第二章_局域网组网基础

第二章局域网组网概述,曹爱杨,本章内容简介,项目设计过程及内容项目的实施过程局域网技术体系,2.1局域网项目设计,网络总体规划及设计应主要解决以下几个问题：为什么要建设计算机网络即建设计算机网络的目的，比如为了实现企业的现代化管理、现代化教育、现代化信息服务等。计算机网络可以解决那些问题即建设计算机网络的目标：比如搭建一个管理平台，与Internet相连等建设什么样的计算机网络即计算机网络设计,2.1.1局域网需求分析,包括网络硬件环境和软件环境的需求一、需求调查二、需求分析三、编制需求说明书,需求调查,1、用户调查了解用户的工作流程、工作环境、对网络具体化的需求：比如连接Internet需求、网速需求、安全性需求等2、应用调查不同的行业有不同的应用。了解用户建设局域网的主要目标和目的3、地理布局调查确定网络规模、拓扑结构、综合布线的要求，尤其是了解用户的地理布局、单位的建筑布局。,需求分析,在取得第一手直观资料后，进行详细的网络需求分析费用分析综合布线需求分析网络可用性/可靠性分析网络安全需求分析,编制需求说明书,需求说明书应说明以下几方面内容网络建设目的网络建设目标楼宇颁、楼宇结构和信息点分布用户设备类型通信类型网络安全和网络管理经费预算,2.1.2局域网的设计原则,实用性与先进性原则可靠性与稳定性原则灵活性与可扩展性原则开放性与互连性原则经济性与投资保护原则可管理性原则,2.1.3某外贸服装企业的网络设计,需求分析：1、该企业属于中小型外贸服装企业，员工需要与外企沟通、需要跟踪整个生产流程、需要与供应商进行沟通、需要在网络上发布自己的产品等2、公司内有部门：经理办公室、财务室、报价与成本分析、业务部、生产车间3、对网络的需求：1、要求多数计算机能连接上Internet，并受到经理办公室的控制2、要求有两个物理上独立的网络，一个能连接上Internet，一个不能。3、要求个人只能使用分配给自己的计算机等,网络拓扑图,设备及其它内容的设计,1、服务器与客户机的选择2、接入Internet方式：ADSL3、安装的服务：活动目录、打印服务,2.2局域网组网步骤,规划出建设网络的步骤（实施）搭建物理平台网络拓扑结构的确定布线图的设计及综合布线将计算机通过网络连接设备接入网络构建网络软件平台网络操作系统的选择服务器等软件平台的建立IP地址的确定用户接入网络网络安全、网络管理,2.2.1构建网络物理平台,一、网络拓扑结构的确定是最为关键的一步。因为优良的拓扑结构是网络稳定和可靠运行的基础现在常用的有星型、环型、总线型和网状等几种。使用最广泛的是星型，因为其具有灵活性和经济性的优点。一般来说，确定拓扑结构时需要明确以下指标：网络的接入点（访问网络入口）的数量接入点的分布位置网络连接的转接点分布位置网络设备点位置网络中各种连接的距离参数其它结构化综合布线系统中的基本指标,14,2网络拓扑结构图的绘制,人们习惯用图来表述网络的物理布局或逻辑关系。根据应用需求的不同，网络拓扑结构图表达的内容及详略程度各有不同。网络拓扑结构图一般有3类：网络施工图、物理结构图和逻辑结构图。网络施工图网络施工图是网络工程布线和网络机房设备安装、施工的重要依据。网络施工图一般依据建筑平面图或立面图按比例绘制。绘制一个企业的网络施工图时一般以建筑平面图或建筑立面图作为底图绘制。有了网络施工图，就能够准确计算材料用量，如线、管材长度、信息模块个数、双绞线和光纤长度等。网络施工图中应标注信息模块和关键网络设备（如机柜、交换机、UPS）的安装位置。,15,网络物理结构图,网络物理结构图是网络施工和设备连接的依据。网络物理结构图能够表达网络物理设备、网段、子网及其相互连接关系，如网络设备、服务器、计算机等设备的种类、具体规格型号、分布位置（地理位置），连接路线类型、带宽、距离等。还有一类网络物理结构图用于管理员规划与管理。在这种拓扑结构图中要标明网络IP地址划分、子网分布、重要设备的IP地址、服务器的IP地址、主要的网络应用、网络服务等信息。