第四章计算机网络工程通信网络与综合布线55课件讲解

通信网络与综合布线

第四章计算机网络工程第四章计算机网络工程4.1计算机网络系统组成4.2计算机网络工程设计4.3计算机网络工程实例

思考与分析题通信网络与综合布线4.1计算机网络系统组成主干网包括的设备——有传输线缆、核心交换机、高性能服务器以及大容量存储装置等。通常使用的主干网技术有——FDDI、吉比特以太网、ATM网。1.主干网——用于连接各子网并实现全局的资源共享，主干网是一个相对于网络规模的概念。对于一栋大楼，主干网用来连接各楼层的子网。对于一个小区，主干网用来连接各栋楼的子网。主干网相当于网络的运行核心，它决定着整个网络的性能。通信网络与综合布线2.子网利用局域网技术，把具有一定规模的网络分割成若干个独立相关的子网是非常适用的，这样，即可以把采用不同拓扑的局域网互联起来，又使网络不至于因为少数主机的通信而变得十分噪杂。我们可以把一栋大厦的不同楼层设计成不同子网，也可以把一层楼层中的不同使用单位设计成若干子网。子网一般不涉及到协议转换的问题，因此通常只包含传输线缆、交换机以及集线器等OSI二层以下设备。目前在子网设计中选择较多的是以太网技术中的10Base—T以及100Base—T。通信网络与综合布线3.对外互联目前比较常见的接入技术有：公共电话网—Modem接入综合业务数字网ISDN（异步传输ATM、非对称数字用户环路ADSL）混合同轴电缆网—CableModem接入X.25、FR、DDN专线通信网络与综合布线4.2计算机网络工程设计4.2.1设计目标和原则1.目标——（1）实用化，先进性（2）模块化，扩展性（3）工程化，可靠性（4）集成化，高效性2.设计原则（1）充分满足当前各种信息服务的需求，同时为将来的系统扩充留有充分余地。（2）充分考虑与其他子系统之间的联系。（3）统一规划，全面设计，做到有根有据，有条有理。（4）符合OSI和TCP／IP协议系统标准。（5）便于维护和管理。（6）在保证实现系统需求的前提下，提高系统的性能价格比。通信网络与综合布线4.2.2计算机网络工程设计步骤1.用户需求（1）用户的业务需求（2）用户的技术需求——1）性能要求，2）应用要 求，3）网管要求，4）安全要求（3）业务和政策限制2.网络拓扑结构的设计网络拓扑结构的设计可按OSI参考模型分为互相独立的3部分——物理层、数据链路层和网络层。通信网络与综合布线（1）第一层（物理层）网络拓扑结构的设计

物理层——电缆是网络设计中最重要的组成部分之一。设计包括所用电缆的类型（典型的铜线和光缆）和整个网络的布线结构。1）第一层的传输介质包括5类及以上非屏蔽双绞线（UTP）和光缆。2）星形拓扑配线间有水平交叉连接配线架，用来连接水平电缆和第二层局域网交换机端口。局域网交换机的上行端口直接与以太网第3层路由器相连。通信网络与综合布线物理层——网络拓扑结构的设计3）扩展星形拓扑——网络连接的距离超过了标准限制（100m），通常要设置一个以上的布线间，较低一级的布线间被称作中间配线设备IDF，通过垂直电缆（或称主干电缆）和主配线设备MDF相连。

图4-5扩展星形网络通信网络与综合布线（2）第二层网络拓扑结构的设计

第二层网络设备主要是提供流量控制、错误检测和减少网络拥塞。最常见的第二层网络设备有网桥和二层交换机，该层设备决定了冲突域和广播域的大小。通信网络与综合布线（3）第三层网络拓扑结构的设计

