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网络综合布线技术教程,第1章 综合布线系统,综合布线系统由传输介质、相关连接硬件以及电气保护设备等组成，是一种模块化的建筑物内或建筑群之间的传输网络。综合布线系统的各个子系统相对独立，既易于实施，又利于维护升级。,内容介绍,1.1 综合布线系统概述 1.2 综合布线系统的优越性 1.3 综合布线系统的设计等级 1.4 综合布线系统标准 1.5 综合布线系统与智能建筑,1.1 综合布线系统概述,综合布线系统又称建筑物与建筑群综合布线系统，或建筑物结构化综合布线系统，是一种标准通用的信息传输系统，通常是对建筑物内各种系统（网络系统、电话系统、报警系统、电源系统、照明系统、监控系统等）所需的传输线路统一进行编制、布置和连接，形成完整、统一、高效、兼容的建筑物布线系统。,综合布线系统主要应用于以下几个方面,商业贸易 综合办公 交通运输 新闻机构 其他重要建筑群,1.1 综合布线系统概述,1.1.1 综合布线系统发展过程,1984年，世界上第一座智能大厦诞生。 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。 1991年7月，ANSI/EIA/TIA 568即商业大楼电信布线标准问世，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/TIA 568标准正式更名为EIA/TIA 568A，同时，国际标准化组织(ISO)推出相应标准ISO/IEC 11801。 1997年TIA出台6类布线系统草案，同期，基于光纤的千兆网标准推出。 1999年至今，TIA又陆续推出了6类布线系统正式标准，ISO推出7类布线标准。,1.1.2综合布线与传统布线比较,在目前的综合布线系统中，各个子系统形成一个整体，统一进行布线设计、安装施工和集中管理。具有兼容性好、稳定性高、易于管理和维护等特点，相比于传统布线更加灵活、经济，更能满足现代建筑的办公自动化需要。,1.1.2综合布线与传统布线比较,综合布线的优势主要表现在以下几个方面： (1)布线系统结构清晰，为管理和维护提供方便。 (2)采用标准传输介质，有利于未来的扩展。 (3)系统灵活性强，可适应现代办公的各种不同需求。 (4)有效降低了设计和施工费用，减少了同等条件下业主的资金投入。,1.1.3 综合布线系统的结构和组成,完整的综合布线系统的组成部分 工作区子系统 水平干线子系统 管理间子系统 垂直干线子系统 设备间子系统 建筑群子系统,1.1.3 综合布线系统的结构和组成,1. 工作区子系统 工作区子系统也称为服务区子系统，它由工作区（常常特指各个办公室）内的终端与信息插座之间的连接设备组成。,1.1.3 综合布线系统的结构和组成,2. 水平子系统 水平子系统由楼层配线设备（FD）、信息插座和两者之间的配线电缆或光缆以及终端设备跳线等组成，主要实现信息插座和管理子系统的连接。 水平子系统作为工作区子系统和管理子系统的连接桥梁，既与工作区子系统的各个信息插座相连，又与管理子系统中的配线设备相连。因此，水平子系统设计与施工成功与否，将极大地影响综合布线系统的最终通信性能。,1.1.3 综合布线系统的结构和组成,3. 管理子系统 管理子系统是指通过跳线连接安排线路路由，从而管理整个用户终端的接入，并最终实现综合布线系统灵活性管理的相关设备的集合。 管理子系统分布在楼层配线间、设备间和工作区，是连接垂直子系统和水平子系统的桥梁，同时又为同楼层组网提供条件。管理子系统按一定的模式对配线设备、线缆、信息插座等设施进行标识和记录，这为动态管理和维护布线系统提供了可能。,1.1.3 综合布线系统的结构和组成,4. 垂直子系统 垂直子系统是综合布线系统的连接主干，负责将管理子系统连接到设备间子系统。垂直子系统由光缆或大对数电缆组成，一般放置在建筑物的弱电井内。垂直子系统的一端连接于设备间的主配线架，另一端连接于楼层配线间的配线架。,1.1.3 综合布线系统的结构和组成,5. 建筑群子系统 建筑群子系统是将一栋建筑物中的电缆延伸到建筑群内的其他建筑物的通信设备和装置。建筑群子系统将不同建筑物内的管理子系统连接起来，从而提供建筑物之间的线路路由。,1.1.3 综合布线系统的结构和组成,6. 设备间子系统 设备间是指集中安装通信设备的场所，如PBX（程控交换机）、大型计算机、计算机网络通信中枢、主机等。 设备间子系统由设备间的电缆、连续跳线架及相关支撑硬件、防雷电保护装置等构成，可以说设备间是整个配线系统的中心单元。,1.1.3 综合布线系统的结构和组成,1.2 综合布线系统的优越性,与传统的布线方式相比，综合布线系统具有明显的优越性： 兼容性 可扩展性 灵活性 可靠性 经济性 先进性,1.3 综合布线系统的设计等级,为适应不同的需求，强调高性能价格比原则，综合布线系统可分为： 基本型综合布线系统 增强型综合布线系统 综合型综合布线系统,1.4 综合布线系统标准,1. 国内标准 (1)中国工程建设标准化协会标准( CECS72：97 )。 (2)建筑与建筑群综合布线系统，工程设计规范。 (3)中国工程建设标准化协会标准 (CESC 98:97)。 (4)建筑与建筑群综合布线系统施工及验收规范 (5)中国建筑电气设计规范。,1.4 综合布线系统标准,2. 国际标准 (1) ISO/IEC 11801。 (2) ISO/IEC CD14673。 (3) IEEE 802.3 10BASE-T, 10BASE-Fx。 (4) IEEE 802.3u 100BASE-Tx, 100BASE-Fx。 (5) IEEE 802.3z 1000BASE-Lx。,1.4 综合布线系统标准,3. 美国标准 (1)ANSI/TEIA/TIA 568A。 (2)EIA/TIA-568/569，EIA/TIA-TSB36/40：67商业建筑综合布线标准。 (3)ANSI FDDI/TPDDI。 (4)ANSI X3T9.5。 (5)Lucent开放式布线系统PDS设计总则及安装规范。 4. 欧洲标准 EN 50173。,1.5综合布线系统与智能建筑,国家标准GB/T503142000对智能建筑的定义为：智能建筑是以建筑为平台，兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统，为人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。 智能建筑由系统集成中心、综合布线系统、建筑设备自动化系统、办公自动化系统及通信自动化系统等几部分组成。,第2章 网络传输介质,在综合布线系统中，网络传输介质互联各种网络设备，承载信号的传输。 按照物理形态的不同，可以将网络传输介质分为有线传输介质与无线传输介质两类。,内容简介,2.1 有线传输介质 2.2 无线传输介质,2.1 有线传输介质,有线传输介质也常称为有线通信线路，可以将其定义为一种信号传输的“导体”，这种导体可以传输电信号，也可以传输光信号。常用的有线传输介质有双绞线、同轴电缆、光纤等。,常用的有线传输介质,2.1 有线传输介质,2.1.1 双绞线,双绞线由两根绝缘的金属导线互相缠绕绞合而成。双绞线互相绞合的目的是用来抵御一部分外界电磁波干扰，将两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞合在一起，可以降低信号的干扰，一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电磁波抵消。 目前，双绞线电缆可分为屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair, STP)和非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair, UTP)两种。,双绞线的制作方法,所谓双绞线的制作，是指采用特定的线序来排列双绞线电缆中的多条导线，以便与水晶头金属片相接。 EIA/TIA的布线标准中规定了两种双绞线的线序，即568B与568A。 （1）标准568B：橙白-1，橙-2，绿白-3，蓝-4，蓝白-5，绿-6，棕白-7，棕-8 （2）标准568A：绿白-1，绿-2，橙白-3，蓝-4，蓝白-5，橙-6，棕白-7，棕-8,2.1.1 双绞线,双绞线的性能指标:,(1) 衰减。 (2) 近端串扰。 (3) 直流电阻。 (4) 特性阻抗。 (5) 衰减串扰比（ACR）。 (6) 电缆特性。,2.1.1 双绞线,2.1.2 同轴电缆,同轴电缆 (Coaxial cable)是一条由内、外两个铜质导体（简称为内导体和外导体）组成的同心电缆。内导体可以由单股或多股导线构成，而外导体一般由一层金属编织网构成，在内、外导体之间隔有绝缘材料。,同轴电缆的类型,(1) 根据特性阻抗进行同轴电缆的分类：特性阻抗为50的同轴电缆和特性阻抗为75的同轴电缆两种。 (2) 根据直径进行同轴电缆的分类：粗同轴电缆（粗缆）与细同轴电缆（细缆）。,2.1.2 同轴电缆,同轴电缆的特点,1）同轴电缆的优点 同轴电缆的优点是可以在较长的无中继器的线路上支持高带宽通信。 2）同轴电缆的缺点 无论是粗缆还是细缆，其应用的布线方式都是总线拓扑结构，即一根电缆同时接入多台计算机，这种网络拓扑比较适合于机器密集的环境。但是当某一个触点发生故障时，故障会串联影响到整条电缆上的所有计算机，同时，故障的诊断、排查和修复都比较繁琐。 体积大，要占用电缆管道的大量空间。 不能承受缠结、压力和严重的弯曲，这些都会损坏电缆结构，阻止信号的传输。 成本高。,2.1.2 同轴电缆,2.1.3 光纤,光导纤维简称为光纤，是一种光信号传导工具。光纤封装在塑料护套中，使得光纤能够弯曲而不至于断裂。通常，光纤一端的发射装置使用发光二极管或一束激光将光脉冲信号传送至光纤上，光纤另一端的接收装置使用光敏组件检测脉冲。由于光在光导纤维中的传导损耗比电在电线中传导的损耗低得多，因此，光纤常被用作长距离的信息传递工具。,光纤的分类,1）按照传输模式分类 单模光纤(Single Mode Fiber)：在给定的工作波长上只能以单一模式传输，传输频带宽，传输容量大。 多模光纤(Multi Mode Fiber)：多模光纤是在给定的工作波长上能以多个模式同时传输的光纤。,2.1.3 光纤,2）按照折射率分类 按照折射率的不同，可以将光纤分为跳变式光纤和渐变式光纤。对于跳变式光纤，在纤芯和保护层的交界面处折射率呈阶梯型变化。对于渐变式光纤，其折射率随着半径的增加而按一定规律减小，到纤芯与保护层的交界处为保护层的折射率，即纤芯折射率的变化近似于抛物线型。,2.1.3 光纤,光纤的特性,（1）拥有极宽的频带范围，短距离传输时可以达到每秒几千兆的传输速率。 （2）由于光纤中传输的是光束，因此光纤传输的信号不受外界电磁信号的干扰。 （3）由于传输的是光束，所以本身不向外幅射电信号，这有效防止了信息泄漏。 （4）至今为止，光纤是传输速度最快的传输介质，速度可达1000Mbps以上。 （5）衰减较小，在较长距离和范围内信号是一个常数。 （6）重量轻、体积小。 （7）通信不带电，可用于易燃、易爆场所。 （8）使用环境温度范围宽。 （9）耐化学腐蚀，使用寿命长。,2.1.3 光纤,光纤通信基本原理,光纤通信系统主要由光接收机、光发送机及光纤组成。在光纤通信系统中，由半导体激光器（LD）或半导体发光二极管（LED）等光源产生光波，光纤传输光波。光发送机将电信号调制生成光信号，并将光信号导入光纤。光接收机接收经光纤传输的光信号，并将光信号还原为电信号。 在用光纤进行远程通信时，光信号在光纤中传输会因为损耗而减弱，引入中继设备可以增强和恢复光信号。,2.1.3 光纤,2.2 无线传输介质,无线传输介质是指不使用任何物理连接，而通过空间中的电磁波的指定频率段来传输无线信号的一种传输技术。从本质上来说，无线传输介质其实就是电磁波本身。常见的无线传输介质主要有微波、红外线和激光等。,无线传输介质的分类,无线电波 微波 红外线 激光,2.2 无线传输介质,第3章 网络互联设备,在局域网络中，一般通过中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、网关、防火墙、调制解调器及网卡等网络互联设备将计算机接入网络，以实现数据传输。,内容简介,3.1 中继器 3.2 集线器 3.3 网桥 3.4 交换机 3.5 路由器 3.6 网关 3.7 防火墙 3.8 调制解调器 3.9 网卡,3.1 中继器,中继器一般用于在两个网络节点之间进行物理信号的双向转发。中继器主要完成物理层的功能，负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。,3.2 集线器,集线器的功能是对接收到的信号整形放大后，再进行广播式的传输，以扩大信号的传输距离。连接时，以集线器为中心将所有节点集中。 集线器工作于OSI参考模型的第一层物理层。从本质上来说，集线器是中继器的一种形式，区别在于集线器能够提供多端口服务，也称为多口中继器。,3.3 网桥,网桥也称桥接器，是用于连接具有相同或相似体系结构的局域网络的存储转发设备。网桥工作于OSI参考模型的第二层数据链路层。网桥在两个局域网的数据链路层间按帧传输数据。,3.3.1 网桥概述,网桥功能： 路由选择功能 转发功能 过滤功能 重组帧功能 管理功能,3.3.2 网桥的工作原理,网桥根据网络上传输的数据帧的目的地址（MAC地址）决定是否向其他网段转发数据。如果数据的目的地址与源地址不在同一网段上，网桥将此数据向其他网段转发；如果数据的目的地址与源地址在同一网段上，则网桥不向其他网段传输数据。,3.3.3 网桥种类,根据网桥的转发方式，可以将网桥分为透明网桥和源站选路网桥两种。 1透明网桥 使用透明网桥传输数据时，通过网桥转发的所有数据报感受不到网桥的存在。 2源站选路网桥 源路由选择的核心思想是假定每个帧的发送者都知道接收者是否在同一局域网。,3.3.4 网桥的特点,（1）可以实现不同类型的局域网的互联。 （2）可以实现更大范围的局域网互联。工作在链路层的网桥不受MAC定时特性的限制，可连接的距离几乎无限。目前，一种流行的桥接方式为桥接主干网络，即利用网桥将多个局域网互联到一个高速主干网络上。 （3）有过滤功能，可隔离错误，并提高网络性能。 （4）引入网桥可以提高局域网的安全性。局域网一般采用广播式通信方式，一个站点发送的信息其他站点都能收到，引入网桥可将重要部门的电缆段与其他部门隔离开，从而提高了网络的安全性。,3.4 交换机,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智能设备。建立交换局域网可以显著提高局域网的性能。,3.4.1 交换机概述,交换机是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。与集线器的共享式网络传输工作方式不同，交换机使用的是交换式网络传输。,交换机的工作原理,交换机拥有一条高带宽的背部总线和内部交换矩阵，交换机的所有端口都挂接在这条背部总线上。控制电路接收到数据包后，处理端口查找内存中的地址对照表，以确定目的MAC地址（网卡的硬件地址）的网卡（NIC）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口。若目的MAC地址不存在，则广播到所有的端口，接收端口回应后，交换机会将新的地址添加到内部MAC地址表中。,3.4.1 交换机概述,交换机的优势,（1）交换机使用现有的电缆、中继器、集线器和工作站的网卡，不必做硬件升级，因此节约了网络建设的成本。 （2）交换机对工作站是透明的，简化了网络变化的操作，在一定程度上降低了网络的管理成本。 （3）通过专门设计的集成电路，使交换机能够提供比传统桥接器优异得多的操作性能，同时端口造价也明显低于传统桥接器。,3.4.1 交换机概述,交换机常用的两种交换技术,交换的方式有两种：直通方式和存储转发模式。 (1)直通模式是交换机只将以太网数据帧包含目标地址的前16字节读入交换机的高速缓存，解析出目的MAC地址后进行交换。这种方法速度快，但容易将不完整的数据帧交换出去。 (2)存储转发模式将整个数据帧读入交换机的高速缓存，进行检查，如果发现该数据帧不完整，则将该数据帧抛弃，否则进行转发。这种方式提高了数据转发的效率，但由于进行数据帧的拆开和重组需要时间和资源，因此，这种方式将减低交换机的性能。,3.4.1 交换机概述,3.4.2 网络交换机的种类,按照传输速度、端口结构、网络层次、交换技术及是否支持网络管理等方面对网络中使用的交换机进行分类。 按传输速度，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（G位）以太网交换机、万兆（10G位）以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。 按端口结构可分为固定端口交换机和模块化交换机两种。 按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、工作组交换机、桌机型交换机。 按交换技术可以分为第二层交换机、第三层交换机和第四层交换机。 按是否支持网络管理，可以分为“网管型”和“非网管理型”两大类。,3.4.3 选择交换机,在交换机选购时应注意以下几个方面： 1.转发方式 2.延时 3.管理功能 4.MAC地址数 5.背板带宽 6.端口数 7.光纤解决方案,3.5 路由器,路由器是一种计算机网络设备，常用于连接多个逻辑上分开的网络，并在两个局域网的网络层间按帧传输数据。,3.5.1 路由器的概念,所谓路由，就是指通过相互联接的网络将信息从源地点移动到目标地点的活动。一般来说，在路由过程中信息至少会经过一个或多个中间节点。路由和交换之间的主要区别是交换发生在OSI参考模型的第二层（数据链路层），而路由发生在第三层，即网络层。,3.5.2路由器的功能,（1）可以实现不同网段或网络之间的数据包转发。 （2）选择最合理的路由，引导通信。路由器按照某路由通信协议查找路由表，路由表中列出整个互联网络中包含的各个节点、节点间的路径情况，如果有若干条路径可以到达特定节点，则基于预先确定的准则选择最优（最经济）的路径。随着网段及其互联情况的变化，路由情况的信息按路由协议的规定及时更新，从而保证路由信息的有效性。 （3）为了便于在网络间传送报文，路由器在转发报文的过程中按照预定的规则将大的数据包分解成适当大小的数据包，到达目的地后再将分解的数据包组装成原有形式。 （4）支持多协议的路由器可以连接使用不同通信协议的网段。,3.5.3路由器的工作原理,在路由器中保存着各种传输路径的相关数据路由表。路由表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路由表可以是系统管理员固定设置好的，也可以由路由器自动调整，或由主机控制。 路由器通过查找路由表中的匹配项，决定如何将接收到的数据包进行转发。,3.5.4路由器的优点,（1）适用于大规模的网络。 （2）能更好地处理多媒体。 （3）安全性高。 （4）隔离不需要的通信量。 （5）节省局域网的频宽。 （6）减少主机负载。,3.5.5路由器与交换机的区别,（1）路由器连接的是两个不同的网络，交换机连接的是一个局域网的两个网段。 （2）路由器工作于OSI参考模型的第三层网络层，交换机工作于OSI参考模型的第二层数据链路层。 （3）路由器比交换机具有更多智能功能，工作原理也更复杂。,3.6 网关,网关(Gateway)又称协议转换器，在使用不同的通信协议、数据格式，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关通过协议转换实现网络之间的互连。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。 网关按功能可以分为3类：协议网关、应用网关、安全网关。,3.7 防火墙,防火墙是控制网络中数据传输的系统，它依照特定的规则，允许或限制数据通过。防火墙可能是一台专属的硬件或是架设在硬件上的一套软件。,3.7.1 防火墙概述,防火墙是一种用于保护数据、资源和声誉安全的保护装置。 1.数据安全：保护用户保存在计算机里的信息，通常需要保护的数据具有以下特征： （1）保密性。是用户不需要被别人知道的数据。 （2）完整性。是用户不需要被别人修改的数据。 （3）可用性。是用户希望自己能够使用的数据。 2.资源安全：保护用户计算机内的各种系统软硬件资源。 3.声誉安全：防止入侵者冒充合法用户的身份。防火墙主要服务于以下几个目的： （1）限制访问从一个特别的控制点进入。 （2）限定访问从一个特别的控制点离开。 （3）防止入侵者接近非防御设施。 （4）阻止破坏者对计算机系统进行破坏。,3.7.2 防火墙体系结构,1. 屏蔽路由器 2.双宿主机网关 3.被屏蔽主机网关 4.被屏蔽子网,3.7.3 两种常用的防火墙类型,1.网络层防火墙 网络层防火墙可视为一种数据包过滤器，通常由一部路由器或一部充当路由器的计算机构成。包过滤器检查接收的数据包是否能匹配某一条过滤规则（这些过滤规则基于IP源地址、IP目标地址或端口号、内装协议等提供给IP转发过程的包头信息），如果能匹配，则包过滤器根据规则决定允许或拒绝转发数据；如果不能匹配，则根据用户配置的缺省参数决定是否转发数据。 2.应用级防火墙 应用级防火墙通过代理服务器将内网与外网连接，从而实现防火墙内外计算机系统的隔离。配置代理服务器可以控制内网需要的服务。,3.7.4 防火墙的优点,(1)能强化安全策略。 (2)能有效地记录 Internet上的活动。 (3)限制暴露用户点。 (4)是一个安全策略的检查站。,3.8 调制解调器,将计算机输出的原始数字信号转换成相应模拟信号的过程，称为调制，相应的设备称为调制器；将调制信号恢复为数字信号的过程称为解调，相应的设备称为解调器。调制器与解调器合起来称为调制解调器。,3.9 网卡,网络接口卡（Network Interface Card）简称网卡，又称为网络适配器，各种网络资源设备必须安装网卡，并通过传输介质连接到网络中。网卡工作于OSI参考模型的第二层，即数据链路层。每个网卡都有一个惟一的序列号，这个序列号被称为MAC地址。,网卡主要完成如下功能：,（1）读入由其他网络设备传输过来的数据包，经过拆包，将其变成客户机或服务器可以识别的数据，通过主板上的总线将数据传输到所需设备中。 （2）将计算机发送的数据打包后输送至其他网络设备中。,3.9 网卡,第4章 局域网方案设计与规划,在几十米到几千米范围内，由分布在一个或几个建筑物内的计算机相互连接构成的计算机网络称为局域网，用户可以使用局域网实现快速网络通信和资源共享。,内容简介,4.1 网络系统组成 4.2 局域网概述 4.3 局域网技术 4.4 局域网分层模型,4.1 网络系统组成,网络系统一般由网络平台、服务平台、用户平台、开发平台、数据库平台、应用平台、网管平台、安全平台和环境平台等组成。,4.1 网络系统组成,4.2 局域网概述,局域网广泛应用于校园、工厂及企事业单位的网络组建，具有覆盖范围小、数据传输速率高、价格便宜等特点。,4.2.1 局域网的定义,局域网(Local Area Network，LAN)是指范围在几十米到几千米内办公楼群或校园内的计算机相互连接所构成的计算机网络。一个局域网可以容纳几台至几千台计算机。目前，局域网被广泛应用于校园、工厂及企事业单位。,4.2.2 局域网的特点,（1）局域网覆盖的地理范围较小。 （2）数据传输率高（可到10000Mbps）。 （3）传输延时小。 （4）误码率低。 （5）价格便宜。 （6）一般是某一单位组织所拥有。,4.2.3 局域网的分类,1.按照网络的传输介质类 按照网络的传输介质，可以将计算机网络分为有线网络和无线网络两种。 （1）有线网络指采用同轴电缆、双绞线、光纤等有线介质来连接的计算机网络。采用双绞线联网是目前最常见的联网方式。 （2）无线网络采用微波、红外线、无线电等电磁波作为传输介质。由于无线网络的联网方式灵活方便，不受地理因素影响，因此是一种很有前途的组网方式。,4.2.3 局域网的分类,2.按拓扑结构分类 （1）总线型结构。 （2）星型结构。 （3）环型结构。 （4）蜂窝拓扑结构。,4.3 局域网技术,局域网具有地理分布范围有限，传输速率高，通常为私有的特点。利用局域网可以允许用户相互通信和共享诸如打印机、存储设备之类的资源。,IEEE802局域网参考模型由IEEE802委员会于1985年制定，该模型将数据链路层划分为两个子层，即媒体访问控制MAC子层和逻辑链路控制LLC子层。 MAC子层与物理层相关联，而LLC子层则完全独立出来，为高层提供服务，这样就实现了物理层和数据链路层的完全独立，解决了ISO制定的计算机网络7层参考模型（即OSI模型）中局域网物理层和数据链路层不能完全独立的问题。,4.3.1 IEEE802局域网参考模型,4.3.2 局域网的技术标准,1. 以太网技术标准 （1）10 Base-5标准。 （2）10 Base-2标准。 （3）10 Base-T标准。,4.3.3 以太网技术,1）10 Base-5标准 10 Base-5标准是最初的IEEE802.3标准，因此遵循该标准的以太网也称为标准以太网。10Base-5表示信号速率为10Mbps，基带传输，在一个网段内两个站点之间最大距离为500m，最多可连接100个站点。10Base-5采用总线拓扑结构，以及CSMA/CD媒体访问控制协议，所有的站点均经过一条电阻为50，直径为10mm的粗同轴电缆相连，也称为粗缆以太网。,4.3.3 以太网技术,2）10 Base-2标准 10Base-2表示信号速率为10Mbps，基带传输，在一个网段内两个站点之间的最大距离为185m，每段可容纳30个节点。该标准采用总线型拓扑结构，采用CSMA/CD媒体访问控制协议，所有的站点均由一条50、RG 58 A/U 或 RG 58 C/U型细同轴电缆相连，也称为细缆以太网。对应的IEEE标准为IEEE802.3a。,4.3.3 以太网技术,3）10 Base-T标准 10Base-T表示信号速率为10Mbps，基带传输，采用双绞线作为传输媒介，网段最大长度为100m。该标准采用星型拓扑结构，以及CSMA/CD媒体访问控制协议，必须使用3类或3类以上的双绞线电缆。对应的IEEE标准为IEEE802.3i。,4.3.3 以太网技术,2.快速以太网技术 （1）100Base-Tx标准。 （2）100Base-T4标准。 （3）100Base-Fx标准。,4.3.3 以太网技术,3.千兆以太网标准 （1）1000Base-Lx标准。 （2）1000Base-Sx标准。 （3）1000Base-Cx标准。 （4）1000Base-T标准。,4.3.3 以太网技术,4.3.4 局域网的设计原则及步骤,局域网的设计应遵循以下原则： （1）应用为本的原则：局域网的设计应遵循“应用为本”的原则，在应用的基础上设计局域网。 （2）适度先进原则：在进行网络设计时，应考虑到能够满足未来几年内用户对网络带宽的需要。 （3）可扩展原则：可扩展是指网络规模和带宽的扩展能力，也是设计局域网时必须考虑的。,局域网的设计可以按照以下步骤进行： （1）需求分析。 （2）确定网络类型和带宽。 （3）确定布线方案和布线产品。 （4）确定服务器和网络操作系统。 （5）其他。,4.3.4 局域网的设计原则及步骤,4.4 局域网分层模型,用分层的方法设计局域网的结构，可以简化设计过程，提高组网效率。在设计局域网架构时，应根据不同的网络规模选择组网方案。,4.4.1 分层结构,层次化网络模型,1.接入层,接入层由连接到终端用户的交换机组成，向本地网段提供终端接入功能，为多业务应用和其他网络应用提供用户到网络的接入。在接入层中，减少同一网段的工作站数量能够为工作组提供高速带宽。接入层可以选择不支持虚拟局域网和3层交换技术的普通交换机。,4.4.1 分层结构,2.汇聚层,汇聚层由汇集接入层流量的交换机组成，主要提供灵活的网络配置功能，提供基于策略的连接。 汇聚层是网络接入层和核心层的“中介”，就是在工作站接入核心层前先进行汇聚，以减轻核心层设备的负荷。,4.4.1 分层结构,3.核心层,核心层位于局域网的最顶层，由汇集汇聚层流量的交换机组成，是网络的高速交换主干，对整个网络的连通起到至关重要的作用。 核心层主要提供网络的核心交换能力，提供最优的区间传输，在局域网汇聚层设备之间提供高速连接。,4.4.1 分层结构,4.4.2 小型局域网,小型局域网通常包含在一座建筑内。在小型局域网设计方案中，关键的是成本效益，而不是网络冗余。,4.4.3 中型局域网,中型局域网覆盖一个或几个大型建筑物。中型局域网具有高可用性、高性能和高可管理性等特点。,4.4.4 大型局域网,大型局域网应具有达到支持语音、视频和IP组播的高带宽，能支持基于Novell IPX、IPX、AppleTalk和SNA等的应用，可以为公司提供高可用性、高性能和可管理性的Intranet服务。,4.4.5局域网模型分析,1.局域网分段 局域网分段分为物理分段和逻辑分段。所谓的物理分段是采用交换机将原有的一个物理网段分为若干个物理网段，由于交换机具有过滤的功能，因此可以解决共享介质条件下的碰撞问题，大大提高了网络的性能。利用物理分段仅仅是解决了由于介质共享产生的碰撞问题。,4.4.5局域网模型分析,2. 局域网分层 局域网通过分层建立了一系列的模型，模型的产生避免了局域网建成之后，由于要解决某类问题而进行的局域网改造。,第5章 快速以太网通道,在网络环境中将交换机上的几个物理端口聚合成一个逻辑端口，通过逻辑端口提供更高的传输速率，并提供物理链路的冗余和负载均衡，使用这种快速以太网通道技术能够提高网络的性能和可靠性。,内容简介,5.1概述 5.2 Cisco快速以太网通道技术,5.1概述,快速以太网通道对网络应用透明，能为用户提供负载均衡功能，以及保证数据传输的可靠性。,5.1.1 以太网基本知识,以太网是现有局域网中最常用的通信协议标准，在以太网中，所有计算机连接在一条同轴电缆上，采用具有冲突检测的载波感应多处访问（ Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection ，CSMA/CD）方法及竞争机制和总线拓扑结构。,以太网特点,（1）共享媒体：所有网络设备依次使用同一通信媒体。 （2）广播域：需要传输的帧被发送到所有节点，但只有寻址到的节点才会接收到帧。 （3）CSMA/CD：以太网中利用载波监听多路访问/冲突检测方法，以防止twp或更多节点同时发送。 （4）MAC 地址：媒体访问控制层的所有Ethernet网络接口卡（NIC）都采用48位网络地址。这种地址全球唯一。,5.1.1 以太网基本知识,以太网协议,IEEE802.3标准中提供了以太网结构。 当前以太网支持光纤和双绞线媒体支持下的4种传输速率： （1）10 Mbps10Base-T Ethernet（802.3）。 （2）100 MbpsFast Ethernet（802.3u）。 （3）1000 MbpsGigabit Ethernet（802.3z）。 （4）10 Gigabit EthernetIEEE 802.3ae。,5.1.1 以太网基本知识,5.1.2 快速以太网通道概述,快速以太网通道是将交换机上的几个物理端口聚合成一个逻辑端口，通过逻辑端口提供更高的传输速率，并提供物理链路的冗余和负载均衡。使用快速以太网通道技术，能够提高网络的性能和可靠性。 快速以太网通道是基于802.3协议的全双工技术。在快速以太网中，快速以太网通道技术将4条物理链路速度为100Mbps的半双工端口聚合在一起，形成一个逻辑的快速以太网通道，然后再将半双工转换为全双工，这样就将物理链路速度由100Mbps提高到800Mbps。,5.1.3 快速以太网通道的技术原理,1.快速以太网通道工作机制 2.端口聚集协议PAgP和链路聚集控制协议LACP 3.负载均衡,1.快速以太网通道工作机制,快速以太网通道将多条全双工的物理链路聚合起来，为网络终端提供一个逻辑端口，这个逻辑端口的传输速率是组成这个快速以太网通道的所有物理链路传输速率的总和。,5.1.3 快速以太网通道的技术原理,2.端口聚集协议PAgP和链路聚集控制协议LACP,端口聚集控制协议PAgP（Port Aggregation Protocol）和链路聚集控制协议LACP（Link Aggregation Control Protocol）都是用来实现快速以太网通道的协议，这些协议可以与相邻交换机进行动态协商，使具有相同特性的端口形成一个通道。 