局域网技术与综合布线.doc

局域网技术与综合布线一、局域网基础1、局域网参考模型1980年，电器和电子工程师协会（IEEE）成立了802委员会，制定了一系列局域网标准，称为IEEE 802标准 局域网体系结构分为：物理层、媒体访问控制子层（MAC）、逻辑链路控制子层（LLC）。MAC和LLC和起来就是OSI中的数据链路层。IEEE 802委员会制定了近20个标准。 如图3-1 IEEE 802标准 2、局域网拓扑结构 分为3种：总线、星型、环形。总线型拓扑结构：连接端用户的物理媒体由所有设备共享。关键问题就是保证端用户使用媒体发送数据是不能出现冲突。采用载波侦听多路访问（CSMA/CD）特点：费用低、端用户入网灵活、扩展容易、但一次只能一个端用户发送数据星型拓扑结构：存在中心点，每个节点通过点对点的方式与中心节点相连。任何两点通信都需要经过中央节点。特点：便于集中控制，易于维护，但对于中心节点的依赖过高，因此该节点的可靠性决定网络的可靠性。 环型拓扑结构：每个端用户都与相邻两个端用户连接，且将所有端用户联成环型。消除了星型结构对中心系统的依赖性。但是也需要解决介质访问控制方法的问题。 3、介质访问控制方法常用的介质访问控制方法三种：载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）、令牌环访问控制方法（Token Ring）、令牌总线访问控制方法（Token Bus）载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）：主要用于总线型拓扑结构，是IEEE 802.3的主要内容。载波侦听多路访问：分为两种，持续的载波侦听、非持续的载波侦听。冲突检测：侦听信道空闲，则发送数据。但是会出现冲突，检测到冲突后，停止发送，并同时发送一个Jam（强化冲突）信号，确保网络上所有的站点都知道已经产生冲突。接收规则：首先，判断桢长度，因为802.3对桢长度有规定，小于最小长度，则认为是废弃桢；其次，进行地址匹配，判断是否接收；再次，进行CRC校验，随后检查LLC数据长度是否正确；最后，数据接收成功。适合轻负载的情况。令牌环访问控制方法（Token Ring）：特点是只有一条环路，信息单向沿环流动，无路径选择的问题。启用了一个特定比特串，称为令牌。控制过程：令牌沿环传送，某站要发送数据必须等待，直至令牌传递到自己这一站，捕获令牌，获得发送数据的权限，发送令牌+数据桢，发送成功后，环行一周回到起点，销毁该桢，并释放一个新令牌。适合负载重的情况。令牌总线访问控制方法（Token Bus）：1976年，美国Data Point公司研制成功的ARCnet，在物理总线结构中实现令牌传递控制方法实现一个逻辑的环路，是目前的主流介质访问控制方法。将总线上的工作站置于一个顺序序列内，利用一个网络节点标示寄存器NID，存放该站点的下一站地址，以此来形成逻辑环路。4、无线局域网简介无线数据网包括：无线个人网、无线局域网、无线城域网、无线广域网。无线个人网（WPAN）：典型距离覆盖几米（人称“最后几米”的通信需求），主要技术蓝牙（Bluetooth）。起源于1994年，标准802.15。无线局域网（WLAN人称“最后几米”的通信需求）：1997年，IEEE推出802.11标准，开启WLAN先河，后得到许多半导体厂商的支持，成立了无线保真联盟（Wi-Fi）。无线城域网（WMAN）：有效覆盖区2-10km，主要技术标准802.16无线广域网（WWAN）：IEEE的802.20和3G蜂窝移动通信系统构成WWAN的标准。3G标准：WCDMA（欧洲、日本）、CDMA2000（美国）、TD-SCDMA（中国）。扩频技术：无线局域网采用电磁波作为载体传送数据信息，对电磁波的使用有两种：窄带和扩频（SST，又分为跳频和直接序列）。无线局域网拓扑结构：对等网（近距离，4-8个用户）和结构化网。无线局域网的工作过程：扫频、关联、重关联、漫游无线局域网的访问控制方法：CSMA/CA（载波侦听多路访问/冲突避免）二、以太网1、概述以太网（Ethernet），1972年由施乐公司开创。10M以太：10Base 5（同轴电缆，粗缆，遵循5-4-3规则，50欧、最大网络跨距2500m）;10Base 2（同轴电缆，细缆，遵循5-4-3规则，50欧、最大网络跨距925m） ;10Base T（非屏蔽双绞线，遵循5-4-3规则，100欧、最大网络跨距500m） ;10Base F（多模光纤，遵循5-4-3规则，每电缆段不超过2000m，但是受CSMA/CD影响，最大网络跨距4000m）。