局域网组成实践——局域网的规划与设计

1、计算机班局域网组成实践项目2 局域网的规划与设计04.03.02.01.局域网的规划网络硬件设备和互联介质局域网的布线和施工如何组网目录局域网的规划01.01需求分析5选择设备4可行性研究与计划2方案设计7局域网的规划编写技术文档3投资预算41.网络的物理布局（位置、距离、环境等）2.用户设备的类型和配置（旧物利用）3.通信类型及通信负荷（数据、音频、视频、多媒体信号流量）4.网络应提供的服务（资源共享、办公自动化、远程控制、电子邮件）5.网络的安全性（不同的安全要求选择不同的网络类型、防火墙等）01局域网的规划需求分析5技术可行性经费可行性可行性研究与计划201局域网的规划传输通道、用户接口

2、、采用服务器与整个网络的管理和维护能力。增加网络后期选择设备的灵活性找出目前系统的局限条件和原因制定多个方案，择优取用软硬件设备投资安装投资运行和维护投资人员网络技能培训投资1. 实用性2. 先进性3. 开放性4. 可靠性5. 安全性6. 经济性7. 可扩充性01局域网的规划方案设计701局域网的规划选择设备41. 总线型网络：细缆、终端电阻器2. 星型网络：双绞线、集线器、交换机3. 大型网络：光纤、中继器、网桥、路由器、网关等4. 其它设备：插头、插座、电源、机柜、通风设备、消防设备01局域网的规划1. 网络硬件设备2. 软件3. 工程施工4. 安装调试5. 人员培训6. 网络运行7. 维

3、护等投资预算701局域网的规划1. 网络总体规划2. 可行性报告3. 用户需求4. 技术分析5. 网络基本体系结构和选型6. 网络建设达到的目的和费用预算7. 预期的建设日进程表编写技术文档7网络硬件设备和互联介质02.2网络硬件设备4网络传输介质4网络的硬件设备和互联设备2网卡5路由器4集线器2交换机7网络的硬件设备2网络的硬件设备网卡网卡的种类网卡（OSI物理层）网络接口卡简称网卡，又叫网络适配器。连接计算机和网络硬件的设备。 工作原理：整理计算机上要发往网线上的数据，并将数据分解成适当大小的数据包后向网络上发送。网卡传输速度分类10M网卡10/100M自适应网卡1000M网卡ISA接口网

4、卡PCI接口网卡PCMCIA总线网卡USB接口网卡总线类型分类FDDI接口网卡ATM接口网卡RJ-45接口网卡BNC接口网卡AUI接口网卡总线接口类型分类8位ISA网卡16位ISA网卡10M PCI网卡10/100MPCI自适应网卡PCI-X接口网卡笔记本服务器没有内置网卡的笔记本光纤光纤、双绞线T型头 10Base2同轴电缆粗同轴电缆2网络的硬件设备网卡网卡（OSI物理层）网络接口卡简称网卡，又叫网络适配器。连接计算机和网络硬件的设备。 工作原理：整理计算机上要发往网线上的数据，并将数据分解成适当大小的数据包后向网络上发送。 网络接口卡( N I C )是一种连接设备。它们能够使工作站、服务

5、器、打印机或其他节点通过网络介质接收并发送数据。网络接口卡常被称为网络适配器。因为它们只传输信号而不分析高层数据，它们属于O S I 模型的物理层。在有些情况下，网络接口卡也可以对承载的数据做基本的解释，而不只是简单地把信号传送给C P U 以让C P U 去解释。 网络接口卡的类型根据它所依赖的网络传输系统不同（如以太网与令牌环网）而不同，还与网络传输速率（如1 0 M b p s 与1 0 0 M b p s ）、连接器接口（如B N C 与RJ- 45 ）以及兼容的主板或设备的类型有关。2网络的硬件设备网卡网卡（OSI物理层）网络接口卡简称网卡，又叫网络适配器。连接计算机和网络硬件的设备

6、。 工作原理：整理计算机上要发往网线上的数据，并将数据分解成适当大小的数据包后向网络上发送。按接口方式分，网络接口卡有以下类型：1.ISA:2. MCA（微通道结构）：I B M 在1 9 8 7 年为个人计算机而开发的优化的3 2 位总线。后来被标准的E I S A 和P C I 总线代替。3.EISA（扩展的工业标准结构）：一种兼容以前的I S A 设备的3 2 位总线。4. PCI（外围部件互连）：一种3 2 位或6 4 位的总线结构，已经成为几乎所有新式个人计算机的网络接口卡所采用的总线结构。它比I SA 、MCA或EISA板卡更短，但它能更快传输数据。. 除了以上4中总线方式，还有一

