计算机局域网的组成

计算机局域网的组建课题名称：计算机局域网的组成摘要今天，随着信息技术的飞速发展，计算机已经成为许多家庭和企业日常生活中不可缺少的电子产品。甚至许多家庭和企业都有不止一台计算机。如果这些计算机能够以较低的成本互连，它们不仅可以共享资源(如内部文件传输、打印机等)，而且还可以减少开支。这直接关系到企业能否获得关键的竞争优势。近年来，越来越多的企业在加快建设自己的信息网络。大部分是中小型企业。信息技术由计算机技术的发展变化日新月异,从各方面影响和改变我们的生活,和计算机网络技术的发展更为迅速,已渗透到我们生活的各个方面是离不开计算机网络,随着互联网的迅速普及,它给我们的学习和生活带来了更大的便利条件,我们与外部世界的联系将会更紧密、更快。因此，一些单位的领导意识到建立办公局域网的必要性，在此，我们结合实际情况，介绍办公局域网的规划与应用。关键词：网络组建，Internet，局域网，交换机

AbstractWiththerapiddevelopmentofinformationtechnology,computershavebecomeanindispensableelectronicproductinthedailylivesofmanyhomesandbusinesses,andevenmanyhomesandbusinesseshavemorethanonecomputer.Ifthesecomputerscanbeinterconnectedatasmallcost,theycanbothshareresources(suchasinternalfiletransfers,printers,etc.)andreduceexpenditures,whichdirectlyaffectswhethercompaniescanobtainkeycompetitiveadvantages.Inrecentyears,moreandmoreenterprisesareacceleratingtheconstructionoftheirowninformationnetworks.MostofthemareSMEs.Thedevelopmentofinformationtechnology,representedbycomputertechnology,ischangingwitheachpassingday.Itaffectsandchangesourlivesfromallsides,andthedevelopmentofcomputernetworktechnologyismorerapid.Computernetworksareinseparable,andwiththerapidpopularizationoftheInternet,itwillbringgreaterconveniencetoourlearningandlivingconditions,andourconnectionwiththeoutsideworldwillbecloserandfaster.Therefore,theleadersofsomeunitsrealizethenecessityofsettingupanofficeLAN,sotheywillintroducetheplanningandapplicationoftheofficeLANaccordingtotheactualsituation.Keywords：Networkprotocol,Internet,LAN,switch目录TOC\o"1-2"\h\u摘要 3Abstract 41计算机局域网组建的意义 62局域网的概述 73决定局域网性能的因素 83.1传输介质 83.2拓扑结构 94局域网的分类 134.1共享介质局域网 134.2交换式局域网 175局域网的组建流程 185.1局域网系统分析 195.2网络系统规划 205.3网络系统的设计 205.4综合布线设计 236局域网系统的案例与实施 267网络系统的调试验收与日常维护 308结语 31致谢 32参考文献 331计算机局域网组建的意义随着科技技术的不断发展，电子产品的价格不断降低，人民的生活水准不断提升，个人电脑数量不断增多，网络成为当今社会中企业或家庭不可或缺的一部分。