第5章局域网组网方法

计算机网络技术与应用第5章局域网组网方法《计算机网络技术与应用》2本章内容局域网组网概述局域网组网设备局域网组网方法结构化布线技术简介应用案例——小型校园网组网35.1局域网概述概念网络规划与设计的准则网络规划与设计的规范45.1.1概念网络规划 网络规划是在用户需求分析和系统可行性论证的基础上，确定网络总体方案和网络体系结构的过程。网络设计 网络设计是根据网络规划及总体方案，对网络的体系结构、子网划分、逻辑网络和设备选型进行工程化设计的过程。需求分析 在网络方案设计之前，需要从多方面对用户进行调查，弄清用户真正的需求。通常采用自上而下的分析方法，了解用户所从事的行为，该用户在行业中的地位及与其他单位的关系等。不同行业的用户，同一行业的不同用户，对网络建设的需求是不同的。了解其项目背景，有助于更好地了解用户建网的目的和目标。5需求分析应考虑的几个方面网络的物理布局，充分了解用户的位置、距离、环境，并进行实地考察。用户设备的类型与配置。调查用户现有的物理设备。通信类型和通信流量。确定用户之间的通信类型，并对数据、语音、视频、及多媒体等的通信流量进行估算。网络服务。包括数据库系统、共享数据、电子邮件、Web应用、外设共享及办公室自动化等。网络现状。如果在一个现有网络上规划建立一个新的网络系统，需要了解现有网络使用情况，尽可能在设计新的网络系统时考虑对旧系统的利用，这样才能保护用户原有投资，节约费用。网络所需要的安全程度。根据用户需求选用不同类型的防火墙和采用不同的安全措施，以保护网络系统的安全。65.1.2网络规划与设计的准则根据国内外网络建设的经验，任何网络建设的方案设计必须坚持：实用性先进性与成熟性开放性可扩充性安全性经济性75.1.3网络规划与设计的规范硬件建设牵涉的方面较多，如建设智能大厦时进行结构化综合布线设计，要牵涉到一座大楼或一个楼群的基本建设，要集成水、电、气、暖系统，系统，计算机系统，有线电视系统，安全监控系统等，所以不是一个工程规范可以覆盖得了的。现在国家对计算机网络系统建设尚无比较齐全的工程规范，而是针对某个具体方面制定了相应的规范。85.2局域网组网设备网卡集线器中继器局域网交换机95.2.1网卡网卡（又称网络接口卡、网络适配器）是工作在数据链路层的网络组件，是局域网中连接计算机和传输介质的接口。网卡不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和信号匹配，还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存等功能。随着计算机网络技术的飞速发展，为了满足各种应用环境和应用层次的需求，出现了许多不同类型的网卡。10按总线类型分类按总线类型，网卡可分为：ISA网卡、PCI网卡、PCMCIA网卡及USB网卡等。ISA网卡 这是早期的一种接口类型网卡，ISA总线接口由于I/O速度较慢，随着上世纪90年代初PCI总线技术的出现，很快被淘汰了。目前很少见ISA总线类型的网卡。11按总线类型分类（续）按总线类型，网卡可分为：ISA网卡、PCI网卡、PCMCIA网卡及USB网卡等。PCI网卡

PCI网卡是目前最主流的一种网卡接口类型。因为它的I/O速度远比ISA总线型的网卡快，所以在PCI总线技术出现后很快就替代了原来老式的ISA总线。下图为目前常用的PCI网卡示意图。12按总线类型分类（续）按总线类型，网卡可分为：ISA网卡、PCI网卡、PCMCIA网卡及USB网卡等。PCMCIA网卡

PCMCIA网卡是笔记本电脑专用的，它受笔记本电脑的空间限制，体积远不可能像PCI接口网卡那么大。13按总线类型分类（续）按总线类型，网卡可分为：ISA网卡、PCI网卡、PCMCIA网卡及USB网卡等。USB网卡