7、下接口类型:5.PCMCIA: 也被称作个人计算机卡,可以为便携式电脑提供与任何类型的设备连接的功能,其中包括这种类型的网络接口卡。6.并口网络接口卡：很少用到2网络的硬件设备网卡网卡（OSI物理层）网络接口卡简称网卡，又叫网络适配器。连接计算机和网络硬件的设备。 工作原理：整理计算机上要发往网线上的数据，并将数据分解成适当大小的数据包后向网络上发送。7.打印机网络接口卡：通常都支持和处理O S I 模型的所有七层结构，可以执行打印服务器功能。见右图。8.无线网卡：无线网络接口卡采用天线来和基站收发器或其他无线网络接口卡交换信号。见右图。 网络接口卡的类型也因网络的传输模式（如以太网方式以太网

8、方式与令牌环方式令牌环方式）而异，并与它们使用的连接器类型有关，下面显示了以太网网络接口卡和令牌环网络接口卡实物图。2网络的硬件设备网卡网卡（OSI物理层）网络接口卡简称网卡，又叫网络适配器。连接计算机和网络硬件的设备。 工作原理：整理计算机上要发往网线上的数据，并将数据分解成适当大小的数据包后向网络上发送。USB接口网卡 2网络的硬件设备网卡网卡（OSI物理层）网络接口卡简称网卡，又叫网络适配器。连接计算机和网络硬件的设备。 工作原理：整理计算机上要发往网线上的数据，并将数据分解成适当大小的数据包后向网络上发送。10/100 Mb/s RJ45接口网卡2网络的硬件设备网卡网卡（OSI物理层）

9、网络接口卡简称网卡，又叫网络适配器。连接计算机和网络硬件的设备。 工作原理：整理计算机上要发往网线上的数据，并将数据分解成适当大小的数据包后向网络上发送。 无线网卡2网络的硬件设备中继器中继器（OSI物理层）功能：放大信号，对网络起延伸作用工作原理：（1）发送方计算机发送一个清晰的信号；（2）当信号到达中继器的时候，已经随着时间有所衰减了；（3）中继器再生出一个新的清晰的信号，和发送方计算机最早发出的信号保持一致，然后从另一个端口将这个清晰的信号发送出去。 中继器属于OSI模型中的物理层，因而没有必要解释它所传输的信号。例如，它们不能降低所传输的信号的质量，也不能提高传输的信号的质量，更不能纠

10、正错误信号。它们只是转发信号，但同时它们也转发了信号的噪声，从这个意义上讲，它们不是智能设备。 中继器不仅功能有限，而且作用范围也有限。一个中继器只包含有一个输入端口和一个输出端口，如下图 所示，所以它就只能接收和转发数据流。此外，中继器只适用于总线拓扑结构的网络（总线形网络）。使用中继器的好处是扩展网络的成本较低廉。 例如，假设你需要把位于学校体育馆的一台个人计算机连接上网络。最近的数据接口在200米开外。网络采用的是10Base2（Thinnet, 细同轴电缆）以太网，而这种网络的线缆的最大传输距离是185米。在这种情况下，利用一个中继器，最大传输距离就可以再增加185米，从而使得把体育馆

11、内的那台工作站连接到网络上是一点问题也没有。但要注意，仍然存在总的最大传输距离。因为整个网络传输距离不能超过1000米，所以扩展线缆的传输距离时，不能依次级连五个及五个以上的中继器。2网络的硬件设备集线器集线器（ OSI物理层和数据链路层）功能：分配带宽，将局域网内各自独立的计算机 连接在一起并能够互相通信 工作原理：对接收到的信号进行再生放大，以扩大网络的传输距离。集线器的种类集线器按尺寸分类机架式集线器桌面上集线器10Mb/s集线器10/100Mb/s自适应集线器按带宽分类哑集线器智能集线器堆叠式集线器级联式集线器按管理方式分类100Mb/s集线器按扩展方式分类传统集线器传输速度为10Mb