100M以太：1995，802.3u标准100Base-T4：3类UTP，4对双绞线，不采用曼彻斯特编码，而是三元信，即8B6T（8比特影射为6个三进制位）100Base-TX：5类UTP，2对双绞线，不采用曼彻斯特编码，而是4B/5B编码。100Base-FX：光纤千兆以太网：1997，802.3z标准1000Base LX：长波激光为信号源，支持单模和多模光纤，采用8B/10B编码。1000Base SX：短波激光为信号源，只支持多模光纤，采用8B/10B编码。1000Base CX：屏蔽铜缆为介质，采用8B/10B编码。1000Base T：5类UTP，不支持8B/10B编码。2、以太网技术基础结构如图： 其中SFD是一个10101011二进制序列。表示一个帧的开始，因此实际帧的长度为641518字节。以太网跨距：是指系统中任意两个站点间的最大距离范围。碰撞槽时间：Slot time=2S/0.7C+2tPHY公共总线媒体长度为S，帧在媒体上的传播速度为0.7C（光速），网络的传输率为R（bps）， 帧长为L（bps），tPHY为某站的物理层时延； Slot time=Lmin/R（Lmin最小帧长度，R是传输速率）系统跨距S=0.35C（Lmin/R - 2tPHY - 2Ntr），中继器延时tr 交换型以太网用交换机取代Hub，如图示： 特点：1） 每一个端口可以连接一个站点，也可以连接一个网段。2） 系统的最大带宽可以达到端口带宽的n倍，n为端口数。3） 交换器连接多个网段，每个网段是独立的，被隔离的。4） 交换器隔离的网段数据信息不会随意广播到其他端口，因此具有一定的信息安全性。全双工以太网与半双工的区别：每个端口和交换机背板之间都有两条逻辑通路，这样，每一个端口就可以同时接收和发送桢，不受CSMA/CD的约束，无碰撞域的存在，理论上讲，可以使传输速度翻一番。 以太网交换机的部署 目前广泛使用的模式有：级联、堆叠。级联模式： 最直接的扩展模式，一般用双绞线或光纤，利用专门的级联口。如果没有可以用交叉线来级联，级联后，两台交换机是上下级关系。级联要遵循5-4-3规则，最多4层。 特点：1） 使用通用的以太网的端口进行层次间的互联，包括10M、100M、1000M、10G端口等；2） 级联模式是组建结构化网络的必然选择，长度限制不很严格，位置随意，利于综合布线；3） 是解决不同品牌交换机或交换机与集线器之间连接的有效手段。堆叠 通常用专门的堆叠卡插在交换机后，用专用的堆叠电缆连接，堆叠后这几台交换机相当于一台交换机。例如：2台24口的交换机堆叠后相当于一台48口的交换机。优点：1） 增加网络端口的同时，又增加了逻辑数据通道，扩充了网络带宽。不同堆叠单元的端口可以直接交换，进行快速转发，提高网络性能。2） 不受5-4-3规则约束；3） 提供简化的本地管理，将一组交换机当作一个对象管理。缺点：1） 各厂商之间不支持混合堆叠，同一组堆叠必须是同一品牌；2） 堆叠不支持即插即用，需要进行设置；3） 不存在拓扑管理，因此一般不进行分布式布置。常见堆叠：菊花链堆叠、矩阵堆叠菊花链堆叠，使用堆叠电缆将交换机以环路的形式组成一个堆叠组，提供了集中管理的扩展端口。矩阵堆叠，有一个独立的高速交换中心，堆叠电缆长度不超过2米，因此，所有的交换机局限在一个机架上。 三、交换机与路由器的基本配置1、交换机的基本配置设备连接：接好PC机与交换机（cisco Crystal 2950）的电缆，在未开机的情况下，把PC机的串口1与交换机的Console端口连接。如图所示： 配置COM端口参数如下：端口速率：9600bps数据位：8奇偶校验：无停止位：1数据流控制：无就可访问交换机；交换机启动配好超级终端仿真软件，打开交换机，显示启动信息。交换机配置模式：用户配置模式、特权配置模式、全局配置模式、局部配置模式用户连接到交换机后自动进入用户配置模式，switch在此状态下输入以下命令进入特权配置模式，switchenablepassword :switch#在特权配置模式下，输入以下命令进入全局配置模式，switchconfig terminalswitch(config)#switch(config)#hostname /设置交换机名称xueyuan1xueyuan1(config)#局部配置模式又分为端口配置模式和线路配置模式，在全局配置模式下，输入以下命令，switch(config)#interfacefastethernet 0/3switch(config-if)#speed 100 /设置0号模块第3个端口的速率为100Mswitch(config-if)#duplex