USB（UniversalSerialBus，通用串行总线）作为一种新型的总线技术已经被广泛应用于鼠标、键盘、打印机、扫描仪等设备，在网卡中也不例外。14按网络接口划分网卡最终是要与网络进行连接，所以也就必须有一个接口使网线通过它与其他计算机网络设备连接起来。不同的网络接口适用于不同的网络类型，按网卡的网络接口类型来划分，目前常见的主要：RJ-45接口网卡BNC接口网卡AUI接口网卡光纤接口网卡15按带宽划分目前主流的网卡主要有：10Mbps网卡100Mbps网卡10Mbps/100Mbps自适应网卡1000Mbps网卡165.2.2集线器集线器（HUB）是一种传统的基础网络设备。集线器技术发展至今，也经历了许多不同主流应用的历史发展时期，所以，集线器产品也有许多不同类型，右图为8口以太网集线器。17集线器的分类按端口数量来分类 按照集线器能提供的端口数来分类，通常集线器可分为有8口、16口、24口、36口等大类，但也有少数厂家提供非标准端口数产品，如4口、5口、9口、18口等的集线器产品。按带宽分类10Mbps带宽型100Mbbps带宽型10Mbps／100Mbps自适应型18集线器的分类（续）按照配置的形式分类独立型集线器模块化集线器堆叠式集线器从是否可进行网络管理来分类不可网管型集线器可网管型集线器195.2.3中继器中继器在物理层上实现连接，它的作用主要是扩展连网距离。205.2.4局域网交换机交换是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术的统称。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。下面介绍当前交换机的一些主流分类。21根据传输介质和传输速度划分根据交换机使用的网络传输介质及传输速度的不同可以将局域网交换机分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机等。如右图示以太网交换机示意图快速以太网交换机示意图22根据应用层次划分根据交换机所应用的网络层次，可以将网络交换机划分为企业级交换机、校园网交换机、部门级交换机和工作组交换机、桌面型交换机五种。如右图示企业级交换机示意图桌面交换机示意图235.3局域网组网方法组建总线型网络组建星型网络组建树型网络组建对等网组建客户/服务器网络245.3.1组建总线型网络总线型拓扑结构网络中所有设备通过连接器并行连接到一个传输电缆上，这条传输电缆通常称之为“总线”，并在两端加装一个称之为“终接器”的组件。255.3.2组建星型网络星型拓扑结构是目前应用最广、实用性最好的一种拓扑结构。星型拓扑结构主要采用的传输介质是常见的双绞线和光纤，担当集中连接的设备是具有双绞线RJ-45以太网端口，或者各种光纤端口的集线器或交换机。星型网络与总线型网络相比，其缺点是要用大量的双绞线，造价相对要高很多。而且，如果中心结点出现故障，将导致它所连网络全部不能工作。其优点是一根连线出现故障，只会影响该连线上的计算机，而不会影响其他计算机。而作为中心结点的交换机或集线器的故障率很低的，因此，星型网络的总故障率较总线型网络要低得多，且故障容易查找和处理。星型网络在实际中已得到了广泛的应用。26星型网络示意图275.3.3组建树型网络树型拓扑结构可以认为是多级星型结构组成的，只不过这种多级星型结构自上而下是呈三角形分布的，即从核心层到会聚层，再到边缘层的三角形分布。上层的终端和集中交换结点最少，中层的终端和集中交换结点多些，下层的终端和集中交换结点最多。大中型网络通常采用树型拓扑结构，它的可折叠性非常适用于构建网络主干。由于树型拓扑具有非常好的可扩展性，并可通过更换集线设备使网络性能迅速得以升级，极大地保护了用户的布线投资。28树型网络示意图29树型网络的特点树型网络除了具有星型结构的所有优点外，还具有以下自身优点。扩展性能好：通过多级星型级联，就可以十分方便地扩展原有网络，实现网络的升级改造。只需简单地更换高速率的集线设备，即可实现网络的升级。易于网络维护：集线设备居于网络或子网络的中心，这也正是放置网络诊断设备的绝好位置。就实际应用来看，利用附加于集线设备中的网络诊断设备，可以使得故障的诊断和定位变得简单而有效。这种结构的缺点就是对根（核心，或者骨干层）交换机的依赖性太大，如果根发生故障，则全网不能正常工作。