项目7 多机有线网的组建

素质目标

1.理解多机有线对等网的概念、组成和工作原理,认识多机有线对等网在生活和工作中发挥的重要作用。

2.通过实际操作,培养学生的动手实践能力和团队协作精神,提高解决实际问题的能力。

3.树立网络安全意识,能预判并防范可能存在的网络安全风险,培养良好的网络道德与法律素养。

4.意识到信息技术的发展对社会进步的推动作用,培养学生对信息技术的兴趣和热爱。任务分析探究学习任务实施关联拓展总结提高任务分析7.1.1任务描述小张所在的办公室共有8个人,4台计算机,将来电脑数量有可能会增加,现在他想把这些计算机组建成局域网,以实现磁盘共享、打印机共享,以及将来共享网络等。7.1.2需求分析在办公室里,几个人共享打印机、扫描仪已经很普遍了。把办公室内2台以上的计算机组建成局域网,可以轻松地实现资源共享、联网通信和共享网络等。从以上任务描述来看,小张办公室内的四台计算机需要组建成一个局域网以完成磁盘共享、打印机共享、扫描仪共享等功能。需要注意的是,小张办公室组建的局域网还要考虑可扩展性,因为办公室内的计算机还会增加,并且将来还会共享上网。7.1.3方案设计将办公室的多台计算机组建成一个局域网,主要考虑的是使用什么网络连接设备,目前适用的网络设备有集线器、桌面交换机或宽带路由器等。同级别的桌面交换机无论从传输性能或价格都比集线器更有优势,而宽带路由器则侧重于共享上网,因此小型局域网的网络连接设备主要还是使用桌面交换机。将来需要共享上网的时候可以购买宽带路由器进行组网。本方案采用16口的10M/100Mbps桌面交换机作为网络连接设备,主要原因如下:

1.桌面交换机价格便宜,性价比高。

2.办公室的局域网主要用于资源共享,计算机之间经常要进行大量的多媒体等数据的传输和交换,10M/100Mbps桌面交换机能满足用户对带宽的需求。

3.16口桌面交换机能够满足办公室内现有计算机和将要增加计算机的需求。探究学习7.2.1网络设备———集线器1.集线器的工作原理集线器的英文名称为“Hub”。“Hub”是“中心”的意思,集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大,以扩大网络的传输距离,同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。它工作于OSI(开放系统互连)参考模型第一层,即物理层。集线器与网卡、网线等传输介质一样,属于局域网中的基础设备,采用CSMA/CD(带冲突检测的载波监听多路访问技术)介质访问控制机制。7.2.1网络设备———集线器集线器(Hub)属于纯硬件网络底层设备,基本上不具有类似交换机的“智能记忆”能力和“学习”能力。它也不具备交换机所具有的MAC地址表,所以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。

Hub是一个多端口的转发器,当以Hub为中心设备时,如果网络中某条线路产生了故障,并不影响其他线路的工作。所以Hub在局域网中得到了广泛的应用。大多数时候它用在星型与树型网络拓扑结构中,以RJ

