第六章局域网组网技术

1、第第6 6章章 局域网组网技术局域网组网技术本章要求本章要求: : 了解局域网的功能及主要特点； 了解局域网的相关技术标准； 理解综合布线的基本概念； 掌握局域网组网规划的基本步骤； 掌握IP地址的规划方式； 掌握基于Windows XP组建对等局域网的基本步骤； 理解局域网组网性能评价的主要指标； 掌握局域网性能评价的主要方法； 了解Virtual PC和Vmware虚拟机的基本用途。6.1 6.1 局域网概述局域网概述根据IEEE的描述，局部网络技术是“把分散在一个建筑物或相邻几个建筑物中的计算机、终端、大容量存储器的外围设备、控制器、显示器以及为连接其他网络而使用的网络连接器等相互连接起

2、来，以很高的速度进行通信的手段”。1.1.局域网的主要特点局域网的主要特点（1)地理范围较小，一般为数百米至数公里。可覆盖一幢大楼、整个校园或一个企业。（2)数据传输速率高，一般为0.1100Mbps，目前已出现速率高达1Gbps的局域网。可交换各类数字和非数字(如语音、图像、视频等)信息。（3)传输质量好，误码率低，一般在10-1110-8范围内。这是因为局域网通常采用短距离基带传输，可以使用高质量的传输媒体，从而提高了数据传输质量。（4)以PC机为主体，包括终端及各种外设，网中一般不设中央主机系统。（5)一般包含OSI参考模型中的低三层功能，即涉及通信子网的内容。（6)协议简单、结构灵活、

3、建网成本低、周期短、便于管理和扩充。2.2.局域网的功能局域网的功能（1)设备共享。这将提高整个系统的性价比。（2)信息共享。这将增强计算机处理能力。（3)可进行高速数据通信，也可进行多种媒体信息的通信。（4)分布式处理。网络内各计算机分别完成一项大任务中的子项，不仅使系统效能大大加强，也使网络可靠性加强。6.1.1 6.1.1 局域网的相关标准局域网的相关标准IEEE(电气电子工程师协会)于1980年2月成立了局域网委员会(简称IEEE 802委员会)，专门从事局域网标准化工作，并制定了IEEE 802标准。IEEE 802标准包括局域网参考模型与各层协议。IEEE 802标准所描述的局域网

4、参考模型与OSI参考模型关系如图6-1所示:图6-1 IEEE 802模型与OSI模型对应关系IEEE 802参考模型只对应OSI参考模型的数据链路层和物理层，它将数据链路层划分为逻辑链路控制LLC(Logical Link Control)子层与介质访问控制MAC子层。IEEE 802委员会为局域网制定了一系列的标准，称作IEEE 802标准。这些标准主要是：IEEE 802.1标准，它包括局域网体系结构、网络互连以及网络管理与性能测量；IEEE 802.2标准，定义了逻辑链路控制层功能与服务；IEEE 802.3标准，定义了CSMA/CD总线介质访问控制方法与物理层规范；IEEE 802.

5、4标准，定义了令牌总线(Token Bus)介质访问控制方法与物理层规范；IEEE 802.5标准，定义了令牌环(Token Ring)介质访问控制方法与物理层规范；IEEE 802.6标准，定义了城域网MAN介质访问控制方法与物理层规范；IEEE 802.7标准，定义了宽带技术；IEEE 802.8标准，定义了光纤技术；IEEE 802.9标准，定义了语音与数据综合局域网技术；IEEE 802.10标准，定义了可互操作的局域网安全规范；IEEE 802.11标准，定义了无线局域网技术。 IEEE 802.1IEEE 802.6已经成为ISO的国际标准，IEEE 802.1IEEE 802.6

6、、IEEE 802.7与IEEE 802.8分别讨论和定义关于利用宽带同轴电缆与光纤作为传输介质的通信标准，供IEEE 802.3、IEEE 802.4、IEEE 802.5等标准的物理层选用。IEEE 802标准之间的关系如图6-2所示。 图6-2 IEEE 802 标准体系之间的关系6.1.2 6.1.2 以太网相关技术以太网相关技术以太网是目前使用最广泛的局域网技术。以太网最早由Xerox(施乐)公司创建,它包括标准的以太网(10Mbit/S)快速以太网(100Mbit/s)和10G(10Gbit/s)以太网,采用的是CSMA/CD访问控制法,它们都符合IEEE802.3。 1.1.标准

7、以太网标准以太网标准以太网只有10Mbps的吞吐量，使用的是带有冲突检测的载波侦听多路访问（CSMACD，Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）的访问控制方法。以太网可以使用粗同轴电缆、细同轴电缆、非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线和光纤等多种传输介质进行连接，并且在IEEE 802.3标准中，为不同的传输介质制定了不同的物理层标准。目前标准以太网基本上已经淘汰。2.2.快速以太网快速以太网快速以太网的传输速率定义为100Mbit/s，它基于CSMACD技术，快速以太网支持双绞线和光纤，它分为100BASETX 、100BASEFX、100B

