浅谈计算机网络组建与应用.doc

课程论文(设计)论文题目： 浅谈中小型网络组建与应用 系 别： 信息工程系 班 级： 11计机1 学 号： 11 姓 名： 邓启良 指导教师： 方桂存 完成时间： 2013-01-01 摘 要现代计算机网络系统的发展，已经从简单到复杂、从单一到综合，在全球人类社会范围内融合了信息采集技术、信息处理技术、信息存储技术、信息传输技术和信息控制利用技术等各种先进的信息技术，而且还将继续不断地融入各种信息技术的新发展。计算机网络绝不是这些信息技术的简单堆积，而是一种通过系统集成和融合所形成的、具有新性质和新功能的新系统。计算机网络应用功能和系统性能的发展实际上是20世纪各种先进信息技术发展的综合和集中体现，并将在21世纪的网络时代中进一步发展成为一切信息技术的龙头与核心。局域网更是当今计算机组网中比较实用和普遍的一种网络组建方式，因此进一步发展有关局域网的技术对整个计算机网络的发展有十分重要的意义。关键词：网路组建 计算机网络 局域网 目 录前 言11.局域网的简介11.1 局域网的定义11.2 局域网的特点11.3 按传输介质分类21.4 按拓扑结构分类22网络设备32.1 网卡32.2 交换机32.3 路由器32.4 集线器43.网络传输介质43.1 同轴电缆43.2 双绞线43.3 光钎44.系统安全设计54.1 硬件设备的安全54.1.1选择优质的硬件设备是保证系统安全可靠的前提条件。54.1.2优秀的容错系统是系统的安全的可靠保证54.1.3建立完善的安全管理机制是保证系统可靠运行的必要条件54.1.4控制室电气设备保护与接地主要措施54.2 数据的安全性64.2.1防止因硬件故障造成的数据破坏64.2.2保证数据不被窃取和破坏64.2.3防止病毒破坏64.2.4防止人为破坏和“黑客”攻击64.2.5防火墙65.网络软件安装65.1服务器65.2 设备选型65.2.1 服务器端65.2.2 客户端75.3网络的体系结构75.4 网络协议75.4.1 TCP/IP协议75.4.2 超文本传输协议(HTTP)85.4.3 文件传输协议(FTP)85.4.4远程登录协议（Telnet）85.5 网络操作系统85.6 Internet接入8结语：9参考文献：910前 言计算机网络在初期是计算机与通信相结合的产物,它的出现和发展使计算机应用发生了质的变化。在经历了以大型主机为核心的集中式运算和以个人电脑为基本单元的分布式处理后,计算机的处理模式已发展成现在的网络计算,其应用范围已远远超出了科学计算,成为无所不在的工具。计算机网络的发展既受到计算机科学技术和通信科学技术的支撑,又受到运用计算机网络的那些领域技术的支持。如今,计算机网络从体系结构到实用技术已逐步走向系统化、科学化和工程化。 1.局域网的简介局域网的作用已从最初的主机连接、文件和打印服务，转向围绕着客户机服务器模式的大数据流应用、Intranet、WWW浏览、实时音频视频传送等服务，日益庞大及增长的数据流持续增加了网络负荷。同时，由于基于工作组或部分级的服务器解决方案被企业级服务器所替换，促使数据流向发生了根本变化，网络主干的地位进一步得到进步。这些都促使局域网络技术从网桥技术、主干路由技术向局域网交换技术过渡。交换技术的发展为局域网交换机提供了一个空前的发展机遇，也极大地促进了局域网交换机技术与产品的更新换代。 局域网的作用已从最初的主机连接、文件和打印服务，转向围绕着客户机服务器模式的大数据流应用、Intranet、WWW浏览、实时音频视频传送等服务，日益庞大及增长的数据流持续增加了网络负荷。同时，由于基于工作组或部门级的服务器解决方案被企业级服务器所替代，促使数据流向发生了根本变化，网络主干的地位进一步得到提高。这些都促使局域网络技术从网桥技术、主干路由技术向局域网交换技术过渡。交换技术的发展为局域网交换机提供了一个空前的发展机遇，也极大地促进了局域网交换机技术与产品的更新换代。1.1 局域网的定义从直观来说，网络就是相互连接的独立自主的计算机的集合，计算机通过网线、同轴电缆、光纤或无线的方式连接起来，使资源得以共享，每台计算机是独立自主的，相互之间没有从属关系。