full /设置端口为全双工switch(config-if)#end /退出switch#write /将配置保存起来线路配置模式switch(config)#line console 0switch(config-line)# ? /获取可以执行的所有命令的提示常见命令switch(config)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0 /配置ip地址switch(config)#ip default-gateway 192.168.130.1 /配置默认网关switch(config)#ip name-server 202.202.134.68 /配置域名服务器switch(config)#exit /退出全局模式switch#show mac-address-table /察看整个mac地址表2、配置和管理VLAN把物理上直接相连的网络从逻辑划分为一个个子网，每一个VLAN对应一个广播域，处于不同VLAN的主机不能进行通信，如果要通信需要引入第三层交换技术。VLAN的配置和管理涉及：VTP、VLAN中继和VLAN配置。虚拟局域网的实现：静态端口分配、动态虚拟网和多虚拟网端口配置。其中静态端口分配是最普遍的使用的方法。 实例：用交叉线将两台2950交换机A、B的fastethernet的0/24端口连接起来，作为两台交换机的Trunk线路。配置交换机为服务器模式switchenable /进入特权模式switch#config terminal /进入配置子模式switch(config)# hostname 2950A/设置交换机名称2950A(config)#end2950A#2950A#vlan database /进入vlan配置子模式2950A(vlan)#vtp ? /察看vtp相关命令2950A(vlan)#vtp server /设置该交换机为server模式2950A(vlan)#vtp domain vtpserver /设置域名2950A(vlan)#vtp pruning /启动修剪功能2950A(vlan)#exit /退出vlan配置模式2950A#show vtp status /显示vtp设置信息同上，将2950B设置为客户模式，仿照以上自己完成。配置VLAN的Trunk口switchenable /进入特权模式switch#configswitch(config)#interface f0/24 /进入端口24配置模式switch(config-if)#switchport mode trunk /设置当前端口为trunkswitch(config-if)#switchport trunk allowed vlan all /设置允许从该端口交换数据的vlanswitch(config-if)#exitswitch(config)# exitswitch#创建VLAN2950A#vlan database2950A(vlan)#vlan 2 /创建一个VLAN2VLAN 2 added：NAME：VLAN0002 /系统自动命名2950A(vlan)#vlan 3 name vlan3 /创建一个VLAN，自己命名为vlan3VLAN 3 added：NAME：vlan32950A(vlan)#exit将端口加入到某一个VLAN中现在可以设置将哪一个端口归属于某一个VLAN。switch#config terminal /进入配置子模式switch(config)#interface f0/9 /进入端口8配置模式switch(config-if)#switchport mode access /设置当前端口为静态vlan访问模式switch(config-if)#switchport access vlan 2 /把端口8分配给vlan 2switch(config-if)#exitswitch(config)#根据上面命令范例，将其它端口，例如10加入vlan 2，自己完成。3、路由器计算机网络中，主机分布在不同的局域网中，需要一种设备将不同的局域网连接起来，以使这些主机能进行通信。路由器就是这种设备。 路由器的功能网络互联、网络隔离、流量控制网络互联：地址映射：完成IP地址与MAC地址之间的转换，完成同一网段内数据的传输。路由选择：每个路由器都有一个路由表，路由表根据数据包的目的IP地址判断该数据包应该送往下一个路由器地址。路由表分为静态、动态协议转换：路由器可以连接不同结构的局域网，就要求路由器能进行协议的转换。