送电平可以将距离延长至100 ｍ。

蓝牙技术是一种将多种家庭与办公室中的数据和语音设备通过无线方式联网的技术，在便携式计算机、移动电话以及其他的移动设备之间建立起一种小型、经济、短距离的无线链路，将多种设备联成一个微微网（Pico Net），从若干个微微网还可以进一步联接成为分布式网络（Scatter Net），使得更多的数据和语音设备能够快捷地连通，实现快速高效的通信，实现数据共享、Internet接入、无线免提、同步资料、影像传递等。

应用蓝牙技术的无线收发器的一块芯片，这种蓝牙芯片由于体积小巧，可以很方便地嵌入各种消费电子产品以及便携式通信设备中，成为消费电子产品现代移动通信终端的一个部分，是目前世界半导体芯片厂商争相开发生产的热门产品。

蓝牙基带协议是电路交换与分组交换的结合。

在保留的时隙中可以传输同步数据包，每个数据包以不同的频率发送。

一个数据包名义上占用一个时隙，但实际上可以被扩展到占用5个时隙。

蓝牙支持异步数据信道以及多达3个同时进行的同步话音信道，还可以用一个信道同时传送异步数据和同步话音。

每个话音信道支持64ｋｂｉｔ／ｓ，同步话音链路。

第一章：网络系统集成概述1.1网络系统集成的基本概念系统是指由各种相互联系、相互作用的部分通过特定的方式结合而成的有机整体。

计算机网络系统是指以计算机网络为中心和载体，把相关硬件平台和软件平台有机地整合到一起而形成的系统。

集成（Integration）有集中、集合、一体化的含意，也就是以有机结合、协调工作、提高效率、创造效益为目的，将各个部分组合成为全新功能的、高效和统一的有机整体。

系统集成（SI，System Integration）：在系统工程科学方法的指导下，根据用户需求，优选各种技术和产品，提出系统性的应用方案，并按照方案对组成、系统的各个部件或子系统进行综合集成，使之彼此协调工作，成为一个完整、可靠、经济和有效的系统，达到整体优化的目的。

网络系统集成（NSI，Networks System Integration），根据应用领域的需要，将硬件平台、网络设备、系统软件、工具软件以及相应的应用软件集成为具有优良性能价格比的计算机网络系统和应用系统的全过程。

网络系统集成的特点网络系统集成要以满足用户的需求为根本出发点。

网络系统集成是要选择最适合用户的需求和投资规模的产品和技术。

网络系统集成体现更多的是设计、调试与开发，其本质是一种技术行为。

网络系统集成包含技术、管理和商务等方面，是一项综合性的系统工程。

技术是系统集成工作的核心，管理和商务活动是系统集成项目成功实施的可靠保障。

性能价格比的高低是评价一个网络系统集成项目设计是否合理和实施成功的重要参考因素。

1.2网络系统集成的基本过程（7/8）(1) 网络系统规划和需求分析；(2) 投标和合同的签署； (3) 逻辑网络设计；(4) 物理网络设计；(5) 分包商的管理及布线工程；(6) 设备的订购和安装调试；(7) 服务器的安装和配置；(8) 网络系统测试；(9) 网络安全和网络管理；(10) 网络系统验收；(11) 培训和系统维护。

网络系统规划和需求分析做什么:网络功能、运行性能网络设计者应从以下三个方面进行用户需求分析：网络的应用目标(达到的功能)、网络的应用约束和网络的通信特征。

《系统集成项目管理工程师教材》第3版第二章《信息技术发展》详细知识点一、信息技术概述1：定义：信息技术是以微电子学为基础的计算机技术和电信技术的结合，用于对声音、图像、文字、数字和各种传感信号的信息进行获取、加工、处理、存储、传播和使用。

2：分类：按表现形态可分为硬技术（物化技术）与软技术（非物化技术）。

硬技术包括各种信息设备及其功能，如传感器、服务器、智能手机等；软技术则指有关信息获取与处理的各种知识、方法与技能，如语言文字技术、数据统计分析技术等。

二、计算机硬件与软件1：计算机硬件包括控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备。

控制器负责发出控制信息，使指令执行过程逐步进行；运算器对数据进行算术和逻辑运算；存储器分为内存和外存，用于存储程序和数据；输入设备和输出设备则分别用于信息的输入和输出。

·2：计算机软件分为系统软件、应用软件和中间件。

系统软件负责控制和协调计算机及外部设备，支持应用软件开发和运行；应用软件则是用户可使用的各种程序设计语言及程序集合；中间件位于平台和应用之间，提供通用服务。

三、新一代信息技术及应用1. 物联网（IoT）·定义：物联网主要解决物品与物品（T2T）、人与物品（H2T）、人与人（H2H）之间的互连。

:架构：分为感知层、网络层和应用层。

感知层由各种传感器构成，负责识别物体和采集信息；网络层由互联网、广电网等组成，负责信息传递和处理；应用层则是物联网和用户的接口，实现智能应用。

·关键技术：包括传感器技术、RFID技术、微机电系统（MEMS）等。

2. 云计算（Cloud Computing）·定义：云计算是分布式计算的一种，通过网络将计算任务分解成小程序，通过多台服务器组成的系统进行处理和分析，并将结果返回给用户。