按地理位置分类，我们将计算机网络分为局域网(LAN)、城域网(MAN)和广域网(WAN)。网络覆盖的地理范围是网络分类的一个非常重要的度量参数，因为不同规模的网络将采用不同的技术。所谓的局域网(LocalAreaNetwork，简称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。按局域网现在的特性看，计算机局域网被广泛应用于校园、工厂及企事业单位的个人计算机或工作站的组网方面。1.2 局域网的特点大家知道，局域网是一个通信网络，它仅提供通信功能。局域网包含了物理层和数据链路层的功能，所以连到局域网的数据通信设备必须加上高层协议和网络软件才能组成计算机网络。局域网连接的是数据通信设备，包括PC、工作站、服务器等大、中小型计算机，终端设备和各种计算机外围设备。由于局域网传输距离有限，网络覆盖的范围小，因而具有以下主要特点：局域网覆盖的地理范围计较小；数据传输率高（可到10000Mbps）；传输延时小；误码率低；价格便宜；一般是某一单位组织所拥有。1.3 按传输介质分类按照网络的传输介质分类，可以将计算机网络分为有线网络和无线网络两种。某个局域网通常采用单一的传输介质，比如目前较流行双绞线，而城域网和广域网则可以同时采用多种传输介质，如光纤、同轴细缆、双绞线等。有线网络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。它价格便宜，安装方便，但易受干扰，传输率较低，传输距离比同轴电缆要短。光纤网采用光导纤维作为传输介质，传输距离长，传输率高，抗干扰性强，现在正在迅速发展。无线网络无线网络采用微波、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。目前，不少大学和公司已经在使用无线网络了。无线网络的发展依赖于无线通信技术的支持。目前无线通信系统主要有：低功率的无绳电话系统、模拟蜂窝系统、数字蜂窝系统、移动卫星系统、无线LAN和无线WAN等。1.4 按拓扑结构分类网络的拓扑结构是指网络中通信线路和站点（计算机或设备）的相互连接的几何形式。按照拓扑结构的不同，常见的计算机网络拓扑结构有：总线型拓扑结构、星型拓扑结构、环型拓扑结构等。总线型拓扑结构总线型结构是指各工作站和服务器均连接在一条总线上，各工作站地位平等，无中心节点控制，公用总线上的信息多以基带形式串行传递，其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散，如同广播电台发射的信息一样，因此又称广播式计算机网络。各节点在接收信息时都进行地址检查，看是否与自己的工作站地址相符，相符则接收网上的信息。星型拓扑结构星型结构是指各工作站以星型方式连接成网。网络有中央节点，其他节点(工作站、服务器)都与中央节点直接相连，这种结构以中央节点为中心，因此又称为集中=式网络。环型拓扑结构环型结构由网络中若干节点通过点到点的链路首尾相连形成一个闭合的环，这种结构使公共传输电缆组成环型连接，数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输，信息从一个节点传到另一个节点。信号通过每台计算机，计算机的作用就像一个中继器，增强该信号，并将该信号发到下一个计算机上。蜂窝拓扑结构蜂窝拓扑结构是无线局域网中常用的结构。它以无线传输介质(微波、a卫星、红外线、无线发射台等)点到点和点到多点传输为特征，是一种无线网，适用于城市网、校园网、企业网，更适合于移动通信。2网络设备网络设备主要是指硬件系统，各种网络设备之间是有着相互关联而不是相互独立的，每一部分在网络中有着不同的作用，缺一不可，只有把这些设备通过一定的形式连起来才能组成一个完整的网络系统，网络设备主要包括网卡、集线器、交换机、路由器等。2.1 网卡网卡（简称NIC），也网络适配卡或网络接口卡，网卡作为计算机与网络连接的接口，是不可缺少的网络设备之一。无论是双绞线网络、同轴电缆网络还是光缆网络，都必须借助于相应类型的网卡才能实现与计算机的连接，是计算机与局域网相互连接的惟一接口。