通过网络可以进行信息的交流、公司内部文件的共享、电子邮件的收发、家人之间的娱乐等等。计算网络的发展也为许多公司、家庭带来新的经济效益。在如今许多家庭不止拥有一台电脑的前提下，如何安全、合理以及有效利用设备，使所有的设备不会浪费，让所有成员收益，降低成本，于是就使用到了局域网技术。众所周知局域网的特点就是实现资源的最佳利用，比如可以共享磁盘设备、共享打印机等等。甚至可以在局域网内部共享文件，减少宽带费用，进行局域网内的游戏。以及局域网内的网络安全管理，让公司内部的机密文件不会外泄，可以在家远程办公，为企业和个人创造更大的价值。

2局域网的概述从两台计算机就可以组建的的小型局域网，到全球最大的规模的Internet，计算机网络无处不在。Internet也是由不同类型的局域网进行组成的。一个局域网由网络硬件与网络软件两个部分进行组成。网络硬件涉及微型计算机、网络设备以及传输介质；网络软件由网络操作系统、网络协议软件、网络通信软件和应用软件组成。局域网（LocalAreaNetwork，LAN）是在较小区域内各个数据通信设备连接在一起的网络。为了在计算机之间交换信息，共享数据资源和一些硬件（例如打印机、传真机等）资源，更多这些计算机连接到网络系统中，以实现分布式处理并相互通信。在网络操作系统的调度下给各终端用户提供文件传输、打印等资源共享服务。局域网诞生于20世纪70年代，由于微型计算机的发明和普及，计算机网络应用的深入和发展，以及人们对信息交流和资源共享的需求，推动着局域网的发展。由于局域网体系结构和协议标准的研究进展以及操作系统和通信技术的发展等因素，局域网的技术特征与性能发生了很大的变化。

3决定局域网性能的因素局域网所设计的技术有很多，但是决定它们性能的主要因素有：传输介质、网络拓扑结构。3.1传输介质数据在传输过程中是以网络信号进行传输，而传输介质就是网络信号传输过程中的载体。目前，我们常见的传输介质有双绞线、同轴电缆和光纤等。如今更有生活中随处可见的无线传输。网络通信质量的如何取决于传输介质的特性，其特性包括物理特性、传输特性、连通特性、地理范围、抗干扰能力等。3.1.1双绞线双绞线是我们日常生活中最容易看到的有线传输介质，即我们日常使用的网线。其特点是价格便宜，容易铺设，随着工艺标准的更新，双绞线的传输速率也大大提高。其成为Ethernet网络中主要的传输介质，网络传输速率达到100Mbps甚至1000Mbps。图3-1：双绞线实物图3.1.2同轴电缆同轴电缆也是一种常用的传输介质。其有两个同心导体，导体屏蔽层共用同一轴心电缆。支持Ethernet和令牌环等大多数局域网络。如今在其地位不断的受到光纤等新传输介质的挤压。图3-2：同轴电缆示意图3.1.3光纤光纤有着许多无法比拟的优良性能，其频带宽、速度快、传输距离长、抗干扰能力强。成为传输网络信息的理想介质，是局域网常用的传输介质。其传输速率可达到1Gbps甚至10Gbps。但是价格相对昂贵。3.2拓扑结构常用的局域网拓扑结构有星型结构、总线型结构、环形结构、树形结构和混合拓扑结构。3.2.1星型拓扑结构各网络使用终端以一节点为中心，使用连接线以星形方式进行连接。若其中一个工作站需要进行传输，首先要经过中心节点。在这个架构中，中心节点是控制点，两个节点之间的传输最多需要进行两步的操作。所以这种架构，传输速度快，结构简单，组建容易，便于管理与维护。但是可靠性低，一旦中心节点故障，则该局域网无法使用图3-3：星型拓扑结构图3.2.2树形拓扑结构树形拓扑是分级结构网络，特点是结构简单、搭建成本低、拓展方便、查寻链路简单等。两个节点之间不产生回路，但链路之间可以双向传输。但出最末端几点，中间链路及节点出现故障都会影响到整个网络系统。图3-4：树形拓扑结构图3.2.3总线型拓扑结构总线型结构是一种以一根总线直接与节点设备相连的拓扑网络结构，并且各设备的信息传输都是通过总线进行。