8、ASET4三个子类。 （1）100BASETX是一种使用5类数据级无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。它使用两对双绞线，一对用于发送，一对用于接收数据。在传输中使用4B5B编码方式，信号频率为125MHz。符合EIA586的5类布线标准和IBM的SPT 1类布线标准。使用同10BASET相同的RJ45连接器。它的最大网段长度为100米。它支持全双工的数据传输。（2）100BASEFX是一种使用光缆的快速以太网技术，可使用单模和多模光纤（62.5和125um）多模光纤连接的最大距离为550米。单模光纤连接的最大距离为3000米。在传输中使用4B5B编码方式，信号频率为125MHz。它使用M

9、ICFDDI连接器、ST连接器或SC连接器。它的最大网段长度为150m、412m、2000m或更长至10公里，这与所使用的光纤类型和工作模式有关，它支持全双工的数据传输。100BASEFX特别适合于有电气干扰的环境、较大距离连接、或高保密环境等情况下的适用。 （3）100BASET4是一种可使用3、4、5类无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。100Base-T4使用4对双绞线，其中的三对用于在33MHz的频率上传输数据，每一对均工作于半双工模式。第四对用于CSMA/CD冲突检测。在传输中使用8B6T编码方式，信号频率为25MHz，符合EIA586结构化布线标准。它使用RJ45连接器，最大

10、网段长度为100米。 3.3.千兆以太网千兆以太网千兆以太网技术是目前主流的高速以太网技术，它采用了与快速以太网相同的帧格式、帧结构、网络协议、全/半双工工作方式、流控模式以及布线系统。千兆以太网技术有两个标准：IEEE802.3z和IEEE802.3ab。IEEE802.3z制定了光纤和短程铜线连接方案的标准。IEEE802.3ab制定了五类双绞线上较长距离连接方案的标准。表6-1列出了常见的千兆以太网技术。千兆以太网技术传 输 介 质传 输 距 离1000Base-SX（波长770nm860nm）62.5m波长为850nm(1nm=10)的短波多模光纤260m50m波长为850nm(1nm

11、=10)的短波多模光纤525m1000Base-LX（ 波 长 1 2 7 0 n m 1355nm）62.5m或50m波长为1300nm(1nm=10)的长波多模光纤多模550m10m波长为1300nm(1nm=10)的长波单模光纤单模3km1000Base-CXSTP25m1000Base-T5类(或更高)UTP，与10Mb/s和100Mb/s以太网兼容100m表6-1 常见的千兆以太网技术4.4.万兆以太网万兆以太网万兆以太网是当前最新的以太网技术，它由IEEE 802.3ae定义，支持10Gb/s的传输速率，最长传输距离可达40km。万兆以太网采用IEEE 802.3以太网介质访问控制

12、方法、帧格式和帧长度，无论从技术上还是应用上都保持了高度的兼容性，给用户升级提供了极大的方便。万兆以太网以全双工模式工作，提高了网络的整体性能和通信带宽，满足了主干网络的应用需要。万兆以太网不仅再度扩展了以太网的带宽和传输距离，更重要的是其得以太网从局域网领域向城域网领域渗透。 （1）10GBASE-SR和10GBASE-SW主要支持短波（850nm）多模光纤（MMF），光纤距离为2m到300m。10GBASE-SR主要支持“暗光纤”（dark fiber），暗光纤是指没有光传播并且不与任何设备连接的光纤。10GBASE-SW主要用于连接SONET设备，它应用于远程数据通信。（2）10GBAS

13、E-LR和10GBASE-LW主要支持长波（1310nm）单模光纤（SMF），光纤距离为2m到10km。10GBASE-LW主要用来连接SONET设备时，10GBASE-LR则用来支持“暗光纤”（dark fiber）。（3）10GBASE-ER和10GBASE-EW主要支持超长波（1550nm）单模光纤（SMF），光纤距离为2m到40km。10GBASE-EW主要用来连接SONET设备，10GBASE-ER 则用来支持“暗光纤”（dark fiber）。 （4）10GBASE-LX4采用波分复用技术，在单对光缆上以四倍光波长发送信号。系统运行在1310nm的多模或单模暗光纤方式下。该系统的设

14、计目标是针对于2m到300m的多模光纤模式或2m到10km的单模光纤模式。 5.105.10万兆以太网万兆以太网2006年7月，IEEE 802.3成立了高速链路研究组（Higher Speed Study Group，HSSG）来定义标准的目标。2007年12月，HSSG正式转变为IEEE 802.3ba任务组，其任务是制订在光纤和铜缆上实现100 Gbps和40 Gbps数据速率的标准。2010年6月22日，IEEE 宣布批准了IEEE802.3ba 40Gb/s 100Gb/s协议。IEEE802.3ba只支持全双工通信，仍维持802.3 /以太网MAC层的帧格式，保持目前802.3标准

15、中的最低和最高帧长度，支持更好的不大于10-12的误码率，提供对光传输网络的适当支持，同时支持40Gb/s和100Gb/s的MAC数据传输速率。6.2 6.2 综合布线技术综合布线技术综合布线是指采用标准的、统一的和简单的结构化方式规划和布置各种建筑物（或建筑群）内各系统的通信线路，它包括计算机数据通信系统、电话通信系统、监控系统、电源和照明控制系统等。综合布线系统是一种通用的信息传输系统。目前局域网的规划中，综合布线技术的应用领域在不断扩展，采用综合布线技术构建的局域网，兼容性好，具备强大的开放性和灵活性，可靠性高，技术先进。综合布线系统由6个独立的子系统所组成，采用星形结构，如图6-3是综