这类拓扑图是网络管理的基础。网络物理结构图一般不在建筑平面图上进行绘制。绘制网络物理结构图应注意图例的使用要有一定规范。表8-1罗列了在绘制网络物理结构图时常用的一些图例。物理拓扑结构图中，网络设备之间连接的带宽使用不同粗细的线条来区别。已有的网络布线使用实线表示，拟建网络布线一般用虚线表示。,16,网络物理结构图常用图例,17,网络逻辑结构图,网络逻辑结构图用于表达网络基本原理、网络类型、网络干线的连接方式，关键网络设备、与外部网络的接入方式等信息。网络逻辑结构图常用于网络规划或网络基本情况的介绍。网络逻辑结构图在绘制时应略去次要信息，集中表达基本原理和逻辑关系，图中可根据需要标明最重要的设备，但一般不详细标明网络设备规格型号与布线情况。根据表达内容的不同和使用者的不同，逻辑结构图的绘制有很大的随意性，没有统一的标准。绘制网络逻辑结构图所使用的图例可以参考网络物理结构图,18,网络逻辑结构图常用图例绘图工具常使用MicrosoftVisio,2.2.1.2布线图的设计,综合布线系统应是开放式星型拓扑结构，应能支持电话、数据、图文、图像等多媒体业务的需要。可按以下六个部分进行划分：园区主干子系统楼宇主干子系统水平子系统工作区设备间管理间,CD：园区配线架BD：楼宇配线架FD：楼层配线架TP：转接点TO：信息插座,2.2.1.3施工并将计算机接入网络,使用布线材料并接入网络：传输介质：光纤、双绞线互联设备：集线器、交换机、路由器,2.2.2构建网络的软件平台,1、网络操作系统的选择：UNIX、Linux、Windows2000Server、WindowsServer2003安全性和可靠性可操作性可集成性可扩展性应用和开发支持原则,2.2.2构建网络的软件平台,2、用户服务器的建立：创建服务器的目录，是为了网络应用和网络共享，最终目的是使用网络上的资源，用户服务器的建立是为了更安全的管理这些资源，使得被授权的用户才可以访问被授权的资源1、创建用户服务器：包含了用户的帐户、密码、计算机等信息构成的数据库2、创建用户：3、用户接入网络,3.文件服务器的建立,文件服务器的使用：是最基本，也是最常用的服务之一。在创建过程中，最主要的是面临文件系统的选择：基本磁盘、动态磁盘(各种卷：跨区卷、Raid-5卷等)1、规划文件管理结构：各文件夹存放位置，访问权限2、实现文件管理结构：创建文件夹，进行文件夹权限的分配。,3.磁盘阵列方式分类通过磁盘阵列所能达到的存储容量，可以达到数十G到数千G不等。最常用的磁盘阵列技术有RAID0、RAID1、RAID5。最好选用生产厂家、规格型号、容量相同的硬盘作磁盘阵列。（1）RAID0以RAID0方式作磁盘阵列后的总容量为各磁盘（232块）容量之和，数据存储时分布在各个磁盘上，没有数据冗余和容错能力。RAID0的读写速度在所有RAID方式中最快，但如果其中一块硬盘损坏，所有数据都会丢失。RAID0中数据写入后的分布，如图4-1所示。,图4-1不同磁盘阵列方式数据存储的分布（2）RAID1RAID1（磁盘镜像），需要2块硬盘，一块作为主磁盘，另一块作为镜像磁盘。使用RAID1的方式作磁盘阵列后，总容量为单块硬盘的容量。写入主磁盘的数据也将同步写入镜像磁盘，如图4-1，有50的数据冗余。如果有一块磁盘损坏，另一块磁盘能正常工作且无数据丢失，在更换损坏的磁盘并重建镜像后，镜像可以继续工作，数据也不会丢失。,（3）RAID5RAID5（带奇偶校验的带区集），支持332块硬盘作阵列，存储数据时使用奇偶校验来检查错误，并将奇偶校验信息分布到阵列中的各个磁盘中，如图4-1。使用RAID5，磁盘阵列中的硬盘越多，整个阵列的读写速度越快，且当有一块硬盘损坏时，数据不会丢失。,实现管理员需求,是为了方便系统管理，减轻管理员的负担磁盘配额管理：应该从最小配额开始取得文件的所有权：当某个用户将访问权限设为仅仅自己，这时管理员无法访问，但可以取得权限权限的继承,2.3局域网技术体系,交换技术：数据的转发称为交换：在交换网络中，交换机提供给每个用户专用的信息通道。