每块网卡上都有一个世界惟一的ID号，也就是MAC地址，计算机在连入网络之后，就是依靠这个ID号才能实现在不同计算机之间的通信和信息交换。网卡有很多种，不同类型的网络需要使用不同种类的网卡，不同速度的网络需求也要使用不同的网卡。如根据带宽来分的话，有10Mbit/s网卡、10/100Mit/s自适应网卡和1000Mbit/s网卡；如按总线分，有ISA总线、PCI总线、PCMCIA总线网卡等。从目前校园网建设的实际情况来看，工作站网卡选择PCI总线的10M/100Mbit/s自适应网卡最适合。2.2 交换机交换机，也称交换式集线器，是专门设计的，使各计算机能够相互高速通信的独享带宽的网络设备。作为高性能的集线设备，随着价格的不断降低，交换机已逐步取代了集线器而成为集线设备的首选。由交换机构建的交换式网络系统不仅拥有高速的传输速率，而且交换延时很小，使得信息的传输效率大大提高，适合于大数据量并且使用非常频繁的网络通信，被广泛应用于各种类型的多媒体和数据传输网络。交换机具有很强的网络管理功能，它能自动根据网络通信的使用情况来动态管理网络，因为交换机采用了独享网络带宽的设计。2.3 路由器路由器除了有连接不同的网络物理分支和不同的通信媒介、过滤和隔离网络数据流及建立路由表，还有控制和管理复杂的路径、控制流量、分组分段、防止网络风暴及在网络分支之间提供安全屏障层等到功能。根据路由设备的组成可以分为软路由和硬路由。根据路由表的设置方式可以将路由器分为静态的和动态的。路由器工作在网络层，因此它可以在网络层交换和路由数据帧，访问的是对方的网络地址。当数据帧到达路由器后，路由器查看数据帧的目标地址，并在路由表查看到达目标地址的路径，根据路径的代价，选择一条最佳的路径，然后把数据帧沿这条路径发送给目标地址。2.4 集线器集线器（HUB）属于数据通信系统中的基础设备，它和双绞线等传输介质一样，是一种不需任何软件支持或只需很少管理软件管理的硬件设备。它被广泛应用到各种场合。集线器工作在局域网(LAN)环境，像网卡一样，应用于OSI参考模第一层，因此又被称为物理层设备。集线器内部采用了电器互联，当维护LAN的环境是逻辑总线或环型结构时，完全可以用集线器建立一个物理上的星型或树型网络结构。依据IEEE 8023协议，集线器功能是随机选出某一端口的设备，并让它独占全部带宽，与集线器的上联设备(交换机、路由器或服务器等)进行通信。由此可以看出，集线器在工作时具有以下两个特点。 首先是Hub只是一个多端口的信号放大设备，工作中当一个端口接收到数据信号时，由于信号在从源端口到Hub的传输过程中已有了衰减，所以Hub便将该信号进行整形放大，使被衰减的信号再生(恢复)到发送时的状态，紧接着转发到其他所有处于工作状态的端口上。从Hub的工作方式可以看出，它在网络中只起到信号放大和重发作用，其目的是扩大网络的传输范围，而不具备信号的定向传送能力，是个标准的共享式设备。3.网络传输介质网络要求把各个独立的计算机连接起来的，这样就必然要求有一种介质将计算机连接起来，这就是传输介质，局域网的传输介质可分为有线介质和无线介质两种，一般情况下都是用有线介质的，因为它的稳定性高，连接可靠，无线介质只是在特殊环境下才使用的传输方式。常用的有线介质主要有以下几类。3.1 同轴电缆同轴电缆以硬铜线为芯，外包一层绝缘材料。这层绝缘材料用密织的网状导体环绕，网外又覆盖一层保护性材料。同轴电缆有许多种不同的规格，最常用是细同轴电缆和粗同轴电缆。细同轴电缆主要用于建筑物内的网络连接，而粗同轴电缆则常用于建筑物间相连。它们的区别在于粗同轴电缆屏蔽更好，能传输更远的距离。3.2 双绞线双绞线是综合布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消，与其他传输介质相比，双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制，但价格较为低廉。3.3 光钎光纤是一种直接为50100um的柔软的、能传导光波的介质，一般由玻璃制造。