其通信连接线一般为同轴电缆、双绞线或者扁平电缆。其优点为可靠性高、节点之间响应速度快、共享能力强、成本低、使用方便、结构简单灵活，扩展性能强等。缺点为所有终端都使用一条公用的总线，所以实时性差；拓展设备时受限与总线的负载能力，拓展时可能需要延长。图3-5：总线型拓扑结构图3.2.4环形拓扑结构环形结构的特点是各节点使用一个首尾相连的闭合环形链路。其优点为结构简单，各终端地位相等。缺点是只有一条通信线路，节点故障会导致结构瘫痪，系统延迟时长，效率低等特点。图3-6：环形拓扑结构图

4局域网的分类以当今的技术发展情况来分，可分为共享介质局域网和交换式局域网两类。共享介质局域网又可分为以太网，令牌总线，令牌环与FDDI，以及在此基础上发展起来的快速以太网，快速令牌环，FDDI-Ⅱ等。交换式局域网可以分为交换以太网与ATM局域网，以及在此基础上发展起来的虚拟局域网。图4-1：局域网分类图4.1共享介质局域网4.1.1以太网电气电子工程师学会（IEEE）在IEEE802.3标准中制定了以太网的技术标准。其采用CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测技术）算法，一种通过判断介质是否空闲，一旦空闲便即刻传输，若传输过程中发生冲突，即刻终止传输，等待下一次空闲进行传输。CSMA/CD其特点结构简单、轻负载、延时小等。其传输信号范围有最大长度限制，所以为了建立更大网络，需要使用中继器将多条电缆连接起来。中继器是一个物理设备，其可接受放大两个方向的信号。图4-2：以太网结构图4.1.2Token-Ring即令牌环。是一种环形网络分布中的介质访问控制方法。令牌是一种特殊帧，即一种通行证。各节点若无信息传输需求，则令牌为空闲，若其中一个节点需要发送数据，则令牌状态转变成忙碌过程，其他节点如要发送数据，则需等待传输结束。所以不存在传输冲突。当令牌在数据传输过程中丢失，会降低环网的利用率。各个节点可公平访问，网络性能对传输距离不敏感，但是环网控制复杂，并且不可靠。如今计算机局域网中已很少见到令牌环。图4-3：令牌环网结构图4.1.3Token-BusToken-Bus（令牌总线）。一种在CSMA/CD和令牌环的基础上发展出来的控制方法。其在总线上建立逻辑环，各节点共享的传输为总线型，各节点按照地址顺序排列，令牌依次传递，当节点取得令牌后才可传输数据。图4-4：令牌总线示意图4.1.4FDDI网络光纤分布式数据接口（FDDI）是使用光纤介质传输的高性能环形局域网。其传输速率高、距离范围大、连接节点多。但站点管理复杂价格昂贵，所以主要使用在主干网中。图4-5：FDDI作为互联多个局域网的主干结构4.2交换式局域网以太网、Token-Ring、Token-Bus等一般被称为传统局域网，是一种共享传输介质和带宽的共享式局域网。交换式局域网是一种使用信元为数据单元，以交换设备为基础构成的网络。交换设备为每个节点提供独立的带宽端口。交换机是交换式局域网的核心设备。交换式局域网的特点是将共享通道转变专享通道，接口速度灵活，高度扩展性，易于管理。单个节点的控制可以独立进行操作，日常维护可以在单个端口中进行调整。在网络出现故障时可以快速的找到故障点。图4-6：交换式局域网示意图

5局域网的组建流程随着生活水平的提高，家庭、学校以及企业的计算机数量急速提高。一个家庭中拥有多台个人电脑已成主流，由此局域网技术向着更加简单、经济、灵活的方向发展。由于手机的普及，无线局域网（WLAN）也凭借不受地形限制，灵活的网络构建而大规模发展。现如今无线局域网成为公共场所必备的网络基础设施，随处可见。在未来有线网络与无线网络并存成为局域网的发展趋势。且未来向着更加方便快捷灵活的网络需求进行发展。不管局域网技术如何发展，结构复杂情况如何，其过程依然是系统分析、系统规划、系统设计、系统实施和系统调试与维护。图5-1：局域网组建流程图5.1局域网系统分析用户组建局域网通常都会有自己的需求。