交换机是整个网络的关键设备：所采用的交换方式有：存储转发、直通、无碎片转发,（1）交换机常用的交换方式交换机常用的交换方式有先存储后转发、直通和无碎片直通这三种。先存储后转发方式是指交换机在接收到数据帧时，首先存储在一个缓冲区中，然后进行过滤（滤掉不健全和有冲突的帧）和差错校验处理，最后再将数据按目的地址发送到指定的端口。,直通方式是指交换机只对接收到的数据帧的目的地址信息进行检查，然后立刻按指定的地址转发出去，但不做差错和过滤处理。无碎片直通方式“碎片”是指当信息发送突然发生冲突时，因为双方立即停止发送数据帧而在网络中产生残缺不全的帧。碎片是无用的信息，必须将其滤除。无碎片直通方式先存储接收到的数据帧的部分字节（前64个字节），然后进行差错检验。如果有错，立即滤除，并要求对方重发此帧，否则认为该帧健全，并马上转发出去。,在以上三种交换方式中，存储转发方式具有最高的交换质量，但速率最慢；直通方式是三种交换方式中最快的一种，但因对任何帧都不做过滤处理，所以误码率较高；无碎片方式是前两种方式的折衷。目前多数交换机的工作方式为存储转发。,3.级联与堆叠采用双绞线或光纤将两台或多台交换机、集线器连接在一起，以扩大网络规模，这种方式称为级联。由于集线器所有端口共享一个带宽，因此，随着集线器级联个数的增加，网络传输速率会急剧降低。通过专用的堆叠线将两台或多台交换机、集线器连接起来，称为堆叠。堆叠在一起的若干交换机中有一台是主交换机，其余的是堆叠交换机。堆叠在一起的几台交换机共享同一个背板带宽，而堆叠后的集线器在逻辑上被视作为一个单一的集线器。集线器堆叠如图1-4；交换机堆叠如图1-6。,38,1.2.2集线器与交换机的选择1.集线器的选择多数情况下，选择集线器可以从速率、能否满足扩展需求、外形尺寸、品牌和价格四个方面考虑。,39,（1）传输速率如果上联设备允许100M，你自然购买100M集线器。一般情况下，传输量较小时，使用10M集线器就足够了。若要传输大量的声音、图像等多媒体数据时宜采用10/100M自适应集线器。（2）满足扩展需求集线器应当预留一定的端口数，以备计算机数量增加、个别端口损坏时使用。,40,（3）外形尺寸如果网络构架非常简单，如家庭、一个或两个相邻办公室，就没有必要考虑集线器的外形尺寸。否则就要考虑集线器的外形尺寸是否符合19英寸工业标准，以便安装在机柜中。（4）品牌和价格不同的品牌其价格差别很大。如果不需要集线器提供网络管理功能，所谓“低端产品”也是不错的选择。,41,2.交换机的选择（1）从性能上选择交换方式：目前还是应当选择存储转发方式的产品。是否能够自适应：应选用10/100M速率自适应、全双工半双工模式自适应的产品。是否提供虚拟局域网（VLAN）管理功能：虚拟局域网技术可以通过交换机对网络进行分段管理。,42,端口类型和扩展模块：多类型端口支持是指一个交换机支持多种类型、多种速率的端口连接。如双绞线端口、单模光纤端口、多模光纤端口。常见的有10Base-T、100Base-TX、100Base-FX、1000Base-T、1000BaseSX、1000BaseLX。具有扩展槽的交换机必要时可以选配扩展模块，以根据网络需要灵活配置。提供完善的LED指示灯显示，便于网络监测和故障排除。,43,（2）从价格、品牌上选择市场上的交换机有一种“美高台低”的说法，美国产品凭借技术优势把持着高端交换机的市场，并不断制订出新的标准，其名牌有Cisco、3COM、凯创、Bay、Intel等；而我国台湾省的D-Link占据着低端交换机的主要市场份额。近年，神州数码、实达等也相继推出局域网交换机产品，但品种单一。高端产品功能齐全，价格昂贵；低端产品功能单一，价格便宜。,44,（3）结合具体情况，从实际需求出发根据性能的不同，交换机通常划分为工作组交换机、主干交换机和企业级交换机3个档次。应结合实际和需求选择相应交换机。,45,1.2.3集线器与交换机的管理交换机与集线器的管理是网络管理的重要组成部分。