PAgP协议是Cisco产品的专用端口聚合协议。该协议可以让交换机的端口自动协商建立快速以太网通道。 LACP协议是IEEE 802.3ad标准定义的协议之一。使用LACP协议时，可以在一个快速以太网通道中加入16个端口，其中8个端口处于激活状态，另外8个端口处于热备份状态。,5.1.3 快速以太网通道的技术原理,3.负载均衡,以太网通道实现多条链路之间的负载分担的方法是从以太网帧或其他封装数据包中抽取出地址，然后应用某种算法，输出的数值与通道中的一条链路相关联。 在Cisco交换机中，通过哈希算法将帧分布到构成一条以太网通道的各个端口上，以达到负载均衡。,5.1.3 快速以太网通道的技术原理,5.1.4 快速以太网通道的优点,1.对网络应用透明 2.均衡负载 3.高可靠性,5.2 Cisco快速以太网通道技术,Cisco快速以太网通道技术建立在标准802.3全双工快速以太网的基础上，具有负载均衡和链路容错功能，可以为局域网提供高达800Mbps、8Gbps甚至80Gbps的可用带宽。,5.2.1 概述,Cisco快速以太网通道技术是建立在标准802.3全双工快速以太网基础上的可靠高速局域网解决方案。Cisco快速以太网通道具有负载均衡和链路容错功能。在Cisco交换机之间可将4条全双工的物理链路绑定在一起形成一个逻辑链路，根据快速以太网（100Mbps）、千兆位以太网（1Gbps）以及万兆位以太网（10Gbps）的连接速度，快速以太网通道可以为局域网提供高达800Mbps、8Gbps甚至80Gbps的可用带宽。,5.2.2 优点,1基于国际标准 2多平台 3可灵活配置带宽 4负载均衡 5弹性和快速收敛 6易于管理 7兼容Cisco IOS,5.2.3 构成,1.快速以太网链路 2.冗余的物理链路 3.配置方法,5.2.4拓扑结构,在布线间和数据中心之间，以各自独立的400Mbps带宽部署两个快速以太网通道的网络拓扑结构。,在数据中心和布线间之间，以两个400Mbps带宽部署一个快速以太网通道的网络拓扑结构。,5.2.4拓扑结构,5.2.5 配置快速以太网通道,1.配置快速以太网通道的基本原则 （1）在一个快速以太网通道中，最多有8个兼容的端口。 （2）确保在同一个快速以太网中所有端口使用相同的协议。 （3）快速以太网通道的两端端口必须使用相同的协议，不可同时使用PAgP和LACP协议，二者是不兼容的。 （4）要确保快速以太网通道中的所有端口的速度、传输模式一致。 （5）交换机的一个端口只能属于一个快速以太网通道。 （6）LACP不支持半双工模式的连接。,5.2.5 配置快速以太网通道,2.在VLAN和Trunk中的限制 （1）快速以太网通道中的所有端口必须被安排在一个VLAN中或全部配置成中继端口。 （2）如果将快速以太网通道配置成中继，则快速以太网中的所有端口都应采用同样的模式。 （3）不要将快速以太网通道中的端口配置成动态虚拟局域网的成员。 （4）不同VLAN中的端口不能形成快速以太网通道。,5.2.5 配置快速以太网通道,3.配置第二层快速以太网通道 配置第二层快速以太网通道时，首先在物理端口上定义其所属VLAN或者Trunk的属性，然后将物理端口加入到快速以太网通道组即可。,第6章 无线网络及其应用,无线网络可以使用户之间的数据通信不受任何时间和地点的限制，因此与有线网络相比，无线网络具有更大的灵活性和更大的成本优势。,内容简介,6.1 无线网络概述 6.2 无线网络拓扑结构与标准 6.3 无线网络传输技术 6.4 无线网络架构及无线产品 6.5 无线网络的发展前景 6.6 无线局域网组建方案,6.1 无线网络概述,无线网络是指采用无线电技术通过无线信道传输数据的计算机网络。 与有线网络相比，无线网络布线更加简单，组网更加灵活，通信范围更加广阔。,无线网络的特点,1灵活性 2简易性 3传输范围大 4安全性防护 5高度兼容性 6成本较低,6.1 无线网络概述,6.2 无线网络拓扑结构与标准,在实际应用中，应根据使用环境和用户需求选择适合的无线网络拓扑结构和标准组建无线局域网。,6.2.1 无线网络拓扑结构,无线网络一般有网状拓扑和星型拓扑两种结构。,网状拓扑结构,网状拓扑结构允许计算机在无线网络覆盖的范围内移动并自动建立点对点的连接，并在不同的系统之间直接传输数据。每个节点都可以与同在一个网段的其他计算机自由沟通。,6.2.1 无线网络拓扑结构,星型拓扑结构,星型拓扑结构是目前最常见的一种无线网络拓扑结构，这种结构中的所有无线节点都与中央计算机或存取点AP (Access Point)连接，数据封包由源节点发出后，由中央计算机接收，并转发到正确的无线网络目标节点。,6.2.1 无线网络拓扑结构,6.2.2 无线网络协议,WAP（Wireless Application Protocol，无线应用协议）是一个全球开放的国际标准，用于通过移动电话或其他无线终端访问和显示无线信息。,WAP具有以下特点：,（1）开放性:具有跨多种终端设备和网络设施的能力。 （2）可靠性:提供一致的和可靠的服务应用平台。 （3）高效性:提供适于特定网络的服务质量保证。 （4）安全性:对于电子商务等应用提供安全保障。 （5）个性化服务:根据用户需求定制网络服务。