网络隔离：能够隔离各局域网之间不需要传输的数据，因此能够隔离局域网的广播风暴，使其控制在局域网内部，同时也能保证网络安全。流量控制：可以运用相应的路由算法来均衡网络负载，从而有效控制拥塞。路由表静态路由表：由系统管理员事先设置好的固定的路由表称为静态。动态路由表：根据网络系统的运行情况自动生成的路由表。路由选择协议静态路由协议（5台以下路由器）、动态路由协议。其中，动态路由协议又分为，距离矢量路由协议，如RIP协议；链路状态路由协议，如OSPF、IS-IS协议。4、路由器配置基本配置路由器配置分为：普通用户模式、特权模式、配置模式。配置路由器的连接方式，利用专用的配置线缆将路由器的Consol口与计算机的串口（RS232）相连。 静态路由的配置网络结构比较简单，到达某一网络的路径唯一的情况下采用静态路由。 图3-20 组网图静态路由配置的一般格式是：ip route 目的网络号 目的网络号的netmask 下一跳的地址# 配置路由器Router A的静态路由RouterA ip route-static 1.1.4.0 255.255.255.0 1.1.6.2RouterA ip route-static 1.1.5.0 255.255.255.0 1.1.2.2# 配置路由器Router B的静态路由RouterB ip route-static 1.1.5.0 255.255.255.0 1.1.3.1RouterB ip route-static 1.1.1.0 255.255.255.0 1.1.6.1# 配置路由器Router C的静态路由RouterC ip route-static 1.1.1.0 255.255.255.0 1.1.2.1RouterC ip route-static 1.1.4.0 255.255.255.0 1.1.3.2配置RIP路由协议例如：路由器A与B，路由器A与C分别通过串口相连（都位于一个非广播网络中），若路由器A（192.1.1.1）只想把路由更新信息发送到相邻路由器B（ 192.1.1.2）而不发给路由器C的话，就必须配置定点传送。组网图： 配置步骤配置路由器Router A# 配置RIPRouterA ripRouterA-rip network 192.1.1.0# 配置路由器A定点发送邻居为路由器B RouterA-rip peer 192.1.1.2# 配置串口Serial 0RouterA-rip interface serial 0RouterA-Serial0 ip address 192.1.1.1 255.255.255.0配置OSPF路由协议例如：路由器A的E0与路由器B的E0位于OSPF区域0内。路由器A的S0与路由器B的S0位于区域1内。组网图： 配置步骤(1) 配置路由器Router ARouterA router id 1.1.1.1RouterA ospf enableRouterA-ospf interface ethernet 0RouterA-Ethernet0 ip address 192.1.1.1 255.255.255.0RouterA-Ethernet0 ospf enable area 0RouterA-Ethernet0 interface serial 0RouterA-Serial0 ip address 193.1.1.1 255.255.255.0RouterA-Serial0 ospf enable area 1(2) 配置路由器Router BRouterB router id 2.2.2.2RouterB ospf enable RouterB interface ethernet 0RouterB-Ethernet0 ip address 192.1.1.2 255.255.255.0RouterB-Ethernet0 ospf enable area 0(3) 配置路由器Router CRouterC router id 3.3.3.3RouterC ospf enable RouterC-ospf interface serial 0RouterC-Serial0 ip address 193.1.1.2 255.255.255.0RouterC-Serial0 ospf enable area 1四、综合布线1、综合布线系统综合布线系统（PDS），又称结构化综合布线系统（SCS）。