局域网的设计与规划.doc

局域网的设计与规划班 级： Rbjava124 姓 名： 刘鹏华 学 号：201207092428 局域网的设计与规划随着时代的发展与科技的进步，局域网已经变得越来越重要。我们的生活中布满了一张张无形的大网，它加强了我们与其他人之间的外界联系。局域网的相关知识，也越来越值得我们去认真学习。如何规划、设计、搭建和测试基于TCP/IP技术的计算机网络是网络工程的基本任务。根据网络应用需求的不同，设计实现的网络主要表现在规模、性能、可靠性、安全性、可管理性等方面的不同，因此，以局域网为核心的网络必须能够适应上述需求，并解决好网络设计、实施和维护、监理等一系列技术问题。 一般而言，网络工程是根据用户需求和投资规模，把工程化思想应用到网络设计中，合理选择各种网络设备和软件产品，通过集成设计、应用开发、安装调试等工作，建成具有良好的性能价格比的计算机网络系统的过程。既网络工程就是用系统集成方法建成计算机网络工作的集合。系统是“相互作用的多元素的复合体”，具体指实现某一个目标（如局域网）而应用的一组元素（设备、软件、人员、时间）的有机组合，系统具备多元性、相关性、整体性特点。同时，系统本身可作为一个元素单位（如模块、组件或子系统）参与多次组合，这种组合过程可概括为系统集成。系统集成：系统集成是一种目前常用的实现复杂系统的工程方法，通过选购大量标准的系统组件并可能自主开发部分关键组件后进行组装，组件间通过标准接口进行通信以实现复杂系统的整体功能，如标准化流水线加工的现代汽车工业。不可忽略，人在系统集成中起到关键性的作用。首先人要对系统功能进行分析，通过分析得到系统集成的总体指标；其次，人要将总体指标分解成各个子系统的指标；最后，人要选择合适的技术、产品、设备进行搭建、调整和后期培训等工作。整个网络集成过程的工程质量监理必须通过人来完成。设计和实现网络系统遵从一定的网络系统集成模型，模型从系统开始，经历用户需求分析、逻辑网络设计、物理网络设计和测试，并贯彻网络工程监理。既采用自顶向下的网络设计方法，从OSI参考模型上层开始，然后向下直到底层的网络设计方法。它在选择较低层的路由器、交换机和媒体之前，主要研究应用层、会话层和传输层功能。该模型是可以循环反复的，并且是进行网络工程设计的第一步。关于网络拓扑结构设计也是十分重要的。对于规模较小或简单网络而言，因比较容易设计与实现，多采用平面网络拓扑结构。所谓平面网络拓扑结构就是指没有层次的网络，每一个互连网络设备实质上都完成相同的工作。如通过交换机将PC和服务器连接在一起就属于平面网络拓扑结构设计。平面网络拓扑结构具备容易设计与实现、代价低等优点，不足之处在于所有设备属于相同的冲突域，容易产生广播风暴等。平面网络拓扑结构可应用到局域网和广域网中，部分网状拓扑结构和完全网络拓扑结构属于平面网络拓扑结构的类型。对于大、中型网络设计，尤其表现在不同局域网互连而造成复杂结构，通常采用“分层设计”思想。分层的好处在于增加网络可用带宽、隔离广播、容易设计和理解、元素更改较容易和充分发挥网络设备等。一个典型的层次拓扑结构是三层层次模型。具有三层结构的层次拓扑结构是有核心层、分布层（也称之为汇聚层）和接入层组成。其中核心层是互连网络的高速主干，具有高可靠性、提供冗余、提供容错、能够迅速适应网络变化、低延时、可管理性良好和网络直径限定、一致特定特点。分布层是接入层和核心层的中介，具备高性能（如对通过核心层的流量控制）、高安全（如对资源访问的控制）的特点，并提供各个工作组接入、VLAN之间路由、汇总接入层的路由等功能，同时分别向核心层和接入层隐藏各自的详细拓扑。接入层为用户提供了在本地网段访问互连网络的能力。接入层包括二个含义：在WAN设计中每一个局域网属于接入层范畴；在局域网设计中每一个桌面用户属于接入层范畴。在网络拓扑设计中，为了提高网络的可靠性、可用性目标，可以通过冗余网络设计来实现。网络结构的冗余设计主要包括备份设备、备份路径和负载平衡来实现。 结构化布线系统设计，同样是局域网学习的一个要点。在网络设计中，结构化布线系统实际上就是指建筑物或建筑群内安全的传输线路，利用这些传输线路将所有语音设备、数据通信设备、图像处理和安全监控设备、交换设备和其他信息管理系统相互连接起来，并按照一定秩序和内部关系组成为一个整体的系统。