12、/s快速以太网集线器传输速度为100Mb/s （100Base-T网络）10/100M自适应集线器传输速度自适应：内部有两个网段：10M和100M，集线器根据连接速度将主机连接到不同网段上。2网络的硬件设备集线器功能：分配带宽，将局域网内各自独立的计算机 连接在一起并能够互相通信 集线器的基本功能是信息分发，它把从一 个端口接收的所有信号向所有端口分发出去 工作原理：对接收到的信号进行再生放大，以扩大网络的传输距离。集线器示例ABC从A到BABCWorkstationWorkstationWorkstationHub一些集线器在分发之前将弱信号重新生成，一些集线器整理信号的时序以提供所有端口间

13、的同步数据通信。它发送数据时都是没有针对性的，而是采用广播方式发送。也就是说当它要向某节点发送数据时，不是直接把数据发送到目的节点，而是把数据包发送到与集线器相连的所有节点以集线器为核心的网络的特点以集线器为核心的网络的特点 所有主机共享带宽所有主机共享带宽 无法限制冲突和广播无法限制冲突和广播 适用于小型网络适用于小型网络集线器（ OSI物理层和数据链路层）2网络的硬件设备集线器集线器（OSI物理层和数据链路层）功能：分配带宽，将局域网内各自独立的计算机 连接在一起并能够互相通信 集线器的基本功能是信息分发，它把从一 个端口接收的所有信号向所有端口分发出去 工作原理：对接收到的信号进行再生放

14、大，以扩大网络的传输距离。例：用集线器搭建简单的网络例：用集线器搭建简单的网络 以以1 1台服务器，台服务器，3 3台台PCPC机为例：机为例： 一台HUB 4块UTP接口的网卡 4台PC机 8个RJ45接头（水晶头） 若干米UTP双绞线 NICHUBUTPPC机服务器12首先，接通电源。看到集线器的电源指示灯已亮，表明电源已接通。大多数集线器在打开时会执行自检程序。闪烁的灯光表明这个自检过程正在进行。当自检完成后（大多数集线器的指示灯此时是一直不间断地亮着），把连接线缆的一端接头插入集线器的端口，另一端连接到主干网上或网络内的交换机或路由器上。2用同样的方法把集线器与工作站或其他集线器连接起

15、来。如图 右 所示，工作站通过新安装的集线器连接上网络后，参阅集线器的指导手册，确认连接和通信用指示灯指示正常。 另外，可能还要配置集线器的固件。对于智能型集线器而言，也即设置它的软件参数。例如，需要给集线器分配一个I P 地址。参阅集线器附带的文档，搞清楚怎样配置它的软、硬件。网络的硬件设备集线器功能：分配带宽，将局域网内各自独立的计算机 连接在一起并能够互相通信 集线器的基本功能是信息分发，它把从一 个端口接收的所有信号向所有端口分发出去 工作原理：对接收到的信号进行再生放大，以扩大网络的传输距离。集线器（OSI物理层和数据链路层）3集线器的安装2网络的硬件设备交换机功能：将用户收到的数据

16、包根据目的地址转发 到相应的端口。交换机（OSI数据链路层 网络层、传输层）集线器交换机区别将数据转发到所有的集线器端口（同一网段的计算机共享固有的带宽）传输速率慢同一时刻每个端口只能实现一个方向的通信每个端口有固定带宽传输速率不因计算机 台数的增加受影响进行双工通信2网络的硬件设备交换机交换机的种类交换机按架构分类机架式交换机不带扩展槽固定配置式交换机以太网交换机FDDI交换机按传输介质和速度分类企业级交换机部门级交换机二层交换机三层交换机按应用规模分类令牌环交换机按OSI分层结构分类带扩展槽固定配置式交换机ATM交换机快速以太网交换机千兆以太网交换机工作组交换机扩展性较好高端交换机可支持其

17、它类型网络仅支持一种类型网络高端，可用于骨干网数据链路层路由功能 根据传输介质和传输速度划分:v 以太网交换机：RJ-45、BNC、AUI/100M以下v 快速以太网交换机：双绞线、光纤/100Mv 千兆以太网交换机：双绞线、光纤/1000Mv 10千兆以太网交换机：光纤/10Gv ATM交换机：RJ-45、SCv FDDI交换机：SC/100M以太网交换机快速以太网交换机千兆以太网交换机10千兆以太网交换机ATM交换机FDDI交换机2网络的硬件设备交换机交换机的种类2网络的硬件设备交换机工作原理 当交换机加电时，它会广播一个特殊的帧，然后根据接收到的信息将MAC地址与交换机的端口号对应起来。