网络管理员往往通过交换机或集线器的LED指示灯来判断网络运行情况。（1）10/100Mbps端口的指示灯亮并呈桔黄色，说明连接速率为100Mbps；如果是绿色，说明连接速率是10Mbps；如果指示灯不亮，说明相应的端口未接通；指示灯闪烁表明有数据通信。,46,（2）FullDuplex端口的LED指示灯亮，则说明处于全双工工作状态模式；LED指示灯不亮则说明处于半双工工作状态模式。（3）网络利用率指示灯，用来反应网络的利用率，即网络的拥挤状况。网络利用率一般不大于35%，如果超过35%说明该网络十分拥挤，传输速率会急速下降。,47,此外，交换机和集线器的端口数量应保留10%左右的冗余，以确保在增加少量计算机时不必重新购置设备，或者因某个端口损坏时仍能继续正常运行和使用。级联端口和普通端口的区别是由它们自身的工作原理所决定的。一般情况下，级联端口优先于普通端口，而且在速率、工效等方面比普通端口要高一些。,48,1.2.4局域网组网选择集线器还是交换机随着网络技术的迅猛发展，交换机在网络中起着越来越重要的作用。（1）局域网交换机将逐渐取代集线器。目前，10/100M自适应交换机是国际市场上流行的网络设备。它不仅能提高网络的整体速度，同时还能够与原有网络中的10M设备兼容，使旧的10M以太网设备无缝集成到快速以太网中。10/100M网卡的迅速普及，使快速以太网的技术应用到了普通工作组网络中，如家庭网络、小型办公网、网吧，成为组建及升级网络时的理想选择。据有关部门统计，10/100M交换机的销量在1999年就已经突破4700万端口。同时，随着交换机价格的不断下降，相同端口数和相同速度的交换机其价格与集线器之间的差距已逐渐减小。,49,（2）千兆交换机作为网络干线连接设备。千兆以太网技术的迅速成熟和市场化，使其成为企事业机构骨干网的理想选择。千兆以太网不仅适应了网络不断扩展的带宽需要，同时它也能平滑地与用户原有的以太网、快速以太网设备相结合。据有关部门的市场统计，千兆以太网的交换机市场在1998年就已经突破22万端口，在1999年便迅速增长到80万端口。（3）“交换到桌面”成为组建局域网的主流。交换机逐渐取代集线器，集线器即将退出历史舞台也是发展的必然趋势。,50,1.2.6案例分析与故障解决1.用集线器组建一个2030台计算机的小型网吧由于该网吧只容纳2030台计算机，规模较小，所以，完全可以用D-Link公司的两台10/00Mbps集线器（一台24口、一台12口）来链接所有的计算机，即使通过集线器级联的方式连接所有的计算机，也能保证足够的速率。,51,2.组建一个容纳80台左右计算机的中型网吧该网吧规模较大，容纳计算机有80台以上，也就是说至少需要4台网络设备。仅仅使用集线器就不合理，必须使用交换机。,52,解决方案：一种方案是采用5台交换机，其中4台为24口，连接方法与图1-7类似；另一方案是采用一台8口100兆交换机加4台24口集线器。前一种方式资金投入会多一些，但是全交换网络整体效率要高一些；第二种方式较节约资金，结构较合理的交换/共享混合式网络往往能够取得最优的性能/价格比。如果同样数目端口的100兆交换机与100兆集线器价格差别较大，建议使用第二种方案。目前低端交换机与集线器的生产成本已经十分接近，二者的价格差别从早期的十几倍、几倍逐步缩小，现在已经相差无几了。集线器将会被逐渐淘汰。,图1-7一个中型网吧的建设方案,53,实施方案二的理由：第一，通过交换机将整个网络的广播域划分得较小，仅限于集线器各端口之间，减少了碰撞发生的可能性，提高了网络传输速率；第二，服务器以及经常被访问的计算机直接与交换机连接，各网段的计算机访问这些直接与交换机连接的设备时，碰撞的机率将大大减少。,路由技术,路由技术：工作在网络层，实现路由选择。核心技术是路由协议：RIP路由信息协议（根据跳来选择路由）无链路状态及链路质量的区别OSPF开放式最短路由协议（根据路由表来选择）使用广播协议将链路状态和链路质量发送到相邻路由器,2