笔记-信息网络系统监理基础-14.1.2 网络基础平台
14.1.2 网络基础平台
1. 网络基础平台的组成
网络基础平台是计算机网络的枢纽，由传输设备、交换设备、网络接入设备、布线系统、网络服务器和操作系统、数据存储和系统等组成，如图14.2所示。
2.网络传输技术
数据传输是网络的核心技术之一。传输线路带宽的高低，不仅体现了网络的通信负载能力，也反应了网络建设的现代化水平。目前常用的传输系统主要有：DWDM（波分复用）、综合布线系统（PDS）、同步数字序列（SDH ）、准同步数字序列（PDH ）、数字微波传输系统、VSAT数字卫星通信系统及有线电视网（CATV）等。
3.网络交换技术
通常网络按所覆盖的区域分为局域网、城域网和广域网，由此网络交换也可分为局域网交换技术、城域网交换技术和广域网交换技术。
4. 网络接入技术
通信网按其功能可以划分分为长途网、中继网和接入网，如图14.5组成，通常将中继网和长途网统称为核心网（Core Network ）。目前，常用的接入技术主要有：电话线调制解调器（Modem ）、电缆调制解调器（Cable Modem）、高速数字用户环路（HDSL ）,非对称数字用户环路（ADSL ）、超高速数字用户环路（VDSL）和无线接入等。
5. 布线系统
6. 网络互联技术
由于历史的原因，存在大量异质、异构网络，这些异质、异构网络有的体现在不同厂商的软件上，有的体现在不同厂商的硬件实现上，因此网络集成面临着如何有机地互连这些异质、异构网络的问题，例如：不同局域网之间的互连，局域网与广域网的互连，Web与数据库的互连等。
目前，常用的网络互连设备有路由器、交换机、集线器和网关等。网络互连设备既可用软件实现，也可用硬件实现。其中，路由器是最常用的广域网互连设备，网络交换机和集线器是最常用的局域以太网互连设备。
7. 网络操作系统
网络操作系统的主要任务是调度和管理网络资源，网络资源主要包括网络服务器、工作站、打印机、网桥、路由器、交换机、网关、共享软件、应用软件和共享数据等。
1）网络操作系统的基本功能
- 数据共享。数据是网络最重要的资源，数据共享是网络操作系统最核心的功能。
- 设备共享。网络用户共享比较昂贵的设备，例如激光打印机、大屏幕显示器、绘图仪和大容量磁盘等。
- 文件管理。管理网络用户读/写服务器文件，并对访问操作权限进行协调和控制。
- 名字服务。网络用户注册管理，通常是由域名服务器来完成。
- 网络安全。防止非法用户对网络资源的操作、窃取、修改和破坏。
- 网络管理。包括网络运行管理和网络性能监控等。
- 系统容错。防止主机系统因故障而影响网络的正常运行，通常采用UPS电源监控保护、双机热备份、磁盘镜像和热插拔等措施。
- 网络互连。将不同的网络互连在一起，实现彼此间的通信与资源共享。
- 应用软件支持。支持电子邮件、数据库、文件服务等各种网络应用。
2）网络操作系统分类
目前，常用的网络操作系统主要有以下凡种。
（1） UNIX网络操作系统
UNIX是一种多用户、多任务的网络操作系统，广泛应用于大型机、超级小型机、RISC工作站和高档微机。UNIX最早起源于1969年AT&T贝尔实验室的一个研究项目。进入20世纪80年代，许多工作站生产厂商开始将UNIX作为其工作站的操作系统，主要包括以下几种：
- Sun Micro-system公司的Solaris
- IBM公司的AIX
- SGI公司的IRIX
- SCO公司的UNIX Ware
- HP公司的HP-UX等
（2） Windows网络操作系统
Windows NT/2000/2003是美国Microsoft公司开发的一系列32/64位多用户、多任务网络操作系统，目前广泛使用的是Windows 2000/2003 Servero Windows 2000/2003 Server是面向网络服务器的操作系统，为网络应用提供了功能强大的服务器平台。
（3） Novell NetWare网络操作系统
NetWare是Novell公司的高性能网络操作系统。1994年，Novell公司推出了超级网络操作系统NetWare 4.1。目前使用的NetWare 6.5是Novell新一代的Internet/Intranet网络操作系统。
8. 网络测试
网络测试主要包括以下内容。
1）电缆测试 ▲
电缆是网络通信的基础，据统计大约50%的网络故障与电缆有关。电缆测试主要包括电缆的验证测试和认证测试。验证测试主要是测试电缆的安装情况，例如电缆有无开路或短路，连接是否正确，接地是否良好，电缆走向如何等。认证测试主要是测试己安装完毕的电缆的电气参数（如衰减、交调干扰等）是否满足有关的标准。