18、 ABGCDEF地 址 表端口MAC地址1A1B2C2D3E3F4G功能：将用户收到的数据包根据目的地址转发 到相应的端口。交换机（OSI数据链路层 网络层、传输层）2网络的硬件设备交换机工作原理工作在数据链路层由于交换机中有端口与地址的对应表，因此它能够将数据送往指定的端口，而其它端口可以继续向另外的端口传送数据，从而避免了共享集线器同时只能有一对端口工作的限制。ABCD功能：将用户收到的数据包根据目的地址转发 到相应的端口。交换机（OSI数据链路层 网络层、传输层）2网络的硬件设备路由器定义：多端口的网络设备，能够连接多个不同网络或网段，并能将不同网络或网段间的数据信息进行传输，从而构成一

19、个更大的网络。 功能：判断网络地址和选择路径。在网际间接收节点发来的数据包，然后根据数据包中的源地址和目的地址，对照自己缓存中的路由表，把数据包直接转发到目的节点。这是路由器最主要，也是最基本的作用路由作用。为网际间通信选择最合理的路由。拆分和包装数据包。不同协议网络之间的连接。防火墙功能。路由器（OSI网络层）简介u路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读懂”对方的数据，从而构成一个更大的网络。u路由器属网际设备，与集线器和交换机不同，它不是应用与同一网段的设备，而是应用于不同网段或不同网络之间的设备。u路由器（硬件+协议

20、）之所以能在不同网络之间起到“翻译”的作用，是因为它不再是一个纯物理设备，而是具有相当丰富路由协议的软、硬结构设备，如RIP协议、OSPF协议、EIGRP协议、IPv6协议等。这些路由协议就是用来实现不同网段或网络之间的相互“理解”。 应用于异种网络互联或多个子网互联。2网络的硬件设备路由器定义：多端口的网络设备，能够连接多个不同网络或网段，并能将不同网络或网段间的数据信息进行传输，从而构成一个更大的网络。 功能：判断网络地址和选择路径。路由器（OSI网络层）路由器协议u定义：是路由器的重要软件组成部分，路由器的路由功能是通过路由协议在路由器维护的路由表中找到最佳路由方案。u分类：静态路由、动

21、态路由u静态路由：在路由表中指定的路由路径，只能管理员改变。优点：效率相对比较高 适合小型网络u动态路由：路由器之间自动进行路由信息交换，路由器得到周围路由器的路由表后根据算法，更新自己的路由表，路由信息属于动态路由信息。缺点：效率相对比较低 适合较大型网络 应用于异种网络互联或多个子网互联。2网络传输介质定义：网络中传输数据、连接各网络节点的实体。传输介质 分类：双绞线 同轴电缆 光纤2网络传输介质定义：网络中传输数据、连接各网络节点的实体。 分类：双绞线 同轴电缆 光纤剥开套管的双绞线双绞线传输介质2网络传输介质定义：网络中传输数据、连接各网络节点的实体。 分类：双绞线 同轴电缆 光纤双绞

22、线传输介质 组建局域网络所用的双绞线是一种由组建局域网络所用的双绞线是一种由4 4对线对线（即（即8 8根线）组成的，其中每根线的材质有铜线根线）组成的，其中每根线的材质有铜线和铜包的钢线两类。和铜包的钢线两类。 一般来说，双绞线电缆中的一般来说，双绞线电缆中的8 8根线是成对使根线是成对使用用的，而且每一对都的，而且每一对都相互绞合相互绞合在一起，绞合的在一起，绞合的目目的是为了减少对相邻线的电磁干扰的是为了减少对相邻线的电磁干扰。双绞线分为。双绞线分为屏蔽双绞线（屏蔽双绞线（STPSTP）和非屏蔽双绞线（）和非屏蔽双绞线（UTPUTP）。）。 目前，在局域网中常用到的双绞线是非屏蔽目前，在

23、局域网中常用到的双绞线是非屏蔽双绞线（双绞线（UTPUTP），它又分：），它又分：3 3类、类、4 4类、类、5 5类、超类、超5 5类、类、6 6类和类和7 7类。屏蔽双绞线（类。屏蔽双绞线（STPSTP）分为：）分为：3 3类、类、5 5类类2网络传输介质定义：网络中传输数据、连接各网络节点的实体。 分类：双绞线 同轴电缆 光纤双绞线传输介质线路线号12345678线路色标白橙橙白绿蓝白蓝绿白褐褐引脚定义Tx+Tx-Rx+Rx-2网络传输介质定义：由一根空心的外圆柱导体（铜网）和一根位于中心轴线的内导线（电缆铜芯）组成，并且内导线和圆柱导体及圆柱导体和外界之间都是用绝缘材料隔开。 特点：抗

