局域网组建实例.doc

第2章 网络规划与布线 计算机网络犹如城市的路网，如果在布线之前没有充分考虑周边环境对网络的影响、没有科学的规划网络布局，这就会造成交通拥堵网络传输异常，甚至中断。因此，充分考虑周边环境，科学规划网络布局，科学合理设计服务器的位置、工作站的布局、网线的分布对于营造一个高速、稳定、安全的网络环境至关重要。本章主要介绍如何科学合理规划计算机网络，并学习局域网相关的硬件设备知识、服务器的功能与选购、局域网与广域网的连接，以及网络布线。2.1 网络规划与设计不同的网络、不同的目的、不同的环境都在网络规划中要考虑到，如针对网吧的网络规划与针对宾馆的网络规划是有很大区别的。2.1.1 规划设计的目标不同的联网目的导致不同的网络规划，因“的”制宜，例如针对某网吧网络规划目标可能如下： 符合当前和长远的信息传输要求； 布线系统设计遵从国际（ISO/CEI11801）标准； 布线系统采用国际标准建议的星形拓扑结构； 内部局域网的速度100 Mb/s，与互联网ISP接入采用光纤，以备以后扩容； 所有交换机安放在服务器房的机柜中，交换机尽量采用可堆叠交换机，并使用堆叠连接； 所有信息出口不采用RJ-45插座，而是将网线直接引到电脑主机后，直接将网线压上水晶头连接在电脑主机上； 对可能扩充的工作站位置预留网线。 而现代的宾馆都要求综合布线，局域网、电话、有线电视，可能还有闭路监控系统，这时设计的综合布线系统的目标可能如下： 符合当前和长远的信息传输要求； 布线系统设计遵从国际（ISO/CEI11801）标准； 布线系统采用国际标准建议的星形拓扑结构； 考虑电脑网络的速度向100 Mb/s，网络主干信息传输向1 000 Mb/s发展的需要； 布线系统的信息出口采用国际标准的RJ-45、RJ-11、有线电视插座； 布线系统符合综合业务数据网的要求； 布线系统要立足开放原则。 2.1.2 环境分析所谓环境分析不是针对网络所处空间的大气污染而言的，在网络布线中需要考虑以下环境因素。 网络节点是集中的还是分散的。如果是集中的，如一个楼层、一座大厦，则采用有线方式；如果是分散的，距离在400m以内的，可以考虑使用交换机级联延长包容范围；如果距离超过500m。则可以考虑无线互联。 如果室内环境不太规范，而已装修完毕，采用有线方式会破坏已有装修，则需要采用无线、有线结合的方式。 网络附近是否有强微波干扰。如果微波的波段可能干扰局域网络或者无线网络，或者，网线需要经过变压器、有线电视信号放大器等设备的附近，网线有可能与有线电视信号线一起走，或者局域网的信号需要严格保密，则需要采用屏蔽网络网线使用屏蔽线，屏蔽层要可靠接地。2.1.3 绘制规划图网络规划图是实际布线、网络维护的重要帮手，因此，在布线之前绘制规划图，并根据实际环境确定服务器房的位置、主干网走线、子网线走线等所有布线相关信息。 在绘制规划图之前非常有必要取得建筑图，并根据具体要求设计工作站分布图。 大厦的主体布线系统可分为垂直子系统和水平子系统。 对于垂直子系统，现代大楼都预留了垂直的布线专用通道，用于网线、电话线、电缆、有线电视等的布线；而对于局域网络，每层预留两条网线、一个16口交换机作为一级水平子系统的接入点即可满足垂直子系统布线要求和将来升级要求。 对于水平子系统，则需要根据工作站点分布图并结合实地考察，最好在室内装修之前将弱电规划图设计好，同时一定要考虑强电（市电）插座的分布和预留，尽量避免强电与弱点交叉走线。 例如，某学校多媒体教室网络某层局域网走线图如图2-1所示。图2-1 多媒体网络教室局域网布线水平示意图各屋网线从天花板往教师办公室或宿舍墙座上引，立体走线示意图如图2-2所示。图2-2 走线立体示意图强电和弱电的墙座安装示意图如图2-3所示。图2-3 强电弱电墙座安装示意图对于智能大厦，典型的综合布线示意图如图2-4所示。图2-4 综合布线示意图许多企事业单位不止一栋建筑需要联网，这时要考虑室外布线及网线的距离限制，这时一般室外采用多模光纤，如图2-5所示。图2-5 学校网络布线示意图对于办公楼分布很稀疏的工厂，铺设光线将极大地增加布线的成本，而且光缆有可能在工厂施工、车辆运输等过程中受损，这时最好采用有线与无线结合的组合布线。有些现代SOHO办公楼可能因为格局、装修等原因，采用有线与无线结合是最好的组网方式，如图2-6所示。图2-6 有线与无线组合组网2.2 局域网的硬件设备硬件是计算机网络的骨架，联网的实现与网络的稳定与否、畅通与否、速度如何极大地依赖于网络硬件设备的品质。2.2.1 配线架随着网络速度从10 Mb/s发展到1 000 Mb/s光纤，布线从功能单一的计算机局域网布线走向电视、监控、视频等与局域网混合布线，最常用的是传统配线架，一般用于网络节点几百个点以下，主干网直接接入ISP的情况，对于大型网络一般会用到MDF（Main Distribution Frame）总配线架、DDF（Digital Distribution Frame）数字配线架和ODF（Optical Distribution Frame）光纤配线架等。（1）传统配线架传统配线架遵从安普快接式模块化配线架标准。