16、合布线系统的基本构成。图6-3 综合布线系统的构成工作区子系统（Work Location）是由终端设备连接到信息插座之间的设备组成，包括信息插座、插座盒（或面板）、连接软线、适配器等。水平子系统（Horizontal）的功能是将干线子系统线路延伸到用户工作区。水平系统是布置在同一楼层上的，一端接在信息插座上，另一端接在层配间的跳线架上。水平子系统主要采用4对非屏蔽双绞线，它能支持大多数现代通信设备，在某些要求宽带传输时，可采用光纤到桌面的方案。当水平区面积相当大时，在这个区间内可能有一个或多个卫星接线间，水平线除了要端接到设备间之外，还要通过卫星接线间，把终端接到信息出口处。 干线子系统（B

17、ackbone）通常它是由主设备间（如计算机房、程控交换机房）至各层管理间。它采用大对数的电缆馈线或光缆，两端分别接在设备间和管理间的跳线架上。设备间子系统（Equipment）是由设备间的电缆、连续跳线架及相关支撑硬件、防雷电保护装置等构成。比较理想的设置是把计算机房、交换机房等设备间设计在同一楼层中，这样既便于管理、又节省投资。当然也可根据建筑物的具体情况设计多个设备间。管理子系统（Administration）是干线子系统和水平子系统的桥梁，同时又可为同层组网提供条件。其中包括双绞线跳线架、跳线（有快接式跳线和简易跳线之分）。在需要有光纤的布线系统中，还应有光纤跳线架和光纤跳线。当终端设

18、备位置或局域网的结构变化时，只要改变跳线方式即可解决，而不需要重新布线。建筑群子系统（Campus）它是将多个建筑物的数据通信信号连接一体的布线系统。它采用可架空安装或沿地下电缆管道（或直埋）敷设的铜缆和光缆，以及防止电缆的浪涌电压进入建筑的电气保护装置。6.3 6.3 局域网组网规划局域网组网规划局域网组网规划包括前期规划，网络设计和组网的安全性设计。6.3.1 6.3.1 组网的前期规划组网的前期规划局域网组网设计了众多的业务事项，每个环节都包括有大量的工作，为此，采用系统工程的方法来进行组网规划是最合理的方法。 1.组网分析组网分析系统工程方法是指用定量化的系统方法处理复杂系统的分析、设

19、计、组织、建立、经营和管理。系统分析是建设一个系统的基础。系统分析的基本目标是对问题进行定义，即用户建立计算机网络系统的基本目标是什么?更具体一点儿说，通过系统分析基本要搞清楚5W和lH(What、Why、Where、Whom、Who和How?)问题。即建立此系统做什么?为什么要这样做?在什么地方做?什么时间做?由谁来做和怎样做?在对用户需求进行调研、分析和理解的基础上，就可对网络系统进行规划。2.2.拟定调查提纲拟定调查提纲在局域网设计的第一步中，首先需要收集有关组织机构的资料。这些资料包括：机构的历史和现状、计划增长率、运营策略和管理过程、办公系统和过程以及将要使用局域网的人员的观点和看法

20、。然后是评估用户需求。一个不能向它的用户提供快速准确的信息的局域网是毫无用处的。因此，必须非常注意满足机构和员工对信息的要求。对现在和将来需求的详细分析会实现这一点。 接着找出该组织的资源和局限。影响LAN系统开通的组织机构资源可分为两类：计算机硬件软件资源和人力资源。一个组织机构现存的计算机硬件和软件资源必须记录在案，并确认硬件和软件要求。规划网络系统时可拟定以下调查提纲：（1）网络上需设多少结点?在地理上怎样布局?用户间最大距离有多远?（2）要求各站点间通信情况如何?现有环境如何?（3）各站点间需传送哪些类型的信息，是数据、语音、传真还是视频图像?（4）在每一对结点间需了解以下几点： 每天

21、传送多少批量数据? 每天必须保持几小时的交互通信? 在交互方式中传送多少数据?（5）在每一结点内需了解以下几点： 有无综合性服务要求?例如是否需同时传送语音、文本和图像? 有无特殊数据通信要求?例如，要求等待时间很短，传输时间应是确定的等等。 在本地通信中要求什么样的可靠性和可用性? 有支持高传输率的计算机和工作站的要求吗? 必须支持多少台主计算机?用什么样的接口? 必须支持多少台终端和其他附属设备?它们使用什么样的接口和协议?它们设置在何处和被利用的程度如何? 需要网络提供何种服务(包括文件服务器、打印机服务器、数据库、电子邮件、网间互连等)?6.3.2 6.3.2 网络设计网络设计组网的前

22、期规划完成后，就应该进行网络的详细设计过程。局域网网络设计主要关注如下几个方面：1.1.网络拓扑的设计网络拓扑的设计局域网的构建中，常见的拓扑结构有星型、总线型、环型、树型等。在实际的建设中，可根据网络规模选择一种适用的拓扑结构，或者是几种拓扑结构的组合。网络拓扑结构确定后，要审定选用的网络拓扑结构是否合适，有什么问题。一般说来，不同的介质访问控制方法适用于不同的网络拓扑结构。如IEEE802.3、IEEE802.4标准协议适用于总线型局域网络，IEEE802.6适用于环形局域网络。2.2.服务器的设计服务器的设计服务器是局域网网络中承担数据管理任务的核心设备。服务器的设计既要考虑到其硬件性能

