通信系统架构

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一. 通信系统架构基础

1、通信网络主要形式：局域网、广域网、移动通信网。

二. 局域网

2、局域网网络架构通常由计算机、交换机、路由器等设备组成。特点是覆盖地理范围小、数据传输速率高、低误码率、可靠性高、支持多种传输介质、支持实时应用。

3、局域网按网络拓扑分类有总线型、环型、星型、树型、层次型等类型

4、局域网按传输介质分类有有线局域网、无线局域网。

5、局域网网络架构有 4 种类型：单核心架构、双核心架构、环型架构、层次型架构。

6、单核心架构。使用单台核心二层或三层交换设备作为网络核心。
优点：结构简单，设备投资节约，接入方便。
缺点：地理范围受限，核心单点故障，扩展能力有限，接入设备较多时核心端口密度要求高。

7、双核心架构。采用两台核心三层及以上交换机作为网络核心。
优点：网络拓扑结构可靠性高，接入较为方便。
缺点：投资较单核心高，核心端口密度要求较高。

8、环型架构。采用多台核心三层及以上交换机组成双动态弹性分组环（RPR）作为网络核心。
优点：RPR 具备自愈保护，节省光纤资源，提供多等级、可靠的 QoS 服务，有效利用带宽资源。
缺点：投资较高，路由冗余设计实施难度较高且易形成环路，多环智能通过业务接口互通无法直通。

9、层次型架构。由核心层、汇聚层、接入层三层交换设备和用户设备组成层次模型。
优点：易扩展，分级排查网络故障便于维护。

三. 广域网

1、广域网网络架构利用公用分组交换网、无线分组交换网、卫星通信网构建通信子网连接分布的局域网以实现资源子网的共享。

2、广域网由骨干网、分布网、接入网组成。

3、广域网网络架构可以分为：单核心架构、双核心架构、环型架构、半/全冗余架构、对等子域架构、层次子域架构。

4、单核心架构。以单台核心三层交换设备作为网络核心。
优点：结构简单，设备投资节约，局域网互访效率高，新局域网接入方便。
缺点：核心单点故障，扩展能力欠佳，核心设备端口密度要求较高。

5、双核心架构。以两台核心三层及以上交换机作为网络核心。
优点：网络拓扑结构可靠，路由可热切换，可靠性高，局域网接入较为方便。
缺点：投资较单核心高，路由冗余设计实施难度较高，核心端口密度要求较高。

6、环型架构。以多台核心三层及以上交换机组成路由环路作为网络核心。
优点：接入方便。
缺点：投资较高，路由冗余设计实施难度较高且易形成环路，核心端口密度要求较高。

7、半/全冗余架构。以多台核心路由设备间互连组成网络核心
优点：结构灵活，路由灵活，方便扩展，可靠性高。
缺点：结构零散，不便管理，不便排障。

8、对等子域架构。将半冗余核心划为两个独立子域，子域间通过一条或多条链路互连。
优点：路由控制灵活。
缺点：子域间冗余设计实施难度较高，易形成环路或存在非法路由风险，子域互连设备性能要求高。

9、层次子域架构。半冗余核心划为多个独立子域，子域间存在层次关系，高层次子域连接多个低层次子域。
优点：扩展性较好，路由控制灵活。
缺点：子域路由冗余设计实施难度较高，易形成环路或存在非法路由风险，子域互连设备性能要求高。

四. 5G网络

1、5G 系统为移动终端用户提供数据网络互连，数据网络可以是互联网、IP 媒体子系统、专用网络。

2、用户设备通过 5G 系统接入数据网络的方式有透明模式和非透明模式。在透明模式下 5G 系统通过用户面功能接口接入运营商网络，然后通过防火墙或者代理连至 Internet。非透明模式下，5G系统可以直接或通过其他网络连接至运营商网络或 Internet。