安普6类配线架满足系统连接和信道的性能要求。配线架采用9 mm和12 mm两种标签，有12口、24口、48口和96口可供选择，其中，24口、48口和96口配线架为标准19英寸（1英寸=2.54 cm）部件，高分别为1.75英寸、3.5英寸和7英寸，如图2-7所示。图2-7 安普配线架（2）MDF总配线架所谓总配线架，是水平、垂直、设备等子系统连接设备，如图2-8所示。（3）DDF数字配线架数字配线架又称高频配线架，在数字通信中越来越有优越性，它能使数字通信设备的数字码流的连接成为一个整体，从速率2 Mb/s155 Mb/s信号的输入、输出都可终接在DDF架上，这为配线、调线、转接、扩容都带来很大的灵活性和方便性，如图2-9所示。图2-8 MDF总配线架图2-9 DDF数字配线架（4）ODF光纤配线架光纤配线架（ODF）用于光纤通信系统中局端主干光缆的成端和分配，可方便地实现光纤线路的连接、分配和调度，如图2-10所示。随着网络集成程度越来越高，出现了集ODF、DDF、电源分配单元于一体的光数混合配线架，适用于光纤到小区、光纤到大楼、远端模块局及无线基站的中小型配线系统，如图2-11所示。图2-10 ODF光纤配线架图2-11 光数混合配线架2.2.2 网卡知识与选择网卡是服务器或者工作站连接中继器（一般局域网应用中是交换机）的关键设备，网卡的品质好坏与硬件兼容性直接相关，关系到服务器或者工作站的局域网工作稳定性。网卡的硬件兼容性好坏直接关系到服务器或者工作站系统的稳定性，其品质好坏不仅关系到服务器或者工作站系统的稳定性，更关系到服务器或者工作站在局域网中是否稳定、速度能否达到预期要求。选择品质好、质量过硬的网卡不仅关系到网络的稳定性，也关系到整个网络的速度。1网卡相关知识网卡从可连接的网络类型、插口类型、速度、总线类型等方面考虑，可以进行多种分类。由于ISA总线已经被驱逐出了主板，现在市面上销售的网卡都是PCI的。ISA总线型的网卡已经只能在二手市场见到，现在的主板都不支持，故本书不再讲解ISA总线的网卡，如果读者需要调试此类网卡，注意网卡的资源（中断和IO）跳线即可。网卡是网络接口卡NIC（Network Interface Card）的简称，也叫网络适配器，它是物理上连接计算机与网络的硬件设备，是局域网最基本的组成部分之一。网卡插在电脑的主板扩展槽中，通过网线（如双绞线、同轴电缆）与网络共享资源、交换数据，是必备的。它主要完成两大功能，一是读入由网络设备传输过来的数据包，经过拆包，将其变成计算机可以识别的数据，并将数据传输到所需设备中；另一个功能是将PC设备发送的数据，打包后输送至其他网络设备中。（1）从总线类型了解网卡PCI总线在服务器和台式机中有不可替代的地位。32位33 MHz下的PCI，数据传输率可达到132 Mb/s，而64位66 MHz的PCI，最大数据传输率可达到267 Mb/s，从而适应了电脑高速CPU对数据处理和多媒体应用的需求，所以，现在的网卡几乎是PCI总线，如图2-12所示。图2-12 PCI的网卡PCMCIA总线网卡是用于笔记本电脑的一种网卡，大小与扑克牌差不多，只是厚度厚一些，在3 mm4 mm左右。PCMCIA是笔记本电脑使用的总线，PCMCIA插槽是笔记本电脑用于扩展功能使用的扩展槽。PCMCIA总线分为两类：一类为16位的PCMCIA，另一类为32位的CardBus。CardBus是一种用于笔记本电脑的新的高性能PC卡总线接口标准，不仅能提供更快的传输速率，而且可以独立于主CPU，与电脑内存直接交换数据，减轻了CPU的负担，典型的PCMCIA网卡如图2-13所示。USB网络适配器作为一种新型的总线技术，由于传输速率远远大于传统的并行口和串行口，设备安装简单又支持热插拔，已被广泛应用于鼠标、键盘、打印机、扫描仪、MODEM、音箱等各式设备，网络适配器自然也不例外。USB网络适配器其实是一种外置式网卡，通过USB连线联接在计算机的USB接口上，如图2-14所示。图2-13 PCMCIA网卡 图2-14 USB网络适配器（2）从网络类型了解网卡流行的网络有ATM网、令牌环网和以太网之分，它们分别采用各自的网卡，所以网卡也有ATM网卡、令牌环网网卡和以太网网卡之分。ATM即异步传输模式（Asynchronous Transfer Mode），ATM网络传输介质常常是光纤，但是100m以内的同轴电缆或5类双绞线也可以，此类网络主要用于电信或者超大企业的主干网络。令牌环是IBM公司于20世纪80年代初开发成功的一种网络技术，遵循IEEE 802.5国际标准。之所以称为环，是因为这种网络的物理结构具有环的形状。环上有多个站逐个与环相连，相邻站之间是一种点对点的链路，因此，令牌环与广播方式的Ethernet不同，它是一种顺序向下一站广播的LAN。与Ethernet不同的另一个诱人的特点是，即使负载很重，仍具有确定的响应时间。以太网（Ethernet）是Xerox、Digital Equipment和Intel三家公司开发的局域网组网规范，并于20世纪80年代初首次出版，称为DIX1.0。