23、，又要考虑到所安装的软件系统。（1）服务器的硬件系统设计根据所设计局域网的规模、用途和相关投入的资金来选择相关的服务器硬件。首先，应该根据需求和预算，再结合服务器产品的大致价位确定要选择的服务器档次，在此基础上确定选择品牌。选择业界著名的服务器品牌。从可管理性、可用性、可扩展性、安全稳定性等多方面进行综合考虑。（2）服务器的软件系统设计服务器的软件系统设计主要包括网络操作系统的设计和网络应用软件的设计。网络操作系统是服务器软件系统的核心，在构建的时候必须要考虑所采用的平台，是基于UNIX的，还是基于Windows的，必须根据实际网络规模和用途来构建。一般的Windows类的网络操作系统用于小规

24、模的网络环境使用，其维护和使用相对较为简单，UNIX类操作系统用于大规模的网络环境使用，相关维护和使用起来较为困难。网络应用类软件主要指的是网络服务器类软件和网络安全管理类软件。网络服务器类软件包括Web服务器、FTP服务器，DNS服务器，DHCP服务器等。网络管理软件主要用于实现网络的安全管理过程，主要包括性能管理，记账管理、安全管理、用户管理等几大类型。这些软件系统的设计中，通常也需要根据实际情况来进行选择。 3.3.客户端的设计客户端的设计 客户机是局域网中最多的设备，和服务器系统相类似，局域网系统中的客户机系统设计也要考虑硬件和软件两个方面，硬件系统要考虑到客户机的主要工作，比如仅仅以

25、办公自动化为目标，则在硬件上的要求可能相对低一些，但是项使用在网吧等相关环境下，考虑到网络游戏等相关问题，则对显卡、内存、CPU等要求普遍提高，另外客户机中还要考虑网卡等相关的外围设备。 软件系统的设计应该从实际网络使用情况出发，满足当前的网络使用，目前比较流行的是采用Windows操作系统来做客户端，要求安装的操作系统和当前的客户机硬件系统兼容，版本稳定，相关的客户机软件能在当前客户机环境下正常运行。4.4.传输介质传输介质目前在局域网中使用最多的传输介质包括双绞线和光纤，考虑到千兆以太网的逐渐普及，光纤连接到桌面技术在不久的未来将全面实现，超五类UTP双绞线和光纤的使用范围将不断扩展。传输

26、介质决定了网络的传输速率、网络段的最大长度、传输可靠性(抗电磁干扰能力)、网络接口板的复杂程度等。对网络成本也有巨大影响。5.5.其他核心网络相关设备的设计其他核心网络相关设备的设计组建局域网中，最重要的两种网络设备就是交换机和路由器。交换机是实现局域网组网的核心设备，选择的交换机的个数应该根据实际网络连接的客户机数量来决定，根据实际网络要求选择是采用固定端口还是采用模块化产品，是采用三层设备还是二层设备，是否支持VLAN等。路由器根据实际情况考虑，根据网络接入方式选择路由器的接入端口，根据网络状况来选择路由器的性能等。 6.3.3 6.3.3 组网的安全性设计组网的安全性设计组网的安全设计主

27、要考虑到实体安全和信息安全两个方面。 1.1.实体安全实体安全实体安全属于物理安全，主要指计算机网络硬件设备和通信线路的安全性。对实体安全的威胁来自许多方面。例人为地破坏系统和设备、各种自然灾害、盗窃和丢失各种传输介质、设备故障以及环境和场地因素等。为保护网络实体的安全，除加强和严格执行各种安全防范措施外，应注意电缆的布置。中心机房应有良好的通风、防潮环境、灾害报警、防火防电磁辐射等设施，还应有严格的人事、机房出入的控制与管理、运行管理等措施。 2.2.信息安全信息安全信息安全主要包括软件安全和数据安全。对信息安全的威胁有两种：信息泄漏和信息破坏。信息泄漏指的是由于偶然或人为原因将一些重要信息

28、为别人所获，造成泄密事件。信息破坏则可能由于偶然事故和人为因素使信息在正确性、完整性和可用性等方面遭受损失。当前信息安全方面主要考虑如下问题：网络病毒和黑客的防范；操作系统安全；相关软件和端口安全。6.4 IP6.4 IP地址规划地址规划IP地址规划是局域网组网的关键步骤之一，实现合理的IP地址规划可以简化网络维护和管理。目前IPV4仍然是局域网中最常使用的地址，考虑到安全性，可管理性等问题，在局域网的规划中，内部IP地址一般使用私有地址。IP地址规划的重点实际上就是如何实现IP地址的分配，由于局域网的规模大小不等，所以在地址分配的时候采用子网划分可以实现网络地址的灵活分配和管理。 唯一性：I

29、P地址是主机和设备再网络中的标识，具有唯一性。 可扩展性：在IP地址分配时，要有余量，以满足日后扩展需要。 连续性：分配的、连续的IP地址有利于地址管理和地址汇总。 实意性：再分配IP地址时尽量使所分配的IP地址具有一定的实际意义，方便查看、管理。6.4.1 IP6.4.1 IP地址的分类地址的分类IP地址是为了实现网络通信给连入网络的每一台计算机分配的一个全球唯一的标识地址。它由32位二进制数构成，分4段，每段8位（1个字节），常用十进制数字表示。每段数字范围为0255，段与段之间用实心小圆点分隔。每个字节（段）也可以用十六进制或二进制表示。1.1.标准分类方式标准分类方式Internet委