45接口与各主机相连(也有用BNC接口)。7.2.1网络设备———集线器2.集线器的分类集线器端口数量有5口、8口、12口、16口、24口、48口等,最常用的是24口集线器。(1)按端口数量分类集线器按带宽可分为10Mbps、100Mbps、10M/100Mbps自适应、1000Mbps和100M/1000Mbps自适应等。自适应集线器又称“双速”集线器,其中内置了两条总线,分别工作在两种速率下。(2)按带宽分类集线器按可管理性分为不可网管集线器和可管集线器(也称智能集线器)。(3)按可管理性分类集线器按扩展能力分为独立集线器、堆叠式集线器。(4)按扩展能力分类7.2.1网络设备———集线器3.集线器的选择选择集线器一般要考虑数据传输速率、端口数、可扩展性、是否内置交换模块、是否提供网管功能以及外形尺寸等方面。7.2.1网络设备———集线器4.集线器的连接集线器常见端口包括RJ-45端口、BNC端口、AUI端口、光纤端口等。堆叠集线器还具有堆叠端口,分别标注为“UP”和“DOWN”,其作用是用来连接两个堆叠集线器。(1)集线器常见端口集线器的堆叠是指将若干集线器用专用连接电缆通过堆叠端口连接起来(从一台集线器的“UP”堆叠端口直接连接到另一台集线器的“DOWN”堆叠端口),以实现单台集线器端口数的扩充。集线器的级联是指使用集线器普通的或特定的端口(“级联端口”,一般标有“UPLink”)来进行集线器间的连接。利用UPLink端口级联使用直通双绞线,利用普通端口级联使用交叉双绞线。集线器间的级联除了能够增加集线器的端口数量外,还可以增大局域网的范围。(2)集线器的堆叠和级联7.2.2网络设备———交换机1.冲突域病广播域冲突域是数据必然发送到的区域。Hub是无智能的信号驱动器,有入必出,整个由Hub组成的网络是一个冲突域。交换机一个接口下的网络是一个冲突域,所以交换机可以隔离冲突域。(1)冲突域广播数据时可以发送到的区域是一个广播域。交换机和集线器对广播帧是透明的,所以用交换机和Hub组成的网络是一个广播域。路由器一个接口下的网络是一个广播域。所以路由器可以隔离广播域。(2)广播域7.2.2网络设备———交换机2.共享式网络传统的局域网技术是建立在“共享介质”基础上的,以太网、快速以太网、FDDI等的共性就是共享介质、共享带宽,所以被称为共享式局域网。7.2.2网络设备———交换机共享式网络的优势:(1)有利于集中频率、物力和财力,大幅提升网络的覆盖密度,提高网络的质量。(2)不同的运营商可以通过软件的方式来实现网络功能的差异化,提供不同的网络服务功能。(3)移动市场的竞争并不会削弱。(4)共享网络成为运营商合作的趋势。7.2.2网络设备———交换机共享式网络存在的主要问题:(1)共享介质网络上的所有站点共享一条传输通道。网络负载较重时,大量的冲突和重发会使网络效率急剧下降。(2)共享带宽带宽被平均分配给了连在它上面的站点。例如当一个100Mbps带宽的集线器上连接10个站点时,每个站点得到的带宽是10Mbps。7.2.2网络设备———交换机3.交换机传统的局域网技术是建立在“共享介质”基础上的,以太网、快速以太网、FDDI等的共性就是共享介质、共享带宽,所以被称为共享式局域网。7.2.2网络设备———交换机(1)交换机的概念交换机是一种用于电(光)信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机。交换机工作于OSI参考模型的第二层,即数据链路层。交换机拥有一条高带宽的背部总线和内部交换矩阵,在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。交换机的传输模式有全双工,半双工,全双工/半双工自适应。7.2.2网络设备———交换机(2)交换式局域网技术交换式局域网是以交换设备为基础构成的网络,核心设备是交换式集线器(交换机,Switch)。交换机在内部采用了电路交换的原理,将一个端口的输入交换到另一个指定的端口,每个站点都有一条专用链路连到交换机的另一个端口,每个端口都可以独享通道和带宽。7.2.2网络设备———交换机(3)三层交换机通常,普通的交换机只工作在数据链路层上,路由器则工作在网络层。而功能强大的三层交换机可同时工作在数据链路层和网络层,并根据MAC地址或IP地址转发数据包。但是要注意到三层交换机并不能完全取代路由器,因为它主要是为了实现处于两个不同子网的VLAN进行通信,而不是用来做数据传输的复杂路径选择。7.2.2网络设备———交换机(4)局域网交换机的种类①按传输介质和传输速率划分按照传输介质和传输速率,交换机可分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、万兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等多种。②按应用领域划分按照应用领域,交换机可分为工作组交换机、部门级交换机和企业级交换机。7.2.2网络设备———交换机(5)局域网交换机的选择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。在选择交换机时要考虑外形尺寸、可管理性、端口带宽及类型以及系统的扩展能力、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等因素。7.2.3网络设备———路由器路由器工作在OSI参考模式的第三层———网络层,路由器在网络互连中起着至关重要的作用,主要用于局域网和广域网的互连。1.路由器的工作原理路由器根据所传输的数据中网络层的逻辑地址(IP地址)与路由器中路由表的地址信息决定数据传输的最佳路径,并将数据按选择的路径转发出去。7.2.3网络设备———路由器2.路由表的作用和组成7.2.3网络设备———路由器3.路由器的功能路由选择数据转发数据过滤7.2.3网络设备———路由器4.路由协议路由协议是指路由选择协议,是实现路由选择算法的协议。网络互连中常用的路由协议有RIP(RoutingInformationProtocol,路由信息协议)、OSPF(OpenShortestPathFirst,开放式最短路径优先协议)、IGRP(InteriorGatewayRoutingProtocol,内部网关路由协议)等。其中,RIP是基于距离向量的路由协议,在RIP中,路由器检查从源路由器到目的路由器的每条路径,并选择站点数最少的路径到达目的地。7.2.3网络设备———路由器5.路由器的种类(1)按支持网络协议的能力分类按支持网络协议的能力分,路由器可分为单协议路由器和多协议路由器。(2)按工作位置分类按工作位置会,路由器可分为访问(Access)路由器和边界(Boundary)路由器。(3)按连接规模和能力分类按连接规模和能力分,路由器可分为区域路由器、企业路由器和园区路由器等。任务实施任务1网络硬件搭建1.布线设计小范围的布线主要考虑中心节点的位置、节约和美观性及扩展问题。该局域网的拓扑结构是星型网络拓扑结构,网络的中心节点是交换机,所以局域网是以交换机为中心进行网络布线。其拓扑结构如图7-2所示。任务1网络硬件搭建2.网线制作