3、5G 网络边缘计算能为垂直行业提供诸如以时间敏感、高带宽为特征的业务就近分流服务。一来为用户提供极佳的服务体验，二来降低了移动网络后端处理的压力。

4、软件定义网络（SDN）是一种新型网络创新架构，核心思想是通过控制与转发分离，将网络中交换设备的控制逻辑集中到一个计算设备上，控制面集中管控，提升网络管理配置能力。

五. 存储网络架构

1、存储网络设计磁盘存储访问方式：直连式存储，网络附加存储，存储区域网络。

2、直连式存储（DAS）：存储设备通过 IDE/ATA/SCSI 接口或光纤通道直接连接到单台计算机，计算机通过 I/O 访问存储设备，存储设备可以是硬盘驱动器、RAID阵列、CD、DVD、磁带驱动器。

3、网络附加存储（NAS）：存储设备通过标准的网络拓扑结构连接到计算机群组，计算机通过 IP 局域网或广域网 TPC 或 UDP 协议，通过 RPC 接口访问 NAS 存储设备。

4、存储区域网络（SAN）：一种采用网状通道技术专门为存储建立的独立于 TCP/IP 网络之外的专用网络，通过网状通道交换机连接存储阵列和服务器。

5、三种存储网络架构的对比：

对比项	DAS	NAS	SAN
架构类别	单机存储架构	网络存储架构	网络存储架构
访问方式	I/O 总线	网络	网络
资源利用	单机存储	共享存储	共享存储
访问媒介	总线	以太网	以太网/光纤通道
优势特点	易用易管理设备成本低	易用易管理可扩展性高设备成本较低	高性能低延迟灵活性高

六. 网络构建

1、IPv4 到 IPv6 过渡主要存在 3 种过渡技术：双协议栈、隧道技术、网络地址翻译技术。
● 双协议栈：两种协议在同一平台上双栈共存，同时运行。
● 隧道技术：包括 ISATAP 隧道、6to4 隧道、over6 隧道、6over4 隧道。
● 网络地址翻译（NAT）技术：将 IPv4 地址和 IPv6 地址分别看作内部地址和外部地址，或者相反，以实现地址转换。

2、网络需求分析主要从业务需求、用户需求、应用需求、计算机平台需求和网络需求来进行分析。

3、网络技术遴选及设计可以使用生成树协议、虚拟局域网（VLAN）、无线局域网（WLAN）、线路冗余设计、服务器冗余设计等方式。

4、广域网技术遴选可以采用远程接入技术、广域网互连技术，如数字数据网络（DDN）、同步数字体系（SDH）、多业务传送平台（MSTP）、虚拟专用网络（VPN）等。

5、广域网性能优化策略有：预留带宽、利用拨号线路、传输数据压缩、链路聚合、数据基于优先级排序、基于协议预留带宽等方式。

6、层次化设计的优点是能降低成本，充分利用模块化设备/部件，网络变化或演化容易。

7、层次化网络设计一般采用三层模型设计思路：接入层、汇聚层、核心层。

8、层次化设计的原则：
● 控制网络层次。
● 从接入层开始，向上分析规划。
● 尽量采用模块化设计。
● 严格控制网络结构。
● 严格控制层次化结构。

9、实施网络安全控制的相关技术主要有：
● 防火墙。防火墙的体系有：硬件防火墙、软件防火墙、嵌入式防火墙。防火墙的种类有包过滤、应用层网关、代理服务等。
● 虚拟专用网络技术。该技术利用公共网络建立私有专用网络，具有成本低、接入方便、可扩展性强、管理和控制方便等优点。
● 访问控制技术。访问控制技术主要有：自主访问控制（DAC）、强制访问控制（MAC）、基于角色的访问控制（RBAC）、基于任务的访问控制（TBAC）和基于对象的访问控制（OBAC）。
● 网络安全隔离。形式有：子网隔离、物理隔离、VLAN 隔离、逻辑隔离。
● 网络安全协议。