30、员会定义了五种地址类型以适应不同尺寸的网络，即A类、B类、C类、D类和E类地址。地址类型定义网络ID使用哪些位,它也定义了网络的数目和每个网络的主机数目。对应这5种IP地址的划分方法，使得IP地址的数量大打折扣，表6-2是关于A、B、C类网络分别对应的网络数量和各个网络所分配的主机数目。 类别网络号占位数主机号占位数用途A1126 / 8025502551254 / 24国家级B1281910255 / 1602551254 / 16跨国组织C19222302550255 / 241254 / 8企业组织表6-2 网络类型和主机号对应表（1）A类IP地址 一个A类IP地址由1字节（每个字节是8

31、位）的网络地址和3个字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”,即第一个字节的十进制数值范围为0127。通常把A类网络叫做巨型网络，A类网络已经全部分配完毕。 （2）B类IP地址 一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”，即第一个字节的十进制数值范围为128191。每个B类地址可连接64516台主机，Internet有16256个B类地址。 （3）C类IP地址一个C类地址是由3个字节的网络地址和1个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”，即第一个字节的十进制数值范围为192223。每个C类地址可连接254台主机，Intern

32、et有2054512个C类地址。 （4）D类地址 第一个字节以“1110”开始，第一个字节的十进制数值范围为224239，是多点播送地址，用于多目的地信息的传输，和作为备用。全零（“”）地址对应于当前主机，全“1”的IP地址（“55”）是当前子网的广播地址。（5）E类地址 以“11110”开始，即第一个字节的十进制数值范围为240254。E类地址保留，仅作实验和开发用。注意：从D类开始，IP地址不再分配给主机使用。2.2.特殊特殊IPIP地址地址特殊IP地址指的是不能直接分配给主机使用的IP地址。特殊IP地址主要包括如下几类：（1）网络地址主机段ID全部

33、设为“0”的IP地址称为网络地址。（2）广播地址主机ID部分全设为“1”（即255）的IP地址称之为广播地址。例如一个标准的C类IP：28，其广播地址则为54（3）环路自测地址网络ID中，以127开头的地址做为内部环路自测地址，它不能分配给任何网络使用。一般作为本地内部自测地址，它和localhost这个名称等价。(4）本地网络地址网络ID的第一个字节全置“0”，表示本地网络。0.X.X.X表示的IP地址均为本地网络地址。注意：X表示0-255之间的整数。（5）受限广播地址32位全“1”的IP地址用于本地网络广播，叫受限广播地址，它

34、的取值为55。（6）自动专用IP地址APIPA自动专用IP地址（Automatic Private IP Addressing，APIPA）是一个DHCP故障转移机制。当DHCP服务器出故障时，APIPA取值在-54的私有空间内分配地址，所有设备使用默认的网络掩码。客户机调整它们的地址使用它们在使用ARP的局域网中是唯一的。APIPA可以为没有DHCP服务器的单网段网络提供自动配置TCP/IP协议的功能。3.3.内部私有内部私有IPIP地址地址由于IPv4地址有限，同时为了方便管理和考虑网络的安全性

35、，在IP地址进行分配的时候，通常保留了3类私有IP地址，这些地址可以由内部网络自由分配使用，但是不能使用在公网上。局域网的组网中，通常使用分配内部私有IP地址，RFC 1918标准在A、B和C类中保留几个地址范围。如表6-3所示，这些私有地址范围包含一个A类网络、16个B类网络和256个C类网络，这让网络管理员在分配内部地址时有极大的灵活性。 地址类保留的网络号数网 络 地 址AB16C256表6-3 私有地址空间超大型网络可使用A类私有网络地址，这种网络提供了超过1600万的私有地址。中

36、型网络可使用B类私有网络地址，其提供的地址超过65000个。家庭和小型企业网络通常使用一个C类私有地址，最多可容纳254台主机。任何规模的组织都可在内部使用RFC 1918定义的一个A类网络、16个B类网络或256个C类网络。通常，很多组织使用A类私有网络，因为它提供了足够的地址供组织内部的主机使用。6.4.2 VLSM6.4.2 VLSM和子网划分和子网划分子网（Subnet）是在TCP/IP网络上用路由器连接的网段。同一子网内的IP地址必须具有相同的网络地址。所谓子网指的是占用原网络地址的相关主机位来划分子网络的过程。在网络中，通常处于安全性和减少路由表容量的考虑，进行IP地址的子网划分过

37、程。经过子网划分后的网络范围缩小，提高了安全性，但是子网划分过程中舍弃了全0和全1的IP段，并且把部分在原网络中使用的IP地址借用充当子网的网络地址和广播地址，这种划分方式将导致网络中很多IP地址的浪费，子网的划分是以牺牲IP地址为代价的。1.1.子网掩码子网掩码子网掩码是一个32位的IP地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识。使用子网可以把单个网络划分成多个物理网络,并用路由器把它们连接起来。子网掩码的算法是，把对应主机IP地址的网络部分全部用1来标识，把其对应的主机部分全部用0来标识。(1）无子网划分的子网掩码按照子网掩码的定义，对无子网划分的IP地址，可写成主机号为0的掩