第三层网络层设备用来对网络分段，并允许段间以IP地址为基础进行通信。如路由器等第三层设备的应用时，将局域网作为独立的物理上和逻辑上的网络互联。图4-7

路由器应用示例图通信网络与综合布线3.设备选型网络设计人员要有多方面的知识——包括对新技术的深刻理解，对最新产品的广泛关注，以及对应用需求的准确把握。目前主要的网络设备厂商有：CISCO，3COM，IBM，BAYNETWORK，CABIETRON，HP，D-LINK等。——通常建议在同一网络系统中最好选择相同品牌的网络设备，以方便于网络的管理和维护。对应于网络应用三层结构核心层、汇聚层和接入层，交换机分为中心交换机、骨干交换机和桌面交换机。根据交换机工作的协议层分类，交换机可分第二层交换机、第三层交换机和第四层交换机。通信网络与综合布线（1）交换机选择工作站的数量和处理速度，拟采用的网络技术和传输介质是选择不同档次的交换机的重要因素。1）端口类型——目前网络的传输介质基本以超5类以及以上类型的非屏蔽双绞线为主，对于采用光纤的网络，必须考虑到与光纤相连的交换机有无光纤端口。2）端口配置——交换机包含的端口数目和支持的端口类型，即端口配置必须保证连接工作站的数量和到达工作站的带宽能够满足用户的要求。通信网络与综合布线交换机选择3）交换容量——又称为背板带宽或交换带宽，是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。交换容量表明了交换机总的数据交换能力，单位为Gbps，一般的交换机的交换容量从几Gbps到上百Gbps不等。4）交换机应易于管理和控制，可以方便地设置虚拟网和主干端口等。交换机有三种配置管理方法：本地管理、远程管理和通过第三方平台管理。5）交换机应具备较强的升级和扩展能力。交换机的底座类型有三种:固定、模块和混合。模块化交换机具备较强的升级和扩展能力。通信网络与综合布线（2）路由器选择路由器性能——由路由器吞吐量、时延和路由计算能力等指标体现。1）根据性能和价格，路由器可分为低端、中端和高端三类。 取决于路由器的CPU、内存以及高效算法和优秀软件。低、中端路由器——信息吞吐量一般在几千万至几十亿bit/s之间;低端路由器是许多局域网用户首先考虑的品种;中端路由器支持的网络协议多、速度快，还支持防火墙、包过滤以及大量的管理和安全策略,还支持VLAN；高端路由器——信息吞吐量均在100亿bit/s以上。出现在某个行业或者系统的主干网上，实现企业级网络的互联。通信网络与综合布线路由器选择2）端口——常见的路由器至少应包含局域网端口和广域网端口各一个。广域网接口如RS232接口、X.21接口、E1/T1接口、ISDN接口等。局域网接口主要包括以太网接口（RJ45）、ATM接口、令牌环接口、FDDI接口等；路由器包含的接口多一点有更大的扩展余地，对局域网规模的拓展非常方便。3）局域网接口速率——应该选用千兆位交换路由器，这些路由器的光接口速度可以达到622Mbit/s、2.5Gbit/s甚至10Gbit/s。通信网络与综合布线路由器选择3）路由协议支持——选择支持多种协议的路由器，可为网络将来的升级节约资金。应检查路由器是否提供对当前广域网协议的支持。4）路由器应易于管理和控制——路由器有三种配置管理方法：本地管理、远程登录或者远程Modem拨号配置。5）路由器的稳定安全与否，直接决定了内部局域网的安全——路由器可以设置访问权限列表，实现防火墙的功能，具有地址转换功能，实现公司内部局域网的网络地址与电信局提供的广域网地址转换，防止了非法的用户入侵。通信网络与综合布线路由器选择8）路由器结构——模块化结构的路由器一般可扩展性较好，可以支持多种端口类型，价格通常比较昂贵。6）“丢包率”——指的是在一定的数据流量状态下路由器不能进行转发的数据包的比例。7）检查一下路由器是否支持Ipv6协议——Ipv6在解决了因特网地址空间问题的同时，还在IP层增加了认证和加密的安全措施，为实时业务的应用提供了安全保证。9）价格因素——包括路由器的运行和维护费用，以及由于路由器的性能而引起的广域网通信费用都应该考虑在内。通信网络与综合布线（3）网络操作系统选择在网络应用项目确定后，网络应用软件也就基本选定。对于选择商品化应用软件的项目而言，应根据应用软件需要的操作系统环境来确定网络操作系统。