生产电缆测试仪的厂商很多，如Fluke DPS 4000是专用的电缆测试仪器。
2）传输信道测试
主要是测试传输信息的频谱带宽、传输速率、误码率等参数，测试仪器包括频谱分析仪、误码测试仪等。
3）网络测试
主要是监测网络的规程、性能、安装调试、维护、故障诊断等。例如千兆局域网分析仪Fluke EtherScope等。
9. 网络服务器
服务器是网络中最关键的设备之一。通常服务器向客户机提供网络应用和数据资源共享服务，并负责协调和管理这些资源。由于网络服务器要同时为网络上所有的用户服务，因此网络服务器的要求较高，例如快速地处理速度、较大的内存、较大的磁盘容量和高可靠性。根据网络的应用和规模，可选用高档微机、UNIX工作站、小型机和大型机等。选择网络服务器时要考虑以下因素：
（1）CPU的速度和数量；
（2）内存容量和性能；
（3）总线结构和类型；
（4）磁盘总量和性能；
（5）容错性能；
（6）网络接口性能；
（7）服务器软件等。
10. 数据存储和系统
目前市场上的存储产品主要有磁盘阵列、磁带机与磁带库、光盘库、SAN和NAS等，其中SAN和NAS是目前存储技术的主流。
1）磁盘阵列、磁盘阵列柜
磁盘阵列又叫RAID （Redundant Array of Inexpensive Disks，磁盘冗余阵列），是指将多个类型、容量、接口，甚至品牌一致的专用硬盘或普通硬盘连成一个阵列，使其能以某种快速、准确和安全的方式来读写磁盘数据，从而达到提高数据读取速度和安全性的一种手段。因此，磁盘阵列读写方式的基本要求是，在尽可能提高磁盘数据读写速度的前提下，必须确保在一张或多张磁盘失效时，阵列能够有效地防止数据丢失。磁盘阵列的最大特点是数据存取速度特别快，其主要功能是可提高网络数据的可用性及存储容量，并将数据有选择地分布在多个磁盘上，从而提高系统的数据吞吐量。另外，磁盘阵列还能够免除单块硬盘故障所带来的灾难后果，通过把多个较小容量的硬盘连在智能控制器上，可增加存储容量。磁盘阵列是一种高效、快速、易用的网络存储设备。
2）磁带机、自动磁带加载机、磁带库、光盘库
随着制造技术和生产工艺的不断改进，磁带机的性能还将得到很大的提高。包括磁带将被做得越来越小，存储能力越来越大，磁带机的自动化程度也将越来越高。
广义的磁带库产品包括自动加载磁带机和磁带库。自动加载磁带机和磁带库实际上是将磁带和磁带机有机结合组成的。自动加载磁带机是一个位于单机中的磁带驱动器和自动磁带更换装置，它可以从装有多盘磁带的磁带匣中拾取磁带并放入驱动器中，或执行相反的过程。它可以备份几百GB或者更多的数据。自动加载磁带机能够支持例行备份过程，自动为每日的备份工作装载新的磁带。一个拥有工作组服务器的小公司或分理处可以使用自动加载磁带机来自动完成备份工作。
磁带库是像自动加载磁带机一样的基于磁带的备份系统，它能够提供同样的基本自动备份和数据恢复功能，但同时具有更先进的技术特点。它的存储容量可达到数百TB（1 TB=1024GB ），可以实现连续备份、自动搜索磁带，也可以在驱动管理软件控制下实现智能恢复、实时监控和统计，整个数据存储备份过程完全摆脱了人工干涉。磁带库不仅数据存储量大得多，而且在备份效率和人工占用方面拥有无可比拟的优势。在网络系统中，磁带库通过SAN < Storage Area Network，存储局域网）系统可形成网络存储系统，为企业存储提供有力保障，很容易完成远程数据访问、数据存储备份，或通过磁带镜像技术实现多磁带库备份，无疑是数据仓库、ERP等大型网络应用的理想存储设备。
目前最好的多媒体海量信息存储载体或重要文献资料备份媒体，非光盘莫属。因为光盘不仅存储容量巨大，而且成本低、制作简单、体积小，更重要的是其信息可以保存100年~300年。因此，光盘普遍用于重要文献资料、视听材料、教育软件、影视节目和游戏动画等媒体信息存储，供广大用户重复使用。然而，一张光盘的存储容量毕竟有限，对于海量信息存储的网络系统来讲是远远不够的。要想获得海量信息的网络存取，就必须将保存有大量不同信息的几十张甚至几百张光盘组合起来使用。
光盘塔由几台或十几台CD-ROM驱动器并联构成，可通过软件来控制某台光驱的读写操作。光盘塔可以同时支持几十个到几百个用户访问信息。