光纤分为：传输点模数类分单模光纤(SingleModeFiber)和多模光纤(MultiModeFiber)。单模光纤的纤芯直径很小，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。多模光纤是在给定的工作波长上，能以多个模式同时传输的光纤，与单模光纤相比，多模光纤的传输性能较差。4.系统安全设计学校由于建立了校园内部INTRANET，并通过INTERNET代理共享INTERNET资源。因些需要具有完善的安全保密机制。我们在系统设计时对系统的安全机制作了较为详细的考虑。在本方案中拟采用WINDOWSNT的安全机制保护和防火墙技术，因些对系统而言，安全措施比较得力。根据本网络系统的需求，我们在方案设计时主要考虑硬件、网络安全、非法用户入侵及电气保护方面的安全保护措施。4.1 硬件设备的安全4.1.1选择优质的硬件设备是保证系统安全可靠的前提条件。即全系统的硬件设备：包括服务器、中央交换机、工作组交换机、集线器、PC工作站等等的安全性。硬件设备的安全性主要由设备本身的性能和采用容错技术来保证。最主要的决定于设备本身的性能，所以我们在选择了世界著名网络设备生产厂D-LINK的网络产品和以高性能著称于全国的联想公司的服务器和PC工作站等经过多年使用的国际公认的优质设备。4.1.2优秀的容错系统是系统的安全的可靠保证在服务器上：众所周知，联想万全服务器能提供较高的冗余性能，在后面我们将作进一步详细的介绍。联想万全系列服务器提供冗余电源、冗余风扇、热插硬盘，RAID卡能实现从RAID0到RAID5的磁盘冗余，从而保证数据和系统的安全可靠。4.1.3建立完善的安全管理机制是保证系统可靠运行的必要条件性能优异的设备和科学合理的设计，使系统具备了高可靠性运行的必要条件，但要实现系统真正安全、可靠、高效的运行，建立完善的管理体制是至关重要的。特别是对于系统数据的安全性方面，管理显得尤为重要。4.1.4控制室电气设备保护与接地主要措施防雷接地直流接地保护接地屏蔽与防静电接地4.2 数据的安全性4.2.1防止因硬件故障造成的数据破坏我们通过采用优质、高性能的设备和采用切实可行的系统容错技术可以完全保证因硬件故障造成的数据破坏。4.2.2保证数据不被窃取和破坏建立相应的安全管理机制和在用户中树立安全意识，防止泄密事件发生，以保证数据不被窃取。4.2.3防止病毒破坏一方面，要求网上的用户不要随意拷贝外来磁盘和下载网上文件，不要随意使用盗版光盘，防止病毒进入网络，另一方面使用杀毒软件对工作站进行病毒清理，在网上安装防病毒软件，也是一种防止网上病毒侵蚀的有效途径。4.2.4防止人为破坏和“黑客”攻击采用INTERNET防火墙技术，在和INTERNET连接的通道上设立防火墙，屏蔽本系统的IP地址，对出入的数据包进行过滤，防止“黑客”通过INTERNET攻击本系统。4.2.5防火墙由于局域网建立了与INTERNET的通道，INTRANET需对外开放，在方案设计中为今后防火墙的建设提供了准备。5.网络软件安装5.1服务器校园网中的服务器主有数据库服务器和代理服务器，数据服务器与代理服务器主要是面向校园网内部用户的服务，对来自Internet的用户服务也很多，主要是对校园网内部用户进行Internet代理服务。目前，绝大多数校园网都要求内部服务用户通过代理访问Internet，这样内部用户就不能直接访问Internet，同时代理服务器保存着内部用户访问Internet的日志，以作为记费的依据。由于用户数量非常大，也非常集口中，所以在选型代理服务器时，主要考虑的是要有较大的容量、较高的处理速度和较高的稳定性，一般来说都选用大型服务器作为代理服务器。5.2 设备选型5.2.1 服务器端选择微软的服务器端集成软件BackOffice、BackOffice包括WindowsNT、IIS、FrontPage、SQLServer、Exchange Server、Systems Management Server、Proxy Server以及一个统的客户/服务器软件安装程序。