我国原邮电部于1997年9月发布的YDT 926.1-1997通信行业标准大楼通信综合布线系统第一部分：总规范中，对综合布线系统的定义为：“通信电缆、光缆、各种软电缆及有关连接硬件构成的通用布线系统，它能支持多种应用系统。即使用户尚未确定具体的应用系统，也可进行布线系统的设计和安装。综合布线系统中不包括应用的各种设备。”综合布线系统的特点兼容性、开放性、灵活性、可靠性、经济性、先进性。综合布线标准综合布线系统构成：如图示 2、综合布线系统设计按照一般划分,结构化布线系统包括六个子系统:工作区子系统、水平支干线子系统、管理子系统、垂直主干子系统、设备子系统和建筑群主干子系统。 1)建筑群主干子系统 提供外部建筑物与大楼内布线的连接点。EIA/TIA569标准规定了网络接口的物理规格,实现建筑群之间的连接。 2)设备子系统 EIA/TIA569标准规定了设备间的设备布线。它是布线系统最主要的管理区域,所有楼层的资料都由电缆或光纤电缆传送至此。通常,此系统安装在计算机系统、网络系统和程控机系统的主机房内。 3)垂直主干子系统 它连接通讯室、设备间和入口设备,包括主干电缆、中间交换和主交接、机械终端和用于主干到主干交换的接插线或插头。主干布线要采用星形拓扑结构,接地应符合EIA/TIA607规定的要求。 4)管理子系统 此部分放置电信布线系统设备,包括水平和主干布线系统的机械终端和1或交换。 5)水平支干线子系统 连接管理子系统至工作区,包括水平布线、信息插座、电缆终端及交换。指定的拓扑结构为星形拓扑。 水平布线可选择的介质有三种(100欧姆UTP电缆、150欧姆STP电缆及62.5/125微米光缆),最远的延伸距离为90米,除了90米水平电缆外,工作区与管理子系统的接插线和跨接线电缆的总长可达10米。 6)工作区子系统 工作区由信息插座延伸至站设备。工作区布线要求相对简单,这样就容易移动、添加和变更设备。 4.介质及连接硬件的性能规格 在结构化布线系统中,布线硬件主要包括:配线架、传输介质、通信插座、插座板、线槽和管道等。 1)介质 主要有双绞线和光纤,在我国主要采用无屏蔽双绞线与光缆混合使用的方法。光纤主要用于高质量信息传输及主干连接,按信号传送方式可分为多模光纤和单模光纤两种,线径为62.5/125微米。在水平连接上主要使用多模光纤,在垂直主干上主要使用单模光纤。现在,使用100欧姆无屏蔽双绞线已成为一种共识,它分为3类、4类和5类三种。 2)接头及插座 在每个工作区至少应有两个信息插座,一个用于语音,一个用于数据。插座的管脚组合为 :1&2、3&6、4&5、7&8。 3)屏蔽占非屏蔽系统的选择 我国基本上采用北美的结构化布线策略,即使用无屏蔽双绞线十光纤的混合布线方式。 (1)屏蔽的含义 屏蔽系统是为了保证在有干扰环境下系统的传输性能。抗干扰性能包括两个方面,即系统抵御外来电磁干扰的能力和系统本身向外插射电磁干扰的能力,对于后者,欧洲通过了电磁兼容性测试标准EMC规范。实现屏蔽的一般方法是在连接硬件外层包上金属屏蔽,层以滤除不必要的电磁波。现已有STP及SCTP两种不同结构的屏蔽线供选择。 (2)屏蔽系统的缺陷 A.接地问题 屏蔽系统的屏蔽层应该接地。在频率低于1MHz时,一点接地即可。当频率高于1MHz时,EMC认为最好在多个位置接地。通常的做法是在每隔波长十分之一的长度处接地,且接地线的长度应小于波长的十二分之一。如果接地不良(接地电阻过大、拦地电位不均衡等),会产生电势差,这样,将构成保证屏蔽系统性能的最大障碍和隐患。 B.系统整体性 屏蔽电缆不能决定系统的整体EMC性能。屏蔽系统的整体性取决于系统中最弱的元器伯。如跳接面板、连接器信息口、设备等。因此,若屏蔽线在安装过程中出现袭缝,则构成子屏蔽系统中最危险的环节。 C.屏幕子流的抗干扰性能 屏蔽系统的屏蔽层不能抵御频率较低的噪声,在低频时,屏蔽系统的噪音至少与非屏蔽系统一样。 而且,由于屏蔽式8芯模块插头无统一标准,无现场测试屏蔽有效程序的方法等原因,人们一般不采用屏蔽双绞线。四、布线测试 局域网的安装从电缆开始,电缆是整个网络系统的基础。对结构化布线系统的测试,实质上就是对线缆的测试。据统计,约有一半以上的网络故障与电缆有关,电缆本身的质量及电缆安装的质量都直接影响到网络能否健康地运行。而且,线缆一旦施工完毕,想要维护很困难。 现在,普遍采用5类无屏蔽双绞线完成结构化布线。用户当前的应用环境大多体现在10M网络基础上,因此,有必要对结构化布线系统的性能运行测试,以保证将来应用。 对于电缆的测试,一般遵循随装随测的原则。根据TSB67的定义,现场测试一般包括:接线图、链路长度、衰减和近端串扰(NEXT)等几部分。 1.接线图 这一测试验证链路的正确连接。它不