光盘库实际上是一种可存放几十张或几百张光盘并带有机械臂和一个光盘驱动器的光盘柜。光盘库也叫自动换盘机，它利用机械手从机柜中选出一张光盘送到驱动器进行读写。它的库容量极大，机柜中可放几十片甚至上百片光盘片，这种有巨大联机容量的设备非常适用于图书馆一类的信息检索中心，尤其是交互式光盘系统、数字化图书馆系统、实时资料档案中心系统、卡拉OK自动点播系统等。光盘库的特点是：安装简单、使用方便，并支持几乎所有的常见网络操作系统及各种常用通信协议。由于光盘库普遍使用的是标准EmE光驱（或标准5片式换片机），所以维护更换与管理非常容易，同时降低了成本和价格。光盘库普遍内置有高性能处理器、高速缓存器、快速闪存、动态存取内存、网络控制器等智能部件，使得其信息处理能力更强。
光盘网络镜像服务器是继第一代的光盘库和第二代的光盘塔之后，最新开发的一种可在网络上实现光盘信息共享的网络存储设备。光盘网络镜像服务器不仅具有大型光盘库的超大存储容量，而且还具有与硬盘相同的访问速度，其单位存储成本（分摊到每张光盘上的设备成本）大大低于光盘库和光盘塔，因此光盘网络镜像服务器己开始取代光盘库和光盘塔，逐渐成为光盘网络共享设备中的主流产品。
在网络海量存储备份系统中，磁盘阵列、磁带库、光盘库等存储设备因其信息存储特点的不同，应用环境也有较大区别。磁盘阵列主要用于网络系统中的海量数据的即时存取；磁带库更多的是用于网络系统中的海量数据的定期备份；光盘库则主要用于网络系统中的海量数据的访问。
3） SAN和NAS
存储技术是在服务器附属存储SAS和直接附属存储DAS基础上发展起来，表现为两大技术SAN和NAS。
磁盘阵列技术RAID（独立磁盘冗余阵列）发展的技术也很快，出现了低、中、高端产品和相关的软件产品，具体地讲，中低档磁盘阵列是由柜式和卡式组成。卡式由SCSI Raid和IDE Raid组成。高档磁盘阵列是一种在线式的产品，它的系统容量大，数据传输速率高，光纤接口可靠性高，有较好的冗余性。作为非在线服务的产品有磁带机与磁带库。
进入20世纪90年代以后，人们逐渐意识到IT系统的数据集中和共享成为一个垦待解决的问题。于是，网络化存储的概念被提出并得到了迅速发展。从结构上看，今天的网络化存储系统主要包括SAN（Storage Area Network，存储区域网）和NAS（Network Attached Storage，网络附加存储）两大类，分别如图14.7和图14.8所示。
（1）SAN（Storage Area Network，存储区域网）特点
SAN是指在网络服务器群的后端，采用光纤通道等存储专用协议连接成的高速专用网络，使网络服务器与多种存储设备直接连接。SAN的最大特点就是可以实现网络服务器与存储设备之间的多对多连接，而且，这种连接是本地的高速连接。
SAN作为网络基础设施，是为了提供灵活、高性能和高扩展性的存储环境而设计的。SAN通过在服务器和存储设备（例如磁盘存储系统和磁带库）之间实现连接来达到这一目的。
高性能的光纤通道交换机和光纤通道网络协议可以确保设备连接既可靠又有效。这些连接以本地光纤或SCSI（通过SCSI-to-Fibre Channel转换器或网关）为基础。一个或多个光纤通道交换机以网络拓扑形式为主机服务器和存储设备提供互联。
（2）NAS（Network Attached Storage，网络附加存储）特点
NAS是一种将分布、独立的数据整合为大型、集中化管理的数据中心，以便于对不同主机和应用服务器进行访问的技术。
NAS解决方案通常配置为作为文件服务的设备，由工作站或服务器通过网络协议（如TCP/IP）和应用程序（如网络文件系统NFS或者通用Internet文件系统CIFS ）来进行文件访问。大多数NAS连接在工作站客户机和NAS文件共享设备之间进行。这些连接依赖于企业的网络基础设施来正常运行。
为了提高系统性能和不间断的用户访问，NAS采用了专业化的操作系统用于网络文件的访问，这些操作系统既支持标准的文件访问，也支持相应的网络协议。
NAS使文件访问操作更为快捷，并且易于向基础设施增加文件存储容量。因为NAS关注的是文件服务而不是实际文件系统的执行情况，所以NAS设备经常是自包含的，而且相当易于部署。SAN与NAS关键特性比较见表14-1。
4）SVA共享虚拟磁盘阵列
虚拟存储结构提供了先进的、工业标准在线存储系统。包括独立的通道和磁盘之间的数据传输、高速处理器、磁盘快速写操作、可扩展的高速缓存、快速访问高速缓存中的数据、有效地管理高速缓存、数据保护、非易失性高速缓存、ESCON, SCSI和光纤通道接口。
5）灾难后的恢复