其中WINDOWNT作为网络的基础,提供文件和打印机共享,通信Internet连接和应用程序服务:IIS提供WWW和FTP服务;FrontPage提供网页制作工具和Web管理;Indexserver提供Email.时间规划和集成的群件性能;SNAServer提供主机数据和应用的连接能力;SystemsManagement集中地管理这个分布式的环境;ProxyServer提供防火墙功能,有效地将校园网与公共Internet分离,并有效地提供客户访问Internet的通路。5.2.2 客户端选用IE5.0以上,它提供了组用户访问Web,所有本地文件和校园网络上所有文件的集成方法。5.3网络的体系结构网络通常按层或级的方式来组织，每一层都建立在它的下层之上。不同的网络，层的名字、数量、内容和功能都不尽相同。但是每一层的目的都是向它的上一层提供服务，这一点是相同的。层和协议的集合被称为网络体系结构。作为具体的网络体系结构，当前重要的和使用广泛的网络体结构有OSI体系结构和TCP/IP体系结构。OSI是开放系统互连基本参考模型OSI/RM（OpenSystemInterconnectionReferenceModel）缩写，它被分成7层，这7个层次分别定义了不同的功能。几乎所有的网络都是基于这种体系结构的模型进行改进并定义的，这些层次从上到下分别是应用层、表示层、会话层、运输层、网络层，数据链路层和物理层，其中物理层是位于体系结构的最低层，它定义了OSI网络中的物理特性和电气特性。TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol,传输控制协议和互连网协议）缩写，TCP/IP体系结构是当前应用于Internet网络中的体系结构，它是由OSI结构演变来的，它没有表示层，只有应用层、运输层，网际层和网络接口层。5.4 网络协议网络协议是通信双方共同遵守的约定和规范，网络设备必须安装或设置各种网络协议之后才能完成数据的传输和发送。5.4.1 TCP/IP协议TCP/IP协议是目前在网络中应用得最广泛的协议，ICP/IP实际上是一个关于Internet的标准，并随着的Internet广泛应用而风靡全球，它也成为局域网的首选协议。TCP/IP是一种分层协议，它共被分为个4层次，大约包含近期100个非专有协议，通过这些协议，可以高效和可靠地实现计算机系统之间的互连。TCP/IP协议中的核心协议有TCP（传输控制协议）、UDP（用户数据报协议）和IP（因特网协议）TCP协议可以在网络用户启动的软件应用进程之间建立通信会话，并实现数据流量控制和错误检测，这样就可以在不可靠的网络上提供可靠的端到端数据传输。UDP协议是一种无连接的协议，它在传输数据之前不建立连接，也不提供良好的可靠性和差错检查，只仅仅依赖于校验来保证可靠性。UDP不进行流量控制，没有序列或者确认，因此它处理和传输数据的速度快，还被用来传输关键的网络状态消息。IP协议的基本功能是提供数据传输、数据包编址、数据包路由，分段等。通过IP编址约定，可以成功地将数据通过路由传输到正确的网络或者子网。每个网络站点具有一个32位的IP地址，它和48位MAC地址一起协作，完成网络通信，IP协议也是一种无连接的协议。5.4.2 超文本传输协议(HTTP)HTTP(HyperTextTransferProtocol),超文本传输协议)是WWW浏览器和WWW服务器之间的应用层协议，是用于分布式协作超文本信息系统的、通用的、面向对象的协议，HTTP协议还是基于TCP/IP协议之上的应用层协。5.4.3 文件传输协议(FTP)FTP(FileTransferProtocol,文件传输协议)是由支持Internet文件传输的各种规则所组成的集合。这些规则能使网络用户把文件从一个主机拷贝到另一个主机上，FTP是采客户/服务器方式服务的。5.4.4远程登录协议（Telnet）远程登录协议的目的是提供一个全面的、双向的、面向8个比特字节的通信工具，其主要目标是提供终端设备与面向进程接口的标准方法，Telnet是应用层的协议，采用客户/服务器模式工作的，Telnet不仅允许用户登录到远端主机上，还允许用执行远端主机的命令，这样用户就能以极小的网络资源代价完成大