服务类型：包括基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）。

·特点：基于互联网的计算方式，按需提供共享的软件资源、计算资源、存储资源和信息资源。

三《网络工程设计与系统集成》05教育技术黄德明20052801151一、蓝牙技术（Bluetooth）蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接。

其工作频段为全球通用的2.4ＧＨｚＩＳＭ(即工业、科学、医学)频段。

由于ＩＳＭ频带是对所有无线电系统都开放的频带，因此使用其中的某个频段都会遇到不可预测的干扰源。

为此，蓝牙特别设计了快速确认和跳频方案以确保链路稳定，结合了极高跳频速率（1600跳／ｓ）和调频技术，这使它比工作在相同频段而跳频速率均为50跳／ｓ的802.11 ＦＨＳＳ和ＨｏｍｅＲＦ无线电更具抗干扰性。

蓝牙的数据传输速率为1Ｍｂｉｔ／ｓ，采用时分双工方案来实现全双工传输。

其理想的连接范围为10ｃｍ～10ｍ，通过增大发送电平可以将距离延长至100 ｍ。

蓝牙技术是一种将多种家庭与办公室中的数据和语音设备通过无线方式联网的技术，在便携式计算机、移动电话以及其他的移动设备之间建立起一种小型、经济、短距离的无线链路，将多种设备联成一个微微网（Pico Net），从若干个微微网还可以进一步联接成为分布式网络（Scatter Net），使得更多的数据和语音设备能够快捷地连通，实现快速高效的通信，实现数据共享、Internet接入、无线免提、同步资料、影像传递等。

应用蓝牙技术的无线收发器的一块芯片，这种蓝牙芯片由于体积小巧，可以很方便地嵌入各种消费电子产品以及便携式通信设备中，成为消费电子产品现代移动通信终端的一个部分，是目前世界半导体芯片厂商争相开发生产的热门产品。

蓝牙基带协议是电路交换与分组交换的结合。

在保留的时隙中可以传输同步数据包，每个数据包以不同的频率发送。

一个数据包名义上占用一个时隙，但实际上可以被扩展到占用5个时隙。

蓝牙支持异步数据信道以及多达3个同时进行的同步话音信道，还可以用一个信道同时传送异步数据和同步话音。

网络工程设计与系统集成（第3版）1.4.5 网络安全管理措施尽管没有绝对安全的网络，但是，如果在网络方案设计之初就遵从一些安全要求，那么网络系统的安全就会有保障。

规划设计时考虑不全面，消极地将安全和保密措施寄托在网络管理阶段，这种事后“打补丁”的思路是相当危险的。

从工程技术角度出发，在规划设计网络方案时，应该考虑以下问题。

（1）网络安全的前期防范。

强调对信息系统全面地进行安全保护。

大家都知道“木桶的最大容积取决于木桶最短的一块木板”，此事例对网络安全来说也是十分形象的类比。

网络信息系统是一个复杂的计算机系统，它本身在物理、操作和管理上的种种漏洞构成了系统的安全脆弱性，尤其是多用户网络系统自身的复杂性、资源共享性使单纯的技术保护防不胜防。

攻击者使用的是“最易渗透性”，自然在系统中最薄弱的地方进行攻击。

因此，充分、全面、完整地对系统的安全漏洞和安全威胁进行分析、评估和检测（包括模拟攻击）是设计网络安全系统的必要前提。

（2）网络安全的在线保护。

强调安全防护、监测和应急恢复，要求在网络发生被攻击、破坏的情况下，尽可能快地恢复网络信息系统的服务，减少损失。

所以，网络安全系统应该包括三种机制：安全防护机制、安全监测机制和安全恢复机制。

安全防护机制根据具体系统存在的各种安全漏洞和安全威胁采取的相应防护措施，避免非法攻击的进行；安全监测机制用来监测系统的运行，及时发现和制止对系统进行的各种攻击；安全恢复机制用于在安全防护机制失效的情况下，进行应急处理，尽量、及时地恢复信息，减少攻击的破坏程度。

（3）网络安全的有效性与实用性。

网络安全应以不影响系统的正常运行和合法用户的操作活动为前提。

网络中的信息安全和信息应用是一对矛盾。

一方面，为健全和弥补系统缺陷的漏洞，会采取多种技术手段和管理措施；另一方面，势必给系统的运行和用户使用造成负担和麻烦，这就是说，“越安全就意味着使用越不方便”。

尤其在网络环境下，实时性要求很高的业务不能容忍安全连接和安全处理造成的时延。