1982年修改后的版本为DIX2.0。这三家公司将此规范提交给IEEE（电子电气工程师协会）802委员会，经过IEEE成员的修改并通过，变成了IEEE的正式标准，并编号为IEEE 802.3。Ethernet和IEEE 802.3虽然有很多规定不同，但术语Ethernet通常认为与802.3是兼容的。IEEE将802.3标准提交国际标准化组织（ISO）第一联合技术委员会（JTC1），再次经过修订变成了国际标准ISO 8802.3。因为以太网的连接比较简单，使用和维护起来都比较容易，是我们一般网络中常用到的网络类型，因而本书如无特别声明所说的网络都指以太网。（3）从插口类型了解网卡从网卡上连线插口类型来分有RJ-45口（通称“水晶口”，常说方口）、BNC细缆口（即我们常说的圆口）、AUI粗缆口等三类，以及综合了这几种插口类型于一身的2合1、3合1网卡，如TP口（BNCAUI）、IPC口（RJ-45BNC）、Combo口（RJ-45AUIBNC）等。接口的选择与网络布线形式有关，RJ-45插口是采用100 M BASE双绞线网络的插口类型。而BNC接头则是采用10 M BASE 2同轴电缆的插口类型，它同带有螺旋凹槽的同轴电缆上的金属接头相连，如T型头等。（4）从标称速度了解网卡网卡按其传输速率（即其支持的带宽）分为10 Mb/s、100 Mb/s、10 M/100 Mb/s自适应，以及千兆（1 000 Mb/s）网卡，目前我们生活中常使用的是10 M / 100 Mb/s自适应网卡。10 Mb/s网卡已经彻底淘汰，10M/100 Mb/s自适应网卡的价格一般在50元左右，目前已经成为市场中的主流产品。如果你只是一般用户，如家庭、宿舍电脑联机、网吧、电脑游戏店、中小型企业，以及相关公司办公应用等，笔者推荐你选用10 M /100 Mb/s自适应网卡。千兆网卡不仅网卡本身比较贵，与其配套的交换机等其他设备也很昂贵。（5）从网卡芯片了解网卡与计算机的显示卡需要显示芯片一样，网卡功能的实现在于网卡芯片，网卡芯片的品质高低决定了网卡的稳定性和速度。与CPU或者显示卡的芯片一样，世界上生产网卡芯片的知名厂商主要有以下几家。3COM，老牌网络产品生产厂商，其产品一向价高质优。Accton，与3COM有一比的网络产品生产厂商。Xircom，老牌网络产品生产厂商，其笔记本PCMCIA网卡在业界很知名。D-link，知名网络产品生产厂商。Realtek，知名网络产品生产厂商，主攻中低端市场，其8139网卡在中低端市场市场占用率相当高。TP-Link，知名网络产品生产厂商。Intel，知名计算机芯片生产厂商，无盘网络的倡导者之一。VIA，知名计算机芯片生产厂商。如果架设的网络不是无盘网络，则网卡的选择可以随意。而如果要架设无盘网络，则网卡的选择上有比较大的局限性，支持无盘启动（网卡需要启动芯片，通称Boot ROM）的网卡芯片类型如下：NE2000，10 Mb/s网卡，可以用于改造老网络系统。RealTek 813x，使用最广泛的无盘网卡。Intel 8255x，功能很强大的无盘网卡，可实现多个网卡绑定同一个IP作服务器端。Sis 900，此类网卡一般是集成在主板上。2网卡的选择人们在组建局域网时常常会把注意力集中在一些价格昂贵的网络连接设备中，而对诸如网卡、网线之类的低价网络产品可能重视不够，而且脑子里总有一种“惯性”思维，认为价格低的产品包含的技术含量肯定较低，那么它们里面肯定也就没什么“学问”了。事实却未必如此，网卡作为联网的重要设备之一，它的重要性是无可替代的。它的性能的好坏直接影响到计算机之间相互传输数据能力的高低，甚至会影响到计算机稳定性和网络稳定性，笔者就曾经数次遇到因为网卡兼容性问题、稳定性问题而影响整个计算机系统甚至网络系统的事情，因此如何合理地选择网卡也是需要大家关注的一个问题。（1）选择性价比高的网卡对于网卡来说，由于它属于技术含量相对较低的产品，名牌网卡和普通网卡在性能方面并不会相差太多，因此笔者认为现在大家没有必要非去买类似Intel、3COM、D-Link、Accton等名牌网卡，在如今的网卡生产技术已经较为普及的今天，普通网卡的性能基本上和名牌网卡没有什么太大的差别。而且此类名牌产品不排除有奸商作假，而导致买来的产品并不好用。选择性价比高的产品，如TP-Link、TopStar等中上流厂商的产品比较合适。（2）根据组网类型来选择网卡由于网卡种类繁多，不同类型的网卡使用条件可能是不一样的。因此，大家在选购网卡之前，最好应明确一下需要组建的局域网是通过什么介质来连接各个工作站的，工作站之间数据传输的容量和要求高不高等因素。现在市场上的网卡根据连接介质的不同，可以分为粗缆网卡（AUI接口）、细缆网卡（BNC接口）及双绞线网卡（RJ-45接口）。当然网卡虽然有上述三种连接方式，但这并不意味着它可同时进行上述三种连接，它们是互相排斥的。也就是说，上述三种连接都可供使用，但只能选择其中一种。现在大多数局域网都是使用双绞线来连接工作站的，因此RJ-45接口的网卡就成为普通用户的首选产品。但是如果局域网是通过粗缆或者是细缆来连接工作站的，那么我们就必须要针对性地选择AUI接口或者是BNC接口的网卡了。