24、干扰能力好 传输数据稳定 价格便宜 应用广泛同轴电缆传输介质同轴电缆 同轴电缆的结构，它的中央是铜质的芯线（单股的同轴电缆的结构，它的中央是铜质的芯线（单股的实心线或多股绞合线），铜质的芯线外包着一层绝缘层，实心线或多股绞合线），铜质的芯线外包着一层绝缘层，绝缘层外是一层网状编织的金属丝作外导体屏蔽层（可绝缘层外是一层网状编织的金属丝作外导体屏蔽层（可以是单股的），屏蔽层把电线很好地包起来，再往外就以是单股的），屏蔽层把电线很好地包起来，再往外就是外包皮的保护塑料外层了是外包皮的保护塑料外层了2网络传输介质同轴电缆 目前经常用于局域网的同轴电缆有二种：一种是专门目前经常用于局域网的同轴电缆有二

25、种：一种是专门用在符合用在符合IEEE802.3IEEE802.3标准以太网环境中阻抗为标准以太网环境中阻抗为5050的电缆的电缆，只用于数字信号发送，称为只用于数字信号发送，称为基带同轴电缆基带同轴电缆；另一种是用于；另一种是用于频分多路复用频分多路复用FDMFDM的模拟信号发送，阻抗为的模拟信号发送，阻抗为7575的电缆的电缆，称，称为为宽带同轴电缆宽带同轴电缆。根据传输频带分类根据直径分类 粗缆、细缆粗缆、细缆同轴电缆的接头50BNC50BNC接头T T型头分类定义：由一根空心的外圆柱导体（铜网）和一根位于中心轴线的内导线（电缆铜芯）组成，并且内导线和圆柱导体及圆柱导体和外界之间都是用绝

26、缘材料隔开。 特点：抗干扰能力好 传输数据稳定 价格便宜 应用广泛传输介质同轴电缆2网络传输介质定义：由一组光导纤维组成、用来传播光束、细小而柔韧的传输介质。 特点：电磁绝缘性能较好、信号衰变较宽、传输距离远。 应用：用于主干网 优点：频带较宽 不受电磁干扰 衰减较小 中继器的间隔较长传输介质光纤光纤 光纤的结构图2网络传输介质定义：在自由空间传播的电磁波。传输介质无线电波无线电波卫星通信卫星通信卫星地球表面卫星发送多点接收多点接收01计算机网络的发展3概述光纤图2.7 光纤的结构图 光纤是一种细小、柔韧并能传输光信号的介质，一根光缆中包含有多条光纤。光纤是一种细小、柔韧并能传输光信号的介质，

27、一根光缆中包含有多条光纤。 光纤上是利用有光脉冲信号表示光纤上是利用有光脉冲信号表示1 1，没有光脉冲来表示，没有光脉冲来表示0 0。 光纤通信系统是由光端机、光纤（光缆）和光纤中继器组成。光纤通信系统是由光端机、光纤（光缆）和光纤中继器组成。光端机光端机又分成光又分成光发送机和光接收机。发送机和光接收机。光发送机光发送机将电信号调制成光信号，利用光发送机内的光源将调将电信号调制成光信号，利用光发送机内的光源将调制好的光波导入光纤，经光纤传送到光接收机。制好的光波导入光纤，经光纤传送到光接收机。光接收机光接收机将光信号变换为电信号，将光信号变换为电信号，经放大、均衡判决等处理后送给接收方。经放

28、大、均衡判决等处理后送给接收方。光中继器光中继器用来延伸光纤或光缆的长度，防用来延伸光纤或光缆的长度，防止光信号衰减。止光信号衰减。 光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。 光纤分为单模光纤和多模光纤两类（所谓光纤分为单模光纤和多模光纤两类（所谓“模模”是指以一定的角度进入光纤的是指以一定的角度进入光纤的一束光）。一束光）。 光电转换LED发送端输入输入PIN接收端输出输出光纤光纤光信号光电转换光线在光纤中的折射 折射角入射角 包层（低折射率的媒体） 包层（低折射率的媒体） 纤芯（高折射率的媒体） 包层纤芯光纤的工作原理高折射率(纤芯)低折射率(包层)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射输入脉冲输出脉冲单模光纤多模光纤与单