,6.2.2 无线网络协议,WAP与有线网络的HTTP协议相比的区别,6.2.2 无线网络协议,6.2.3 无线网络标准,1. IEEE802.11标准 2. HIPERLAN标准 3. Home RF标准,1. IEEE802.11标准,IEEE802.11标准是电气和电子工程师协会（The Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE ）制定的无线局域网(WLAN)标准。IEEE802.11标准在物理层定义了两个射频（RF）传输方法（跳频扩频和直接序列扩频）与一个红外线传输方法。 随后，IEEE又推出了IEEE 802.11a和IEEE 802.11b。 802.11a工作于5GHz U-NII频带，传输速率范围为6Mbps54Mbps。 802.11b采用2.4GHz频带，采用补偿码键控（CKK）调制方式，可以根据实际情况在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps和1Mbps间切换传输速率。,6.2.3 无线网络标准,2. HIPERLAN标准,HIPERLAN1和HIPERLAN2标准由欧洲电信标准学会（European TeleCOM Standards Institute，ETSI）推出， HIPERLAN1的工作频率为5.12GHz5.30GHz和17.1GHz17.3GHz，采用窄带高斯最小频移键控（GMSK）调制，支持的物理层传输速率为23.5Mbps，接入协议采用CSMA/CA，主要支持点对点传输，并具有节能管理。,6.2.3 无线网络标准,HiperLAN/2具体特点表现在以下几个方面:,(1）高速数据传输。 (2）面向连接。 (3）QoS支持。 (4）自动频率分配。 (5）安全性。 (6）移动性。 (7）网络与应用无关。 (8）省电。,6.2.3 无线网络标准,3.Home RF标准,Home RF主要为家庭网络设计，是IEEE802.11与DECT的结合，旨在降低话音数据成本。Home RF也采用了扩频技术，工作在2.4GHz频带，能同步支持4条高质量话音信道。但目前Home RF的传输速率只有1Mbps2Mbps。Home RF利用跳频扩谱方式，通过家庭中的一台主机在移动数据和话音设备之间实现通信。,6.2.3 无线网络标准,6.3 无线网络传输技术,无线网络主要使用无线电波（无线电短波、微波、射频）和光波（激光、红外线）实现数据传输，其传输技术主要是扩频技术和红外线技术。,6.3.1 扩频技术,1.跳频扩频技术 2.直序扩频技术,1.跳频扩频技术,跳频扩频技术将可用的频宽带区域分成几个通道，传送时的频率会在收发双方节点都知道的范围间，利用伪随机技术（pseudorandom）任意变动，这提高了无线网络的安全性。,6.3.1 扩频技术,2.直序扩频技术,直序扩频技术将资料流与一组较高频率的数字代码结合。每一个资料位都被对映成一组只有收、发两方才知道的位样式。如果传输同步正确，那么这种方式可以提供独立的错误校正功能，并且对干扰的容错率也比较高。,6.3.1 扩频技术,6.3.2 红外线技术,红外线局域网采用小于1m波长的红外线作为传输媒体，有较强的方向性，受太阳光的干扰大。红外线技术支持1Mbps2 Mbps数据速率，适于近距离通信，其采用的红外线射频发射功率低于自然背景的噪声，基本避免了信号的偷听和窃取，使通信非常安全。,6.4无线网络架构及无线产品,无线网络一般由宽带网关、收发器、无线网卡、无线网桥等硬件和相应的软件组成。,6.4.1 无线网络架构,1.宽带网关 宽带网关设立在服务器（笔记本型或桌面型电脑）与DSL路由器或调制解调器之间，其作用类似集线器或端口。网关一般具有防火墙的作用，可以保护网络不受外部的入侵。 2.收发器 网络的收发器在宽带网关和网络工作站之间发送和接受信号。 3.无线网卡 无线网卡分为PCI/ISA接口和PCMCIA接口两种方式。PCMCIA接口的无线网卡较为常见。 4.无线网桥 无线网桥备有天线插头及BNC、RJ-45插头。 5.合适的软件 网关需要软件（通常是硬件驱动、通信软件和应用软件）才能正常工作。需要在准备安装网卡的工作站上加装驱动程序和工具软件。 6.合理的结构 应该指出，网络技术的选择并不限定于无线网络和常规网络之间。在实际应用中，将一个节点连接到有线网络中，或者把无线网络工作站增加到网络中都比较常见，但一般都是将几个无线节点添加到传统网络里。,6.4.2 无线网络产品介绍,1. 朗讯Wave LAN系列产品 2. 3COM Air Connect无线局域网络产品 3. 思科Aironet 340系列产品家族 4. 创智Last Km WLAN系列无线宽带接入产品,6.5 无线网络的发展前景,1.石油工业 2.医护管理 3.工厂车间 4.库存控制 5.展览和会议 6.金融服务 7.旅游服务 8.无所不在的课堂 9.移动办公系统,6.6 无线局域网组建方案,1.AP无线接入点（信号覆盖模式）和AP Client（无线客户端模式） 2.WDS无线分布式系统（桥接模式）和AP+WDS混合模式（既做桥接，又做覆盖) 3.802.1x认证和客户端无缝漫游,1.AP无线接入点（信号覆盖模式）和AP Client（无线客户端模式）,6.6 无线局域网组建方案,2.WDS无线分布式系统（桥接模式）和AP+WDS混合模式（既做桥接，又做覆盖),6.6 无线局域网组建方案,3.802.1x认证和客户端无缝漫游,802.1x认证和客户端无缝漫游方案适用于空间