结构化布线系统所采用的传输介质、布线设备、连接组件都是标准化的。 结构化布线系统组成是以一个建筑群为单元，它由工作区子系统、水平布线子系统、垂直布线子系统、管理子系统、设备间子系统和建筑群子系统组成。在布线选择时，通常遵从以下几个规则：1布线美观、合理。2既要避免铺张浪费，同时也要留有余地。3. 建筑物内的布线设计尽量预埋管线。4.既要满足可用性，又要满足可扩展性。5.室外布线多采用架空或者埋地或沿原有有线电视、电话线布线。关于供电系统的设计，机房通常采用市电直接供电、UPS系统供电和综合供电方式。企业网络核心机房通常采用市电和UPS结合的综合供电方式。同样，在供电系统的设计时，要注意用电设备过载；注意电气保护措施及其电力线和电源插座的安装等安全。同时也要特别关注电网电压不稳、电源系统接地等设计。网络工程就是用系统集成方法建成计算机网络工作的集合。系统集成步骤主要包括选择系统集成商、用户需求分析、逻辑网络设计、物理网络设计、网络安全设计、系统安装与调试、系统测试与验收和用户培训和系统维护。用户需求分析主要包括网络的应用目标分析、网络的应用约束分析、网络技术目标分析、网络性能分析和网络的通信特征分析。逻辑网络设计包括网络拓扑结构设计、IP地址和命名设计、VLAN设计、交换和路由协议选择、互联网接入设计、安全设计、网络管理设计和无线网络设计。网络物理设计主要包括结构化布线系统设计、网络设备选择、网络机房设计和供电系统设计。网络工程监理:主要包括监理内容、实施步骤、监理依据和监理组织结构。最后给出典型的三个局域网设计方案的撰写案例 。总结而言，网络拓扑是指企业网络中各节点间相互连接的方式。换句话说，网络中计算机之间如何相互连接的问题就是网络的拓扑结构问题。网络布线中应用最为广泛的是树形拓扑。拓扑结构的选择往往与通信介质的选择和介质访问控制方法的确定紧密相关，并决定着对网络设备的选择。大中型网络通常采用树形拓扑。树形拓扑的可折叠性非常适用于构建网络主干。由于树形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，因此非常适宜于作为网络布线系统的网络拓扑。与此相适应，集线设备也呈树形拓扑。树形拓扑事实上是星形拓扑的扩展，该拓扑结构拥有以下优点：(1)易于故障的诊断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。(2)易于网络的升级由于计算机与集线设备之间分别通过各自独立的缆线进行连接，因此，多台计算机之间可以并行地同时进行通信而互不干扰，从而成倍地提高了网络传输效率。另外，由于网络带宽主要受集线设备的影响，只需简单地更换高速率的集线设备，即可平滑地从l0Mbit/s升级至100Mbit/s、1000Mbit/s甚至10000 Mbit/s，实现网络的升级。正是由于这两条重要的特点，星型网络才会成为网络布线的当然之选。企业网络的一般结构:(1)核心层核心层的功能主要是实现骨干网络之间的优化传输，负责整个网络的网内数据交换。网络的功能控制最好尽量少在骨干层上实施，核心层设计任务的重点通常是冗余能力、可靠性和高速的传输。核心层一直被认为是流量的最终承受者和汇聚者，所以要求核心交换机拥有较高的可靠性和性能。(2)汇聚层汇聚层主要负责连接接入层接点和核心层中心，汇集分散的接入点，扩大核心层设备的端口密度和种类，汇聚各区域数据流量，实现骨干网络之间的优化传输。汇聚交换机还负责本区域内的数据交换，汇聚交换机一般与中心交换机同类型，仍需要较高的性能和比较丰富的功能，但吞吐量较低。(3)接入层接入层网络作为二层交换网络，提供工作站等设备的网络接入。接入层在整个网络中接入交换机的数量最多，具有即插即用的特性。对此类交换机的要求，一是价格合理；二是可管理性好，易于使用和维护；三是有足够的吞吐量；四是稳定性好，能够在比较恶劣的环境下稳定地工作。企业局域网的一般结构是比较复杂的。企业综合布线系统由工作区子系统、水平布线子系统、垂直干线子系统、管理子系统和建筑群子系统组成。它的设计原则如下：(1)开放性严格按照IEEE802、EIA/TIA 568等工业及建筑布线标准和中国建筑电气设计/工业企业通信设计规范。(2)实用性适应企业现在和将来发展的需要，具备数据通信、语音通信和图像通信的功能。