(具体见项目6,制作直通双绞线,线两端的排序标准都是T568B)任务1网络硬件搭建3.交换机连接如图7-3所示为交换机实物图。任务1网络硬件搭建双绞线的一端水晶头插到交换机的RJ-45接口,另一端插到计算机上的网卡接口上。当计算机和交换机都通电运行时,正常的连接状态应该是交换机上对应接口的状态灯和网卡的状态灯都在闪亮,如图7-4所示。任务2配置IP地址

4台计算机的IP地址分别为192.168.1.1、192.168.1.2、192.168.1.3、192.168.1.4,子网掩码都为255.255.255.0。pc1至pc4的配置分别如图7-5~图7-8所示。任务2配置IP地址任务2配置IP地址任务3网络测试测试网络的连通性,如果在一台计算机上ping另一台计算机能接通,则表示两台计算机之间可以连通。本实验中共有四台计算机,任意两台计算机之间应都能连通。本例用pc1与pc4之间互连为代表,测试连通性。使用pc4pingpc1,测试结果如图7-9所示。其中,pc1发送4个数据包,pc4接收到4个数据包,接收率为100%,丢失率为0%,表示连接成功。任务3网络测试关联拓展1.软交换概念的提出及定义软交换的基本含义就是将呼叫控制功能从媒体网关(传输层)中分离出来,通过软件实现基本呼叫控制功能,包括呼叫选路、管理控制、连接控制(建立/拆除会话)和信令互通,从而实现呼叫传输与呼叫控制的分离,为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面。软交换主要提供连接控制、翻译和选路、网关管理、呼叫控制、带宽管理、信令、安全性和呼叫详细记录等功能。与此同时,软交换还将网络资源、网络能力封装起来,通过标准开放的业务接口和业务应用层相连,从而可方便地在网络上快速提供新业务。2.软交换的功能简单地看,软交换是实现传统程控交换机的“呼叫控制”功能的实体,但传统的“呼叫控制”功能是和业务结合在一起的,不同的业务所需要的呼叫控制功能不同,这要求软交换提供的呼叫控制功能是各种业务的基本呼叫控制。2.软交换的功能目前软交换主要完成以下功能:媒体网关接入功能呼叫控制功能业务提供功能互连互通功能(H323和SIP、IN)支持开放的业务/应用接口功能认证与授权功能计费功能资源控制功能和QoS管理功能协议和接口功能3.软交换的组成软交换系统主要应由下列设备组成:(1)软交换控制设备(SoftswitchControlDevice)这是