38、码。A类网络的子网掩码为B类网络的子网掩码为C类网络的子网掩码为（2）有子网划分的子网掩码按照子网掩码的定义，凡是网络部分按全1表示，凡是主机部分按全0表示。在子网划分过程中，占用的主机位充当子网位，这样，将原来网络中的网络位置就扩充了，凡是网络位和子网位将全部用“1”来表示，剩余的主机位全部用0来表示，这就是有子网划分的子网掩码的表示。实际上它和无子网划分的子网掩码的计算方式完全相同，它完全遵循子网掩码的概念。 2.VLSM2.VLSM技术技术VLSM（Variable Length Subnetwork Mask）即可变长子

39、网掩码，VLSM的引入，使网络位由固定的A、B、C三种变成了可以任意改变，从而部分地解决了原来必须使用固定的子网掩码所造成的地址空间的浪费。在使用VLSM划分子网时，将原来分类IP地址中的主机位数按照需要划出一部分作为网络位使用。VLSM提供了一个主类（A类、B类、C类）网络内包含多个子网掩码的能力，可以对一个子网再进行子网划分。VLSM实现了对IP地址更为有效的使用，使得应用路由归纳的能力更强。 3.3.子网划分的步骤子网划分的步骤（1）确定网络类型，按照子网数目确定占用主机的位数。（2）按照占用主机的位数，写出子网掩码。注意在描述过程中原IP地址的网络部分和要划分的子网部分全部用1表示，剩

40、余的主机ID部分全部用0来表示。（3）划分过程中去掉以全0和全1开头的子网。注意:注意，一般的网络可丢弃中两个网络，实际上在内部使用中，如果地址较为紧张，可以考虑使用。（4）设置每个子网的网络地址和广播地址。（5）把划分好的子网地址和对应的子网掩码配置到进行子网划分的机器上。（6）进行子网划分的测试。4.4.子网划分实例子网划分实例下面给出一个C类网络地址，现在要求其具有6个子网，按理论计算，则必须使用主机的三位进行子网划分。由于C类网络本身的网络部分为24位，仅有8位主机部分，因此划分子网后，仅仅剩余5位来做子网的主机位，这样网络位为27位，主机位为5位，按定义计算该网

41、络进行子网划分后的子网掩码的二进制形式为11111111.11111111.11111111.11100000，写成十进制则为24。划分好的子网如表6-4所示。注意：按三位划分理论上有8个子网，一般去掉了全0和全1的网络，即不包括000和111子网。子网号可用IP地址子网网络地址子网广播地址00132230105445011726

42、627100295828591016190609111093229223表6-4 子网划分完成子算后，可以采用相关的子网IP地址，进行配置，采用ping命令测试其连通性。例如从001号子网中取出一个可用IP地址0，从011号子网中取出一个可用IP地址00，将该两个地址分

43、别配置给局域网中的两台主机，配置的子网掩码为24，则采用ping命令不能联通，这就达到了子网划分的目的。6.4.3 CIDR6.4.3 CIDR技术技术CIDR（Classless Inter-Domain Routing,即无类域间路由，它是用于帮助减缓IP地址和路由表增大问题的一项技术。CIDR的基本思想是取消IP地址的分类结构，将多个地址块聚合在一起生成一个更大的网络，以包含更多的主机。CIDR支持路由聚合，能够将路由表中的许多路由条目合并为成更少的数目，因此可以限制路由器中路由表的增大，减少路由通告。同时，CIDR有助于IPv4地址的充分利用。使用CIDR聚合

44、地址的方法与使用VLSM划分子网的方法类似。在使用CIDR聚合地址时，则是将原来分类IP地址中的网络位数划出一部分作为主机位使用。CIDR由RFC1519定义。CIDR的作用和方式刚好和VLSM相反，在CIDR中，采用借用网络位数充当主机位数来实现网络聚合服务。和VLSM不同的是，CIDR实现的是多个网络的聚合，这就要求要聚合的网络有相当一部分网络地址位相同，另外，CIDR实现聚合服务的网络数量必须满足2n，这样才能保证纳入所有需要聚合的网络，否则可能将本来不准备使用的网络也纳入到了聚合后的网络中，就可能导致路由器黑洞。并不是任意几个网络都可以采用CIDR实现聚合，如果聚合不当，将引起网络地址

45、混乱。1.CIDR1.CIDR超网的聚合步骤超网的聚合步骤（1）将要聚合成超网的所有IP地址全部转化成2进制串。（2）从第一位开始比较它们之中的相同部分，所有相同的部分将保留为超网的网络部分，剩余的部分将保留为超网的主机部分。（3）写出超网的子网掩码，并且可以计算超网的网络地址。（4）配置IP地址，子网掩码，使用ping命令实现测试。2.2.超网聚合的实例超网聚合的实例采用超网聚合技术，实现，，210.43. 34.0，四个C类网络的聚合。（1）上面的4个网络地址中，前面两个部分都是相同的，第三个部分转化成8位的2进制分别是00

46、100000，00100001，00100010，00100011对照该8位，发现前面的6位（001000）全部相同，所以可以确定，把前面的22位可以全部做为网络地址来使用。（2）按照上面的步骤求出的二进制子网掩码串为11111111.11111111.11111100.00000000。转化成十进制后，求出该网段对应的子网掩码为，为此可以得出聚合的网络为/22，该聚合网段的IP地址范围为：-54，网络地址为：，广播地址为：55。（3）给局域网内的任何两台主机