此外，局域网如果对数据传输的速度要求很高时，我们还必须选择合适带宽的网卡，现在网卡按所支持的带宽可以分为100 Mb/s网卡、10M/100 Mb/s自适应网卡和1 000 Mb/s网卡。一般个人用户和家庭组网时因传输的数据信息量不是很大，选择10 M/100 Mb/s自适应网卡即可，从最佳性价比的角度去考虑，选择10 M/100 Mb/s自适应网卡是最合适的，1 000 Mb/s网卡目前还没达到普及阶段。（3）根据工作站选择合适总线类型的网卡由于网卡是要插在计算机的插槽中的，这就要求所购买的网卡总线类型必须与装入机器的总线相符。总线的性能直接决定从服务器内存和硬盘向网卡传递信息的效率。和CPU一样，影响硬件总线性能的因素也有两个：数据总线的宽度和时钟速度。网卡按总线类型，可以分为PCI网卡、ISA网卡、EISA网卡及其他总线网卡。众所周知，现在主板有ISA插槽的是越来越少了，因此，网卡只能选择PCI总线的。只要注意一下网络环境要求，选择合适的网卡芯片即可，一般选择普通10 M/100 Mb/s自适应网卡就可以了。（4）根据使用环境来选择网卡为了能使选择的网卡与计算机协同高效地工作，我们还必须根据使用环境来选择合适的网卡。例如，如果我们购买了一块价格昂贵、功能强大、速度快捷的网卡，安装到一台普通的工作站中，可能就发挥不了多大作用，这样就给资源造成了很大的浪费和闲置。相反，如果在一台服务器中，安装一只性能普通、传输速度低的网卡，这样很容易会产生瓶颈现象，从而会抑制整个网络系统的性能发挥。因此，大家在选用时一定要注意应用环境，比如服务器端网卡由于技术先进，价钱会贵很多，为了减少主CPU占有率，服务器网卡应选择带有自动功能的处理器，另外还应该让服务器网卡实现高级容错、带宽汇聚等功能，这样服务器就可以通过增插几块网卡提高系统的可靠性。此外，如果要在笔记本中安装网卡的话，我们最好要购买与计算机品牌相一致的专用网卡，这样才能确保所购买的网卡能发挥更大的作用。（5）根据特殊要求来选择网卡不同的服务器实现的功能和要求也是不一样的，我们应该根据局域网实现的功能和要求来选择网卡。例如，我们要组建的局域网如果要实现远程控制功能的话，就应该选择带有远程唤醒功能的网卡，这样局域网网络连接中的计算机在关机状态下，我们只要在安装了一定软件（如Magic Packet Utility软件）的微机或服务器上运行启动命令就可以启动指定的远方微机。如果想要建立一个由无盘工作站组成的局域网的话，大家就应该选择一款支持无盘技术的网卡，而且网卡上要具有BOOT ROM芯片，通过厂家提供的无盘制作技术，把微机的操作系统和所有文件都保留在一台服务器上。无盘的微机可以和正常的有盘微机一样启动操作系统和使用各种软件，使投资得到最大的节约。如果组建一个规模较大的局域网时，大家就应该选择具有热插拔功能的网卡，这种功能的网卡不需要大家对网卡进行一个一个地安装设置，直接插在计算机中就能工作了，从而可以很方便网络维护工作的进行；这种类型的网卡最好还有简单网络管理功能，通过网管站可对此网卡进行管理。在网络范围较大（网点多分布范围广）的网络，通常应将对SNMP的支持作为一种选择的重要依据。如果网卡是用于笔记本的，我们还应该注意选择带有低功耗功能的，以便节省笔记本电池的电量。另外，如果大家组建的网络还有一些其他特殊要求的话，应首先向厂商问清自己要购买的网卡是否符合组网的要求，例如不同操作系统的网络，对网卡要求也是不一样的，网卡在支持的网络操作系统上有很大差别。（6）其他选择细节除了上面的主要因素外，我们还应该学会鉴别网卡的真假。因为，在目前种类繁多的网卡市场，假货、水货泛滥成灾，用户如果对网卡知识一无所知或者了解甚少的话，就很容易会上当受骗。为此网卡生产厂商都根据规定给每个网卡分配不同的卡号，也称为ID号，一般是一组12位的16进制数，用它来保证网卡拥有惟一的物理地址，避免网卡之间的地址冲突。买网卡时可以到计算机上用网卡的驱动盘程序试一试，用户也可以多选几块网卡比较一下。需要注意的是网卡分全双工网卡、半双工网卡，全双工网卡的通信速度是半双工网卡的两倍。另外，选择网卡时还应注意该卡的技术含量。例如，相同品牌的产品可能在外观、接口以及总线类型上一样，但是在网卡板上的芯片数不一样，那么它们之间的技术水准和可靠性肯定是不一样的，而且相差的功能也会很大。2.2.3 集线器与交换机虽然集线器（Hub）也逐渐淡出网络布线市场，被交换机所替代，但在不少网络中可能还能见到它的身影，而且交换机从某种意义上来说是集线器的升级版本，因此我们还是有必要学习一下Hub的相关知识，并了解两者之间的区别。1集线器的相关知识与选择集线器是对网络进行集中管理的重要工具，像树的主干一样，它是各分枝的汇集点。Hub是一个共享设备，其实质是一个中继器，而中继器的主要功能是对接收到的信号进行再生放大，以扩大网络的传输距离。在网络中，集线器主要用于共享网络的建设，是解决从服务器直接到桌面的最佳、最经济的方案。在交换式网络中，Hub直接与交换机相连，将交换机端口的数据送到桌面。