我们在网络系统组建之前进行需求分析，不同的企事业单位用户对自己的网络需求不同。用户的业务规模，地理位置等各不相同。首先是确定对网络的综合需求。第一是对网络功能的要求，如用户对网络的功能及服务要求；第二是对网络性能的要求，如安全性、响应时间等；第三是对网络拓展性的要求，如提高传输速率，扩大网络规模等；第四是对网络环境的需求，如新建网络，网络拓展，网络迁移等。其次是制定网络建设方案，其中包括形成建网方案，设计原则，确定网络技术选型，制定网络布线方案。最后形成需求说明书，使用户与技术人员之间达成共识，从而进行实际的操作。另外在需求分析的基础上，针对不同的用户还要做可行性分析，包括对技术可行性分析，投资与效益分析以及社会条件可行性分析等。5.2网络系统规划通过需求分析我们清楚了用户需要这个网络需要做什么，由此我们需要规划如何实现。所以在分析之后我们需要规划方案，该方案一般包括以下几个内容：（1）网络的分布如区域范围内有多少网络用户，用户的地理位置，用户间的距离等等对建网的要求和限制，有无可利用的现成设备或线路（2）网络的基本设备和类型网络所需的基本设备和类型，以及用户所需的其他设备和类型。例如个人电脑、平板、手机的等。（3）网络的基本规模用户需要做成局域网还是广域网或者更大的网络的需求。（4）网络的基本功能包括数据库系统、文件管理系统、网络互联系统、防火墙系统等网络基本所需功能。（5）网络投资预算在方案确定之后进行最后的投资预算。其中包括网络硬件设备投资以外的，包括网络工程施工、软件购置和开发等费用。（6）编写规范化的技术文档一份完整的网络系统报告应包括网络总体规划方案、可行性报告、用户需求分析报告、技术性论证报告、网络基本体系结构和选型方案等一系列的技术文本。5.3网络系统的设计网络系统规划为网络系统提供了整体的方案后，我们需要对各种技术规范及系统性能进行具体化。设计过程包括对组网方案的确定、拓扑结构的设计等。为了使整个网络系统的更加合理、经济带的建设，在网络设计时需要秉持以下原则：（1）实用性。网络系统一定要满足用户的需求去进行设计，只有用户的切身利益达到才是好的网络系统。（2）经济性。设计时要充分利用已有的资源，选择性能价格比高的厂家。从而达到少花钱多办事的目的。（3）可靠性。网络系统的目的是实用。用户在使用的过程中一定要可靠稳定，因此在选用设备和系统结构的过程中，可靠性是第一位的，还要保证在小规模故障中依然能够正常运行。（4）安全性。在与其他网络互联时安全性尤为重要。通过设置各种安全保护措施，从而达到用户数据传输的安全。（5）先进性。根据用户的需求选择有生命力且成熟的网络技术，事实上先进性也为系统的兼容性和可扩展性停供了支持。（6）开放性。只有开放的网络系统，才能获得更多厂商的支持，才能同其他网络操作系统进行互联。（7）可扩展性。现如今信息技术高速发展，一个好的网络方案不能只能满足当下，还有未来用户的业务拓展的，用户数量增加的预留，为用户的投资停供保护。（8）兼容性。在网络设计时，需要兼容不同年代的不同厂家的网络设备。5.3.1网络系统组网方案随着计算机网络技术的发展，局域网也有着长足的发展，采用的技术也越发发达，在此情况下已经很难区分局域网、城域网和广域网。因此又出现了新的网络划分方法，即将网络划分为工作组网络、园区网络、企业网络和全局广域网络四大类。工作组网络。通常是某部门的内部网络，其目的在于部门内部进行资源共享和业务处理。地理比较集中，往往在几十米或者几百米以内。是较小的局域网络。园区网。是连接距离相距不远的多个建筑物间的多工作组计算机网络。地理覆盖几百米到几千米。用于连接各个工作组之间的网络互联。企业网。用于连接一个企业的所有计算机。其地理覆盖几千米甚至几十千米范围，可相互传递信息，共享部门之间的信息。可访问中心主机，或申请企业网的其他应用。全局广域网。可将一个行业各个公司进行连接。其范围可能覆盖一个城市、一个省区、一个国家甚至全球。这种网络包含多个网络、多种标准和多种设备，可能包含多种以上网络。不论组建何种网络，都要遵循网络标准，选择适合的组网技术。选用技术成熟、兼容性好的标准，符合近期和长期发展的需要。