47、配置上面聚合网段的一个IP地址，配置这个一个子网掩码，采用ping命令测试即可发现测试通过。如果配置一个，则就是按照标准的C类网络分类了，则采用ping命令测试发现测试不能通过。6.5 6.5 基于基于Windows XPWindows XP的对等局域网的对等局域网基于Windows Xp组建局域网是目前最常见的对等局域网组网方式，硬件设置上，要求采用双绞线将要组网的计算机连接到交换机，组织成星型网络拓扑结构。关于连接线缆的制作，设置相关的交换机连接，交换机的配置等向相关内容在其他章节已经讲述，在此不再阐述。6.5.1 6.5.1 安装安装w

48、indows XPwindows XP操作系统操作系统Windowx xp操作系统是对等局域网的基础，windows XP提供了图形化的安装界面，安装方法包括升级安装、从光盘新安装，基于网络安装几种方式。本节讲述基于光盘安装的基本步骤（见课本109页）6.5.2 6.5.2 协议的安装和设置协议的安装和设置协议的安装和设置是组建局域网的核心任务，协议的正确设置是保证网络互通的关键。（见课本112114页）6.5.3 Windows XP6.5.3 Windows XP对等网络的基本设置对等网络的基本设置本节讲述Windows XP对等网络的基本设置。（见课本114117页）6.6 6.6 局域

49、网的组网的性能评价和测量局域网的组网的性能评价和测量本节主要讲述局域网组网的性能评价和测量方法。 6.6.1 6.6.1 局域网的主要性能指标局域网的主要性能指标局域网的主要性能指标包括响应时间，资源利用率，吞吐量等。1.1.资源利用率资源利用率资源利用率主要是指网络资源被使用的时间所占百分比。资源利用率主要包括CPU利用率、通信线路利用率、内存利用率、磁盘利用率、整个网络的利用率等。资源利用率是评价网络性价比的主要参数。如果网络的资源利用率较低，说明网络没有充分发挥效益。 2.2.响应时间响应时间指网络上源结点提出请求并得到目的结点(例如服务器)回答所需的时间。具体说，是当用户在源结点终端最

50、后一次敲回车键至得到对方系统的回答并在该终端屏幕上显示为止所用的时间。影响响应时间的因素主要有3部分:本地系统、网络和远程系统。本地系统和远程系统指源结点和目的结点。影响响应时间的主要因素包括CPU的处理能力、缓冲区的大小、I/O处理能力、内存的存取速度和优先度调度策略等。在网络方面的主要影响因素包括信息传输速率、通信流量大小及转发信息时的协议软件的复杂程度、介质访问控制方式等。通信流量与网络用户数有关，是个动态因素。3.3.吞吐量吞吐量吞吐量指的是在各站点间传送的全部数据量。影响吞吐量的主要因素包括本地系统、网络和远程系统。主要有:网络信道的频宽或容量、通信处理软件的复杂程度或效率、源系统和

51、目的系统的负载、网络的信息流量等。不同的介质访问控制方式有不同的吞吐量特性。6.6.2 6.6.2 网络性能的评价方法网络性能的评价方法目前，网络系统的性能评价方法主要采用数学分析法和程序模拟法。这两种方法都是根据网络的基本原理、特性来建立评估模型。1.1.数学分析法数学分析法数学分析法是用数学表达式描述在确定的拓扑结构及通信协议环境中网络所表现出来的性能参数，然后用分析方法确定网络中各项参数对性能参数的影响。如图6-38是数学分析法的基本模型。图6-38 数学分析法这种方法的主要理论基础是排队论，其优点是开销小，但对复杂的系统，由于涉及因素太多，或很难找出合适的表达式，或由于计算太复杂，不可

52、能得到解。一般采用近似分析方法，但结果误差较大。2.2.程序模拟法程序模拟法程序模拟法是通过模拟程序来实现模型，模拟网络实际的运行过程。如图6-39是程序模拟法的基本模型。图6-39 程序模拟法的基本模型该方法的优点是可用程序模拟复杂的模型，且可通过程序方法修改某些网络参数，分析它们对网络性能的影响，现常被人们采用。该方法的缺点是开销较大。构造网络模型并对网络性能进行评价的基本目的是预测在给定输入负载下网络的性能，对不同的网络设计策略、设计方案进行评价，对巳存在的网络，控制输入负载，从而得到需要的性能。对用户来说，若能对初选的网络规划设计方案进行性能评价，是非常有意义的。它会使网络的设计方案更

53、加合理，更有效并确保系统的可用性。6.6.3 6.6.3 局域网的测量内容局域网的测量内容局域网的测试内容主要包括如下几个方面： 1.UTP1.UTP线缆测试线缆测试从工程的角度来讲，UTP线缆测试可划分为导通测试和认证测试2类：（1）导通测试导通测试注重结构化布线的连接性能，不关心结构化布线的电气特性。线缆安装是一个以安装工艺为主的工作，由于没有人能够完全无误地工作，为确保线缆安装满足性能和质量的要求，必须进行链路测试。导通测试的常见问题如下：开路和短路：在施工中，由于工具、接线技巧或墙内穿线技术欠缺等问题，会产生开路或短路故障。反接：同一对线在两端针位接反，比如一端为1-2，另一端为2-1