使用Hub组网灵活，它处于网络的一个星形结点，对结点相连的工作站进行集中管理，不让出问题的工作站影响到整个网络的正常运行。Hub与网卡一样也可以从不同的角度剖析。（1）带宽与网卡的标称速率对应，集线器也有速率（带宽）之分，集线器有10 MB、10 M/100 MB自适应和100 MB之分，在规模较大的网络中，还使用1 000 MB和100 M/1 000 MB自适应两种。而10 MB的集线器与10 Mb/s网卡一样，集中在二手市场，而1 000 MB集线器平时也不多见。集线器带宽的选择，主要决定于以下3个因素。上连设备带宽 如果上连设备支持IEEE 802.3U（允许跑100 MB），可购买100 MB集线器，否则只能选择10 MB的集线器。站点数 由于连在集线器上的所有站点均争用同一个上行总线，处于同一个冲突域内，所以站点数目太多，造成冲突过于频繁。应用需求 由于现在10 MB非智能型Hub的价格已经相当低廉，并且10 Mb/s的网络对传输介质及布线的要求也不高，所以许多喜欢“DIY”的网友完全可以自己动手，组建自己的家庭局域网或办公局域网。在前些年组建的网络中，10 Mb/s网络几乎成为网络的标准配置，有相当数量的10 MB Hub作为分散式布线中为用户提供长距离信息传输的中继，或作为小型办公室的网络核心。但这种应用在今天已不再是主流，尤其是随着100 Mb/s网络的日益普及，10 Mb/s网络及其设备将会越来越少。虽然纯100 MB的Hub给计算机提供了100 Mb/s的传输速度，但当网络升级到100 Mb/s后，原来众多的10 MB设备将无法再使用，所以只有在近期才开始组建的网络，才会无任何顾虑地考虑100MB的Hub。因此，如果是给已有网络升级，需要考虑网络的向下兼容性，选择兼容10M的10M/100MB自适应Hub。10 M/100 MB自适应Hub在工作中的端口速度可根据工作站网卡的实际速度进行调整：当工作站网卡的速度为10 Mb/s时，与之相连的端口速度也将自动调整为10Mb/s；当工作站网卡的速度为100 Mb/s时，对应端口的速度也将自动调整到100 Mb/s。10M/100 MB自适应Hub也叫做“双速Hub”。从技术角度来看，双速Hub有内置交换模块与无交换模块两类，前者一般作为小型局域网的主干设备，后者一般处于中型网络应用的边缘。在实际应用中，有些用户为减少交换机的负载，提高网络的速度，在选用与交换机相连的Hub时，也选择具有交换模块的双速Hub，因此内置交换模块的双速Hub将是从10 MB升级到100 MB时的最佳选择。（2）配置形式根据配置形式的不同，Hub可分为独立型Hub、模块化Hub及可堆叠式Hub 3大类。独立型Hub 独立型Hub是最早使用的设备，它具有低价格、容易查找故障、网络管理方便等优点，在小型局域网中广泛使用。但这类Hub的工作性能一般，尤其是在速度上缺乏优势。模块化Hub 模块化Hub一般带有机架和多个卡槽，每个卡槽中可安装一块卡，每块卡的功能相当于一个独立型的Hub，多块卡通过安装在机架上的通信底板进行互联并进行相互间的通信。现在常使用的模块化Hub一般具有414个插槽。模块化Hub在较大的网络中便于实施对用户的集中管理，所以在大型网络中得到了广泛应用。可堆叠式Hub 可堆叠式Hub是利用高速总线将单个独立型Hub“堆叠”或短距离连接的设备，其功能相当于一个模块化Hub。在一般情况下，当有多个Hub堆叠时，其中存在一个可管理Hub，利用可管理Hub可对此可堆叠式Hub中的其“独立型Hub”进行管理。可堆叠式Hub可非常方便地实现对网络的扩充。（3）是否满足应用需求是否支持网络管理功能 根据对Hub管理方式的不同可分为Damp Hub（亚集线器）和Intelligent Hub（智能集线器）两种。智能集线器改进了普通Hub的缺点，增加了网络的交换功能，具有网络管理和自动检测网络端口速度的能力（类似于交换机）。而亚集线器只起到简单的信号放大和再生的作用，无法对网络性能进行优化。早期使用的共享式Hub一般为非智能型的，而现在流行的100 MB Hub和10 M/100 MB自适应Hub多为智能型的。非智能型的Hub不能用于对等网络，而且所组成的网络中必须要有一台服务器。但需要指出的是，尽管同样是对网管模块的管理（SNMP）提供支持，但不同厂商的模块是不能混合使用的。同时，同一厂商的不同产品模块也是不同的。目前，提供SNMP功能的Hub其价格还是很高的，一般的家庭用户不适合选用。如果您使用的环境要求不是很高的话，非智能集线器完全可以满足您的需要。是否满足拓展需求 每一个单独的Hub根据端口数目的多少一般分为8口、16口、24口和32口等几种。当一个集线器提供的端口不够时，一般有以下两种拓展用户数目的方法。堆叠是解决单个集线器端口不足时的一种方法，但是因为堆叠在一起的多个集线器还是工作在同一种环境下，所以堆叠的层数也不能太多。然而，市面上许多集线器以其堆叠层数比其他品牌的多而作为自己的卖点，如果遇到这种情况，要分类对待：一方面可堆叠层数越多，说明集线器的稳定性越高；另一方面，可堆叠层数越多，每个用户实际可享有的带宽则越小。