(3)灵活性布线系统中任一信息点能够很方便地与多种类型设备（如电话、计算机、检测器件以及传真等）进行连接。(4)可扩展性布线系统具有较强的可扩展性，在将来需要时可以很容易地将所扩充的设备连接到系统中来，实现各种网络服务与应用。(5)经济性综合布线系统是一种既具有良好的初期投资特性，即在今后若干年中不增加新的投资情况下仍能保持建筑物的先进性，又是具有极高的性能价格比的高科技产品。通常情况下，综合布线系统的使用寿命为15年。(6)可靠性综合布线系统采用高品质的材料和组合压接的方式构成一套高标准的信息通道。每条通道都采用专用仪器校核线路衰减、串音、信噪比，以保证其电气性能不会造成交叉干扰。综合布线要符合楼宇管理自动化，办公自动化，通信自动化和计算机网络化等多功能需要的布线系统。系统应能支持话音、图像、图形、数据多媒体、安全监控、传感等各种信息传输，支持光纤、非屏蔽双绞线（UTP）、屏蔽双绞线（STP）、同轴电缆等各种传输载体，支持多用户多类型产品的应用，支持高速网络的应用。综合布线系统通常包括六个子系统：工作区子系统、水平布线子系统、干线子系统、设备间子系统、管理子系统和建筑群子系统。综合布线系统设计要根据建筑结构和用户需求来确定，这一过程主要包括以下几个要点：a) 尽量满足用户的通信要求.b) 要了解建筑物内部的通信环境.c) 确定合适的通信网络拓扑结构.d) 选取将要使用的传输介质.e) 以开放式为基础，尽量与大多数厂家的产品和设备兼容，按照通用的标准进行设计.f) 系统初步设计成本估算.g) 将系统初步设计和建设费用预算告知用户.h) 最后在征得用户意见并签订合同后，在制定详细设计方案综合布线可采用UTP,STP或者光缆，在欧洲综合布线所采用的线缆占主流的是屏蔽系统，而在北美广泛使用的是非屏蔽系统，在高容量主干及严重干扰的情况下就使用光缆作为屏蔽系统。但STP屏蔽式系统若使用不当，非但达不到整体的屏蔽的完整性，其性能会比UTP系统更差。UTP是目前较为成熟、可靠的商用建筑综合布线系统所采用的线缆，通常情况下也可以满足在干扰环境下的使用需求。所以建议使用UTP或光缆。在建筑物内部布线通常有三种方式：走墙壁、走屋顶、走地板，走线有两种选择：明线和暗线。当布线房间或走道比较狭窄且层高较低时，宜选择明线，用PVC线槽走墙壁。采用明线费用较低，采用暗线不仅昂贵，而且需要架顶，架地面或打夹层，不过比较美观。若房间的高度允许，可以选择架顶或架地板，架地板更贵一些不过便于维护，若房间的宽度允许可以通过墙壁走暗线，给墙壁打夹层可以给墙壁装饰得很漂亮，也易于维护。在楼层过道三种方式都可以，但站点较集中的房间建议采用架地板的方式，会使安装和维护都更方便。建议把主机设在2号楼的三楼，建筑群间采用地下管道敷设方式，管道内敷设室外12芯多模光缆。安装时至少要预留12个备用管孔，以供扩充之用。在1号，3号楼放置光缆收发器，以确保信号正常传输。室内连接为节约资金采用双绞线，同一楼层上的水平系统多采用四对双绞线，电缆长度宜为90m以内，垂直干线子系统总是位于垂直的弱点间，并采用大对数双绞线。什么是局域网的规范：事实上各种网络结构都是有章可循的，这就是局域网规范（或称为局域网标准）。从大的方面讲，根据网络的工作原理，目前的局域网大致可分为三类，即以太网、令牌环网和ARPNET网。其中，以太网是目前局域网中采用最多的通信协议标准，它采用CSMA/CD (载波监听多路访问/冲突检测) 技术进行信息传递。该标准定义了在局域网中采用的电缆类型和信息处理方法，在互联设备之间可以10100Mbit/s的速率传送信息包，目前约80的局域网都是以太网。由于技术的发展和用户要求的多样性，以太网又被细分成了一系列规范。例如，10 Base2以太网规范定义了构建以细同轴电缆为通信介质，网络通信速率为10 Mbit/s，网络拓扑结构为总线型的局域网的技术指标；10 Base T 以太网规范定义了构建以双绞线为通信介质，网络通信速率为 10 Mbit/s ，网络拓扑结构为星型的局域网指标。一般来说，每种局域网规范都规定了如下几项指标： 网络通信速率，例如，10 Mbit/s、100 Mbit/s及1000 Mbit/s 等。 局域网的结构，例如，采用总线型或星型。 所使用的通信介质，例如，同轴电缆、双绞线或光纤。其中，每种介质中又