54、。错对：将一对线接到另一端的另一对线上，比如一端是1-2，另一端接在4-5上。串绕：所谓串绕是指将原来的两对线分别拆开后又重新组成新的线对。由于出现这种故障时端对端的连通性并未受影响，所以用普通的万用表不能检查出故障原因，只有通过使用专用的线缆测试仪才能检查出来。（2）认证测试认证测试是指对结构化布线系统依照标准进行测试，以确定结构化布线是否全部达到设计要求。通常结构化布线的通道性能不仅取决于布线的施工工艺，还取决于采用的线缆及相关连接硬件的质量，所以对结构化布线必须要做认证测试。通过测试，可以确认所安装的线缆、相关连接硬件及其工艺能否达到设计要求。认证测试的内容包括Length、Next(N

55、ear and crosstalk)、Attenuation、Acr (Attenuation to crosstalk)、Wire Map、Impedance、Capacitance、Loop Resistance和Noise共9项5类技术指标。当所有测试结果均为“PASS”时表示该布线系统符合Category 5 Cable的传输技术要求。认证测试的常见问题如下： 近端串扰未通过。故障原因可能是近端连接点的问题，或者是因为串对、外部干扰、远端连接点短路、链路线缆和连接硬件性能问题、不是同一类产品以及线缆的端接质量问题等。 接线图未通过。故障原因可能是两端的接头有断路、短路、交叉或破裂，或是

56、因为跨接错误等。 衰减未通过。故障原因可能是线缆过长或温度过高，或是连接点问题，也可能是链路线缆和连接硬件的性能问题，或不是同一类产品，还有可能是线缆的端接质量问题等。长度未通过。故障原因可能是线缆过长、开路或短路，或者设备连线及跨接线的总长度过长等。测试仪故障。故障原因可能是测试仪不启动(可采用更换电池或充电的方法解决此问题)、测试仪不能工作或不能进行远端校准、测试仪设置为不正确的线缆类型、测试仪设置为不正确的链路结构、测试仪不能存储自动测试结果以及测试仪不能打印存储的自动测试结果等。2.2.光纤传输通道测试光纤传输通道测试光纤是局域网组网中不可缺少的传输介质，对磨接后的光纤或光纤传输系统，

57、必须进行光纤特性测试，使之符合光纤传输通道测试标准。光纤基本的测试内容包括连续性和衰减/损耗、光纤输入功率和输出功率、分析光纤的衰减/损耗及确定光纤连续性和发生光损耗的部位等。实际测试时还包括光缆长度和时延等内容。如果在测试光纤过程中出现一些问题，需要查看光纤磨接是否正确，光纤头是否一一对应。3.3.网络设备测试网络设备测试网络设备测试主要包括功能测试、可靠性测试和稳定性测试、一致性测试、互操作性测试和性能测试几个方面：功能测试验证产品是否具有设计的每一项功能。可靠性和稳定性测试往往通过加重负载的办法来分析和评估。一致性测试验证产品的各项功能是否符合标准。如交换机对IEEE802.3、IEEE

58、802.3Z、IEEE802.1P、IEEE802.1q、IEEE802.3x等的支持。互操作性测试考察一个网络产品是否能在一个不同厂家的多种网络产品互连的网络环境中很好地工作。性能测试的主要目标是分析产品在各种不同的配置和负载条件下的容量和对负载的处理能力，如交换机的吞吐量、转发延迟等。4.4.网络系统测试网络系统测试网络系统测试的主要内容包括规划验证测试、性能测试和应用测试三个方面。（1）规划验证测试规划验证测试的目的在于分析所采用网络技术的可用性和合理性，网络设计方案的合理性，所选网络设备的功能、性能等是否能够合理地有效地支持网络系统的设计目标。规划验证测试主要采用的两个基本手段是模拟与

59、仿真。模拟是通过软件的办法，监理网络系统的模型，模拟实际网络的运行。仿真是指通过建立典型的试验环境，仿真实际的网络系统。（2）性能测试性能测试是指通过对网络系统的被动监测和主动测量确定系统中站点的可达性、网络系统的吞吐量、传输速率、带宽利用率、丢包率、服务器和网络设备的响应时间、哪些应用和用户产生最大的网络流量，以及服务质量等。此项工作同时可以发现系统物理连接和系统配置中的问题，确定网络瓶颈，发现网络问题。测试设备记录一段时间内的网络流量，实时和非实时地分析数据。被动测量不干涉网络的正常工作，不影响网络的性能。主动测量向网上发送特定类型的数据包或网络应用，以分析系统的行为。(3)应用测试应用测

60、试主要体现在测试网络对应用的支持水平，如网络应用的性能和服务质量的测试等。例如部署基于IP的语音传输VoIP时，最直接的问题是网络中的交换机和路由器是否有效地支持语音传输；网络能支持多大的语音流量、多少个语音通道；如果支持VoIP，对网络的其他业务特别是关键业务，会产生什么影响；网络是否支持服务质量QoS。这些问题都需要通过网络测试来回答。6.6.4 6.6.4 基于基于ChariotChariot的网络性能测量的网络性能测量Chariot是NetIQ公司出品的一款优秀的应用层IP网络及网络设备的测试软件，它可提供端到端、多操作系统、多协议测试、多应用模拟测试。Chariot可用于测试有线网、