级联是在网络中增加用户数的另一种方法，但是此项功能的使用一般是有条件的，即Hub必须提供可级联的端口，此端口上常标有“Uplink”或“MDI”字样，用此端口与其他Hub进行级联。如果没有提供专门的端口，当要进行级联时，连接两个集线器的双绞线在制作时必须要进行错线（所谓的交叉线，也称级联线）。如何选择集线器除上面要注意的技术细节之外，还有一些其他需要注意的问题，如接口类型，与双绞线连接时需要具有RJ-45接口；如果与细缆相连，需要具有BNC接口；与粗缆相连需要有AUI接口；当局域网长距离连接时，还需要具有与光纤连接的光纤接口。早期的10 MB Hub一般具有RJ-45、BNC和AUI三种接口。100 MB Hub和10 M/100 MB Hub一般只有RJ-45接口，有些还具有光纤接口。其他需要注意到的问题与实际应用有关，如果需要集线器长时间不断电运行，则需要考虑品牌与质量都上乘的集线器，而且集线器内的散热风扇一定要有而且品质优良，笔者就曾经遇到过因为集线器散热和品质问题导致的局域网怪现象：Windows 9x工作站能从DHCP服务器自动获取IP地址，但无法正常连接局域网，而连在同一个集线器上的Windows 2000机器就一切正常，将集线器断电一会后重新加电，一切又正常了。2交换机相关知识与选择交换机最早出现在电话网络系统中，1993年，出现了局域网交换设备。交换技术是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品，体现了桥接技术的复杂交换技术在OSI参考模型的第二层操作。与桥接器一样，交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发。而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。与桥接器不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。交换技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整，以减轻局域网之间信息流通出现的瓶颈问题。现在已有以太网、快速以太网、FDDI和ATM技术的交换产品。类似传统的桥接器，交换机提供了许多网络互联功能。交换机能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽。协议的透明性使得交换机在软件配置简单的情况下直接安装在多协议网络中；交换机使用现有的电缆、中继器、集线器和工作站的网卡，不必做高层的硬件升级；交换机对工作站是透明的，这样管理开销低廉，简化了网络节点的增加、移动和网络变化的操作。利用专门设计的集成电路可使交换机以线路速率在所有端口并行转发信息，提供了比传统桥接器高得多的操作性能。如理论上单个以太网端口对含有64个八进制数的数据包，可提供14 880 b/s的传输速率。这意味着一台具有12个端口、支持6道并行数据流的“线路速率”以太网交换器必须提供89 280 b/s的总体吞吐率（6道信息流14 880 b/s/道信息流）。专用集成电路技术使得交换器在更多端口的情况下以上述性能运行，其端口造价低于传统型桥接器。通俗地讲，集线器与交换机在局域网应用中，本质上的差别在于集线器是共享带宽，而交换机在理论上是独享带宽，举个例子来说，10台机器通过100 MB集线器连接，每台机器与外部联系的带宽为100106/10=10 MB，而如果使用交换机，则在理论上可以实现这10台机器都以100 Mb/s的速率与外部联系。交换机与集线器在外观上几乎一模一样，如图2-15所示。图2-15 交换机与集线器（1）发展中的交换技术虽然交换机在局域网的应用中实现的功能与集线器差不多，模样也差不多，但在核心技术上是完全不同的，集线器只是信号的集散地，而交换机则不然，从局域网交换机的出现至今，经历了三种不同的交换技术。1）端口交换端口交换技术最早出现在插槽式的集线器中，这类集线器的背板通常划分有多条以太网段（每条网段为一个广播域）。不用网桥或路由连接，网络之间是互不相通的。以太模块插入后通常被分配到某个背板的网段上，端口交换用于将以太模块的端口在背板的多个网段之间进行分配、平衡。根据支持的程度，端口交换还可细分为以下几种。模块交换：将整个模块进行网段迁移。 端口组交换：通常模块上的端口被划分为若干组，每组端口允许进行网段迁移。 端口级交换：支持每个端口在不同网段之间进行迁移。这种交换技术是基于OSI第一层上完成的，具有灵活性和负载平衡能力等优点。如果配置得当，那么还可以在一定程度上进行容错，但没有改变共享传输介质的特点，而未能称之为真正的交换。2）帧交换帧交换是目前应用最广的局域网交换技术，它通过对传统传输媒介进行微分段，提供并行传送的机制，以减小冲突域，获得高的带宽。一般来讲每个公司的产品的实现技术均会有差异，但对网络帧的处理方式一般有以下几种。直通交换：提供线速处理能力，交换机只读出网络帧的前14个字节，便将网络帧传送到相应的端口上。 