同时，大量数据要经过多级传输，系统的响应时间较长。305.3.4组建对等网对等网络的最大特点是不需要集中式的中心服务器。网络上的计算机有着对等的关系，即彼此地位平等，均可扮演工作站和服务器的双重角色，是一种真正的点对点式的结构。这种应用环境，使资源共享变得更为广泛、灵活。并且在允许的访问权限下，一个工作站可以与其他任何工作站自由地交换信息。使用对等网络有下列的好处：对等网络的实现和操作都很容易。费用低，不需要价格高昂的专用服务器。对网络工作人员的技术要求不高。容错性强。在对等网络中，一台计算机故障只会影响其本身。315.3.5组建客户/服务器网络客户机/服务器的概念最早用于描述一种软件体系。在这种软件体系中，有两类协作程序：一类称为客户机程序，一类称为服务器程序。他们可以运行在一台计算机中，也可以运行在网络环境中的两台或多台计算机中。客户机程序是用户接口，用来接收用户操作，向服务器程序发出请求；服务器程序接收并处理客户机程序的请求，然后将处理结果送回客户机。在实际应用中，大多数的网络都是基于客户机/服务器的网络。32客户/服务器网络示意图335.4结构化布线技术简介结构化布线的概念结构化布线的特点结构化布线的发展结构化布线系统的构成345.4.1结构化布线的概念结构化布线系统是一个能够支持任何用户选择的话音、数据、图形图像应用的电信布线系统。系统应能支持话音、图形、图像、数据多媒体、安全监控、传感等各种信息的传输，支持UTP、STP、光纤、同轴电缆等各种传输介质，支持多用户多类型产品的应用，支持高速网络的应用。355.4.2结构化布线的特点实用性：能支持多种数据通信、多媒体技术及信息管理系统等，能够适应现代和未来技术的发展；灵活性：任意信息点能够连接不同类型的设备，如微机、打印机、终端、服务器、监视器等；开放性：能够支持任何厂家的任意网络产品，支持任意网络结构，如总线型、星型、环型等；模块化：所有的接插件都是积木式的标准件，方便使用、管理和扩充；扩展性：实施后的结构化布线系统是可扩充的，以便将来有更大需求时，很容易将设备安装接入；经济性：一次性投资，长期受益，维护费用低，使整体投资达到最少。365.4.3结构化布线的发展1984年，世界上第一座智能大厦产生。人们对美国哈特福特市的一座大楼进行改造，对空调、电梯、照明、防火防盗系统等采用计算机监控，为客户提供话音通讯、文字处理、电子邮件件以及情报资料等信息服务。同时，多家公司转入布线领域，但各厂家之间产品兼容性差。1985年初，计算机工业协会（CCIA）提出对大楼布线系统标准化的倡仪，美国电子工业协会（EIA）和美国电信工业协会（TIA）开始标准化制定工作。1991年7月，ANSI/EIA/TIA568即《商业大楼电信布线标准》问世，同时，与布线通道及空间、管理、电缆性能及连接硬件性能等有关的相关标准也同时推出。1995年底，EIA/TIA568标准正式更新为EIA/TIA/568A，同时，国际标准化组织（ISO）标准推出相应标准ISO/IEC/IS11801。375.4.4结构化布线系统的构成建筑群子系统 提供外部建筑物与大楼内布线的连接点，规定了网络接口的物理规格，实现建筑群之间的连接。设备子系统 规定了设备间的设备布线。它是布线系统最主要的管理区域，所有楼层的资料都由电缆或光纤电缆传送至此。通常，此系统安装在计算机系统、网络系统和程控机系统的主机房内。垂直子系统 它连接通讯室、设备间和入口设备，包括主干电缆、中间交换和主交接、机械终端和用于主干到主干交换的接插线或插头。主干布线要采用星型拓扑结构，接地应符合EIA/TIA607规定的要求。385.4.4结构化布线系统的构成（续）管理子系统 处于各线缆汇集点，应将各系统线缆用标准的线架模块进行分区端接，并实现水平配线、光纤干线及设备信道之间的交连和互连，可方便地将通讯线路定位或重新定位到不同的工作区。为每个分配线间配备了一个设备机架。根据各楼信息点的分布情况，分配线间内机柜的大小也不同。水平子系统 连接管理子系统至工作区，包括水平布线、信息插座、电缆终端及交换。指定的拓扑结构为星型拓扑。工作区子系统