如果用户只是进行一般的网络建设，对规模要求不高，大多可采用以太网技术组成一个LAN。以太网是现有网络使用最广泛的一种网络形式。当非屏蔽双绞线采用UTP技术后，组网费用降低，安装方便，系统可靠，适合绝大部分用户的需要。5.3.2网络拓扑设计网络拓扑设计是给定设备节点位置，且在需求提出前提下如何进行合适的通路、线路的容量以及流量的分配，从而降低网络的成本。大型网络一般是分层进行设计，这和TCP/IP协议族的设计思路一致，通常大型网络可能分四层或五层，小型网络基本上是两层，而一般的网络设计为三层，即主干网、区域网和接入网。主干网。即核心层，用来分配流量以及线路容量等问题。其使用连接外部的网络的核心路由器和与内部连接的中心交换机等高端设备。区域网。也称汇聚层。完成各区域内的信息汇总。多用互联交换设备，实现数据传输。接入网。即接入层，又称用户层。主要是用户的终端或更小型局域网。图5-2：具有三层结构的典型网络图5.3.3网络硬件设备在组建网络过程中，硬件的选择非常重要，其决定了设计方案的可行性，以及用户的预算。选择网络硬件，一般从应用需要出发，选择众多厂商中性能价格比较高的。涉及的硬件设备有：服务器、工作站、集线器、交换机和路由器等。网络服务器。服务器是网络系统的关键。有PC机服务器、专用服务器和主机型服务器三种。在局域网中使用较多是PC机服务器。网络工作站。即客户终端，按照用户的需求进行服务请求，根据用户的工作需求进行选择。网络互联设备。如常见的路由器等设备，用于用户与服务器之间的互联互通的设备。5.3.4网络操作系统网络操作系统是整个网络中最重要的软件设备。目前在局域网中流行的操作系统有Netware、Unix、Linux、Windows2000系列等。多由用户实际环境决定。NetWare操作系统成熟，比较适合做目的单一的文件服务器，构建Internet服务比较困难，不便于维护。Unix是传统的网络操作系统，运行速度快，对硬件要求低。但是Unix界面多以命令方式，系统维护困难，管理者需要很多时间学习。Windows系列是目前大多数网络的首先操作系统。由于其自带微软家族统一的操作界面，使得使用者可以轻松上手，应用软件安装容易，网络管理简单。4.3.5网络应用软件网络系统应用软件主要指数据库管理系统和网络管理软件。数据库管理系统用于管理网络系统内拥有者的重要信息。网络管理软件一般用于较大型网络系统，用来配置数据库服务器、通信服务器和防火墙等。5.4综合布线设计综合布线是以标准化的方式简明综合的对各系统之间的线路的布置与连接，从而形成完整统一的建筑物布线。综合布线系统设计已有统一的国际标准，如ISO/IEC11801国际标准等。综合布线系统包括三个部分：户外布线、垂直布线以及水平布线。在楼群之间的距离的不同选用的连接线也不同，楼间距近的使用同轴电缆，较远的使用光缆。多使用光缆，因其抗雷击及抗干扰能力强。垂直布线一般使用光缆或大对数双绞线：水平布线多采用双绞线。综合布线系统常用在三种环境中：建筑物综合布线系统、智能化综合布线系统和工业布线系统。5.4.1建筑物综合布线系统建筑物综合布线系统的传输介质主要为非屏蔽双绞线与光纤。其使用模块化结构，具有开放，可扩展且灵活的特性。在设计建筑物综合布线系统时应根据建筑物的结构和节点位置进行设计和选择传输介质。其目的在于连接建筑物或这建筑物群中的各种设备和网络系统，并提供更好的传输速度。图5-3：综合布线系统5.4.2智能化大楼布线系统如今，智能化发展达到新的高度，人们对生活或者工作所在的建筑的要求越来越高。智能化大楼布线系统同样使用模块化结构，具有很高的灵活性。其在布线过程中配置了完整的模块，从而降低用户在后期对大楼智能化设备的更新和维护费用。图5-4：智能化大楼布线系统5.4.3工业布线系统一个现代化工厂必须要有一个先进的工业通信网络。从而进行自动化生产，自动化管理，进而提高自己的生产效率和产品质量，以达到自己所需的经济效益。所以工业布线系统需要满足高强度的抗干扰能力，所以采用双层网络结构以达到系统稳定运行的稳定性。