存储转发：通过对网络帧的读取进行验错和控制。 前一种方法的交换速度非常快，但缺乏对网络帧进行更高级的控制，缺乏智能性和安全性，同时也无法支持具有不同速率的端口的交换。因此，各厂商把后一种技术作为重点。 有的厂商甚至对网络帧进行分解，将帧分解成固定大小的信元，该信元处理极易用硬件实现，处理速度快，同时能够完成高级控制功能（如美国MADGE公司的LET集线器），如优先级控制。3）信元交换ATM技术代表了网络和通信技术发展的未来方向，也是解决目前网络通信中众多难题的一剂“良药”，ATM采用固定长度53个字节的信元交换。由于长度固定，因而便于用硬件实现。ATM采用专用的非差别连接，并行运行，可以通过一个交换机同时建立多个节点，但并不会影响每个节点之间的通信能力。ATM还允许在源节点和目标节点建立多个虚拟链接，以保障足够的带宽和容错能力。ATM采用了统计时分电路进行复用，因而能大大提高通道的利用率。ATM的带宽可以达到25 MB、155 MB、622 MB甚至几吉位的传输能力。（2）局域网交换机的种类局域网交换机根据使用的网络技术可以分为：以大网交换机；令牌环交换机；FDDI交换机；ATM交换机和快速以太网交换机等。如果按交换机应用领域来划分，可分为：台式交换机；工作组交换机；主干交换机；企业交换机；分段交换机；端口交换机和网络交换机等。（3）局域网交换机的选择要点局域网交换机是组成网络系统的核心设备。对用户而言，局域网交换机最主要的指标是端口的配置、数据交换能力、包交换速度等因素。因此，在选择交换机时要注意以下事项： 交换端口的数量；交换端口的类型； 系统的扩充能力； 主干线连接手段； 交换机总交换能力； 是否需要路由选择能力； 是否需要热切换能力； 是否需要容错能力； 能否与现有设备兼容，顺利衔接； 网络管理能力。（4）交换机应用中几个值得注意的问题 如果架设一般的局域网络，下面的几点内容可以忽略；而如果架设骨干网络，大型或者超大型网络，则使用交换机时应注意以下问题：1）交换机网络中的瓶颈问题 交换机本身的处理速度可以达到很高，用户往往迷信厂商宣传的吉比特每秒级的高速背板。其实这是一种误解，连接入网的工作站或服务器使用的网络是以大网，它遵循CSMA/CD介质访问规则。在当前的客户/服务器模式的网络中多台工作站会同时访问服务器，因此非常容易形成服务器瓶颈。有的厂商已经考虑到这一点，在交换机中设计了一个或多个高速端口（如3COM的Linkswitch1000可以配置一个或两个100 Mb/s端口），方便用户连接服务器或高速主干网。用户也可以通过设计多台服务器（进行业务划分）或追加多个网卡来消除瓶颈。交换机还可支持生成树算法，方便用户架构容错的冗余连接。 2）网络中的广播帧目前广泛使用的网络操作系统有Netware、Windows NT等，而Lan Server的服务器是通过发送网络广播帧来向客户机提供服务的。这类局域网中广播包的存在会大大降低交换机的效率，这时可以利用交换机的虚拟网功能（并非每种交换机都支持虚拟网）将广播包限制在一定范围内。 每台交换机的端口都支持一定数目的MAC地址，这样交换机能够“记忆”住该端口一组连接站点的情况，厂商提供的定位不同的交换机端口支持MAC数也不一样，用户使用时一定要注意交换机端口的连接端点数。如果超过厂商给定的MAC数，交换机接收到一个网络帧时，只有其目的站的MAC地址不存在于该交换机端口的MAC地址表中，那么该帧会以广播方式发向交换机的每个端口。 3）虚拟网的划分 虚拟网是交换机的重要功能，通常虚拟网的实现形式有三种。静态虚拟网的划分通常是网管人员使用网管软件或直接设置交换机的端口，使其直接从属某个虚拟网。这些端口一直保持这些从属性，除非网管人员重新设置。这种方法虽然比较麻烦，但比较安全，容易配置和维护。 支持动态虚拟网的端口，可以借助智能管理软件自动确定它们的从属。端口是通过借助网络包的MAC地址、逻辑地址或协议类型来确定虚拟网的从属。当一网络节点刚连接入网时，交换机端口还未分配，于是交换机通过读取网络节点的MAC地址动态地将该端口划入某个虚拟网。这样，一旦网管人员配置好以后，用户的计算机可以灵活地改变交换机端口，而不会改变该用户的虚拟网的从属性，而且如果网络中出现未定义的MAC地址，则可以向网管人员报警。 多虚拟网端口配置支持一用户或一端口可以同时访问多个虚拟网，这样可以将一台网络服务器配置成多个业务部门（每种业务设置成一个虚拟网），并可同时访问，也可以同时访问多个虚拟网的资源，让多个虚拟网间的连接只需一个路由端口即可完成，同时这样会带来安全上的隐患。虚拟网的业界规范正在制定当中，因而各个公司的产品还谈不上互操作性。Cisco公司开发了Inter-Switch Link（ISL）虚拟网络协议，该协议支持跨骨干网（ATM、FDDI、Fast Ethernet）的虚拟网，但该协议被指责为缺乏安全性上的考虑。传统的计算机网络中使用了大量的共享式Hub，通过灵活接入计算机端口也可以获得好的效果。 （5）高速局域网技术的应用 快速以太网技术虽然在某些方面与传统以大网保持了很好的兼容性，但100BASE-TX、100BASAE-T4及100BASE-FX对传输距离和级联都有比较大的限制。