网络上常用的操作系统主要是：NOVELL公司的Netware，MICROSOFT公司的Windows，IBM公司的OS／2，LANSERVER，UNIX，LINUX。通信网络与综合布线（4）服务器选配1）服务器的选择——主要从可靠性、I／O性能等方面考虑。可靠性主要根据服务器采用的技术，如冗余技术，电源、硬盘、内存、CPU、I／O卡总线通道和故障在线修复技术等。I／O性能主要考虑I／O并发操作能力。目前市场上有很多品牌的微机服务器系统，如COMPAQ，IBM，HP等，主要功能上差距并不大。通信网络与综合布线服务器选配2）服务器资源配置——根据应用需求来确定，主要考虑的是内存容量、磁盘驱动器控制器标准、磁盘容量及容错方式等。内存的选择必须考虑网络操作系统及应用软件的要求。磁盘驱动器控制器，对于小型应用可以选择标准的控制器驱动器T／WIDESCSI。对于高强度的磁盘应用，就应选用FAST／WIDESCSI-2标准的产品。磁盘容错方式主要有磁盘镜像、磁盘双工和磁盘阵列技术。磁盘镜像使用一个控制器控制两个磁盘，数据都要同时写入两个盘中。磁盘双工是使用两个控制器各控制一个磁盘，即在磁盘冗余基础上增加控制器冗余。磁盘阵列中任意一个盘失效都可以保持数据安全有效，冗余度小，其控制器及所用的驱动器都比较昂贵。通信网络与综合布线4.服务器功能与应用设计成功网络设计关键在于——设计者要了解网络对于服务器功能和位置的需求。可以把服务器分成两类：企业服务器和工作组服务器。企业服务器，如E-mail服务或域名DNS服务，为组织中的每个人提供服务工作组服务器只为特定的用户群提供如字处理、文件共享等服务。企业服务器要放置在主配线设备间，工作组服务器要被放置在距离应用其服务的用户群最近的中间配线设备间，数据流只能通过网络到达中间配线设备，而不会影响这个网络的其他用户。通信网络与综合布线5.广域网接入设计将计算机网络接入互联网的方法很多，公用电话交换网（PSTN）、电视混合同轴电缆光纤网、综合业务数字网（ISDN--异步传输模式ATM，非对称数字线路ADSL）、帧中继（FR）、数字数据网（DDN）等都可以作为接入互联网的手段。DDN网速快但费用昂贵，而公用电话网费用低廉但速度却受到限制，选择何种接入手段主要取决于以下几个因素：用户对网络接入速度的要求、接入计算机或计算机网络与互联网之间的距离、接入后网间的通信量、用户希望运行的应用类型、用户所能承受的接入费用和代价。通信网络与综合布线6.网络IP地址规划（1）制作规划总表——充分的了解网络的拓扑和接口互联、用户应用类设备分布状况。（2）应用类地址规划。应用类地址指的是用户终端设备的IP地址，比如用户的台式计算机、笔记本电脑、以及提供服务和业务应用的服务器IP地址。应用类地址通常是网络中数目最多的地址。（3）设备互联地址规划——被分配给设备互联使用。（4）设备网管地址规划。（5）外网地址规划。接入路由器或防火墙等等设备的外出接口地址,与局端子网一致；用户访问外部网络需要的公网地址池。内部访问外网时会使用NAT等技术。以NAT为例，就需要为内部用户提供一个公网地址或几个公网地址组成的地址池；对外提供服务的服务器需要使用公网地址，比如会有WWW、FTP、MAIL等服务器使用内部私有地址需要转换成公网地址。通信网络与综合布线4.3计算机网络工程实例返回某所大学校园网工程，该网络工程的建设目标：根据教育信息化关于校园网建设标准，本着先进性、实用性、开放性、灵活性、发展性、可靠性、安全性和经济性的原则，建成一个先进、高效、统一、联动的网络。该校网络系统的建成，首先将实现校内办公业务规范化、程序化、自动化管理；成为学校内部公文运转、信息交流、数据共享的新干线；成为各学院、各部门领导和工作人员掌握情况及信息的窗口和辅助决策的工具。同时应为学校的教学、管理、日常办公、内外交流等各方面提供全面、切实的支持。通信网络与综合布线校园网数据信息点楼层图书馆信息楼1#2#宿舍楼实训楼行政楼1601548323256482561744363636523561052444452364608444444524454010565252

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