6局域网系统的案例与实施6.1用户需求与分析一企业进行业务扩张由原先在二楼办公拓展为上下三层进行办公。其中一楼为客户接待大厅，其中新增有30台电脑。二楼为原先办公场地，有20台电脑。三层新增20台电脑。现要求对该公司的网络进行系统设计与实施。应用需求为员工可以方便浏览使用局域网以及互联网上的资源，通过WWW服务器、电子邮件服务器、文件服务器、远程登录等实现远程办公。保证员工基本信息和重要文件的不被泄露。工作组网络之间可以进行网络互联、文件传输。6.2组网方案选择由于该企业都在一栋楼之间，距离较近，我们选择同一楼层内为工作组局域网，楼层之间用交换机进行连接。由于原先办公场地在二楼有现成的网络连接设备，对此我们进行拓展即可。6.3网络拓扑的选择此次网络系统我们选择使用星型拓扑结构的进行设备的连接。因为星型拓扑的已于拓展，维护方便，故障节点可随意去除等优点。星型拓扑更加适合此次的网络系统设计。图6-1：案例组网拓扑图6.4网络硬件设备的选择6.4.1交换机与路由器交换机构成整个企业局域网的重心，需要安全可靠，较多的端口密度。路由器负责接入Internet。两者都是重要组成部分。6.4.2服务器与工作站此公司需要公司内部进行文件传输，电子邮件等功能，需另外搭建服务器，所以可选择可靠稳定的大品牌服务器，如HP等。工作站由PC机担任。6.4.3传输介质的选择由于该公司在一栋楼，我们可以直接选择超五类双绞线进行连接。6.4.5网络软件选择网络软件的选择包括对网络操作系统的选择、网络管理系统的选择、数据库管理系统的选择、通信软件的选择以及其他应用的选择。相关网络软件操作系统选择有：网络操作系统：WindowsNTserver2003；数据库管理及开发系统：MicrosoftSQLServer；邮件通信软件：MicrosoftExchangeServer；办公软件：Microsoftoffice等；浏览器等6.6结构化布线采用结构布线标准布线。依据结构化布线原则，达到布局规则、合理美观的目的。楼层走线在PVC套管或在天花板内。信息插座留有冗余，以满足以后企业的调整和拓展。这个案例由于在一栋楼内，所以主要使用水平布线子系统和垂直布线子系统。图6-2：水平布线子系统图6-3：垂直布线子系统

7网络系统的调试验收与日常维护7.1调试验收在综合布线完成后，就要进行系统的调试和验收。对安装好的系统进行单机、联机和软件调试。测试传输介质之间的是否互联互通，主要网络设备（如服务器、工作站、路由器和交换机等）与传输介质之间是否存在故障。一般情况下，像主要网络设备在购买之后就进行了测试。在初次调试网络系统的过程中，可能会出现局部或整个网络的不能使用。这种情况大多是线路有问题，如接口问题或者线路故障等。需要检查各设备连接口的是否插好；节点设备是否开启并做好设置；服务器的运行情况；工作站的运行状态等。若网络连接完整，某一功能无法实现，可检查相关系统是否运行成功；设备软件是否安装好等。在调试过程中需做好相关的技术文档，以便日后维护；调试完毕后进行系统备份，用于日后的恢复。7.2网络系统的日常维护在网络系统搭建完毕后的日常使用过程中，经常伴随着各种各样的问题。如网络的安全性、网络使用过程中的管理等。首先，网络的安全性是至关重要的。其包含了，网络数据传输过程中的安全性，以及网络系统受到攻击的情况等。对于局域网内部的硬件设备可以设置独立密码，每隔一段时间记得更换以达到系统的保密性。其次建立局域网的管理体系。随着局域网管理制度的推广，安全管理愈发重要，所以可以请专业的网络管理人员进行全面的网络安全管理。最后为了保证局域网的运行质量，除了日常的维护，对局域网的硬件设备安全问题，可以通过及时更新先进的硬件设备保证计算机中数据信息的安全。通过及时修补系统漏洞，安装杀毒软件等方法防范病毒入侵、黑客入侵等问题，以增强局域网整体的安全性。8结语总之，为了有效确保计算机局域网组建质量，需要结合实际的组建规定和要求来合理进行软硬件等各个方面的管理工作，同时需要注重增强局域网的安全性，做好常见软硬件问题的防治工作，以便全面确保计算机局域网始终可以保持正常应用性能，避免出现质量和安全问题。局域网的构