通过100 Mb/s的交换机可以打破这些局限，同时也只有交换机端口才可以支持双工高速传输。 目前也出现了CDDI/FDDI的交换技术，另外该CDDI/FDDI的端口价格也呈下降趋势，同时在传输距离和安全性方面也有比较大的优势，因此它是大型网络骨干的一种比较好的选择。3COM的主要交换产品有Link Switch系列和LAN Plex系列；BAY的主要交换产品有Lattis Switch 2800、BAY stack workgroup、System 3000/5000（提供某些可选交换模块）；Cisco的主要交换产品有Catalyst 1000/2000/3000/5000系列。三家公司的产品形态看来都有相似之处，产品的价格也比较接近，除了设计中要考虑网络环境的具体需要（强调端口的搭配合理）外，还需从整体上考虑，例如网管、网络应用等。随着ATM技术的发展和成熟，以及市场竞争的加剧，帧交换机的价格将会进一步下跌，它将成为工作组网的重要解决方案。2.3 局域网与广域网的连接随着因特网的推广和普及，因特网接入方式也百花齐放，常用的因特网接入设备也五花八门，最早的MODEM、ISDN、DDN，后来的xDSL、Cable MODEM、LAN和卫星接入等，下面我们先了解一下各种因特网接入设备的特点，最后进行对比。由于卫星接入方式一般使用于特殊的单位，如军事部门或者偏远地区，其工作原理与卫星电视一样，本书不做介绍。2.3.1 窄带接入方式窄带接入方式是指带宽比较小的因特网接入方式，并且不具备可扩充性，如MODEM理论值最大速率为56 Kb/s，ISDN最大速率为128 Kb/s。1上网的最原始、生命力最长的设备MODEMMODEM一词是调制（MOdulation）和解调（DEModulation）两词的综合体，中文译作“调制解调器”，其作用是实现电话线路中的高调制音频信号与计算机代码的互相翻译，从而实现个人计算机与ISP（Internet Service Provider，因特网接入服务商）的互相通信。调制解调器品牌多、种类杂、价格差别大，除功能略有不同外，其基本原理相似。按调制解调器与计算机连接方式可分为内置式与外置式。内置式调制解调器体积小，使用时插入主板的插槽，不能单独携带；外置式调制解调器体积大，使用时与计算机的通信接口（COM1或COM2）相连，有通信工作状态指示（一闪一闪的信号灯和欢快的“猫叫声”），可以单独携带，能方便地与其他计算机连接使用。所以一般外置式要比内置式贵。而对于笔记本用户，同PCMCIA网卡一样，也有PCMCIA接口的MODEM出售。不过对于笔记本来说，MODEM是标准件，几乎所有的笔记本都有内置的MODEM。按调制解调器的传输能力不同有低速和高速之分，常见的调制解调器速率有14.4 Kb/s、28.8 Kb/s、33.6 Kb/s、56 Kb/s等。“b/s”为每秒传输的数据量（字节数），工作速度越快、上网效果越好，价格越高。但电话线路的通信能力可能制约调制解调器的整体工作效率，现在市场上销售的都是56 Kb/s的调制解调器。如果选择调制解调器是需要用到特殊的功能，如传真功能，则选择购买调制解调器是一定要问明经销商，确认要购买的调制解调器支持FAX功能。如果要实现上网的同时短时间接听或者拨打电话的功能，则需要选择V.92的MODEM，同时要确认ISP支持V.92协议。内置MODEM与普通的网卡差不多，外置的MODEM正面如图2-16左图所示，后面如图2-16右图所示。2高速上网的先驱ISDNISDN是指综合业务数字网（Integrated Service Digital Network），是20世纪70年代末期由美国贝尔实验室提出的一种通过改造现有电信交换网络来提供多种通信业务的技术。对用户来说，就是能够在一根普通电话线实现最高128 Kb/s的高速数据传送，可以同时处理语音、文字、数字、图像等多种信息。“一线通”是中国电信的ISDN业务名称，意为“一线多能，万事皆通”。使用“一线通”业务的用户可以在一条普通的电话线上实现众多的功能，如可视电话、会议电视、电子白板等。相对MODEM来说，ISDN具有传输速度快、传输质量高、安装、使用灵活方便等优点。ISDN也分内置与外置，内置的也是PCI总线的卡，外置的外观与MODEM类似，但ISDN一般不支持传真功能。图2-16 外置MODEM样式2.3.2 宽带接入方式所谓宽带接入是相对MODEM、ISDN这类不可扩容的接入方式而言的，常说的宽带接入指的是ADSL，与ADSL类似的接入方式有通过有线电视接入的Cable MODEM。而现在有很多智能大厦提供LAN接入方式（所谓城域网），一些需要静态IP地址的企业则一般选择DDN接入方式。1ADSL接入数字用户线（Digital Subscriber Line，xDSL）是美国贝尔通信研究所在1989年为推动视频点播（VOD）业务开发出来的用户线高速传输技术，后因VOD业务受挫而被搁置了很长一段时间。近年来随着Internet和Intranet的迅速发展，对固定连接的