资源简介

项目2 局域网的规划与设计
一、教学目标
1.掌握局域网的基础知识。
2.熟悉局域网中常用的硬件设备。
3.了解综合布线系统。
4.了解如何选购局域网硬件设备。
二、课时分配
本项目共4个任务，安排8课时。
三、教学重点
局域网的规划与设计是局域网建网初期的重要步骤，直接影响后期局域网的性能、效率和维护等工作。一个优秀的规划与设计，将给局域网带来巨大的优势和良好的可扩展性。
四、教学难点
1.掌握局域网的基础知识。
2.掌握局域网的规划与设计。
五、教学内容
任务1 局域网的规划
活动1 需求分析
(1)网络的物理布局：充分考虑用户的位置、距离和所处环境，并进行实地考察。
(2)用户设备的类型和配置：为了充分使用现有资源以节省资金，需要调查用户现有的物理设备，包括计算机、服务器、外设及网络硬件等。
(3)通信类型及通信负荷：根据数据、音频、视频及多媒体信号流量等因素进行估算。
(4)网络应提供的服务：主要包括资源共享、办公自动化、远程控制、电子邮件以及WWW应用等。
(5)网络的安全性：根据用户需求的安全程度，选择不同的网络类型、防火墙及安全措施。
活动2 可行性研究与计划
在组建计算机网络之前，通常需要进行可行性研究与计划，主要包括技术的可行性和经费预算的可行性。
活动3 方案设计
方案设计由规划设计人员根据前两项的调查情况加以综合考虑制定的。这样做一是可以比较投资价格；二是可以得到多种可供选择的方案。一般在进行方案设计时，应遵循以下原则：
(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。
活动4 选择设备
组建不同类型和规模的计算机网络所需的设备不尽相同。
在选择设备时应尽量选用主流及正规厂家的产品，这样既为施工提供了质量保证，又能保证技术发展的可维持性。
活动5 投资预算
预算中除了包括网络硬件设备外，还应包括软件购置、工程施工、安装调试、人员培训、网络运行及维护等费用。
活动6 编写技术文档
为了使网络规划工作有序地进行，应对网络规划工作归纳总结，并编写为一个完整的网络规划的技术文档。其中包括网络总体规划、可行性报告、用户需求、技术分析、网络基本体系结构和选型、网络建设达到的目的和费用预算，以及预期的建设日进程表等。
任务2 网络硬件设备和互联介质
活动1 网络硬件设备
1.网卡
网卡
网卡的工作是：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。每块网卡都有唯一的网络节点地址，以保证其唯一性。
1) 网卡的种类
网卡根据不同的分类标准，如根据传输速度和总线类型等可以分为不同的种类，如下图所示。
(1)按传输速度分类。目前经常用到的是10M网卡、10/100M自适应网卡和1000M网卡3种。
(2)按总线类型分类。ISA接口的网卡有两种：8位ISA网卡和16位ISA网卡。
网卡的分类
PCI-X接口网卡，在市场上不常见，它是一种较新的服务器使用的网卡。它比PCI总线的I/O速度高出一倍。
PCMCIA接口网卡，体积不能做成如PCI那么大，它有16位的PCMCIA和32位的CardBus两种。
USB接口网卡主要是为了满足没有内置网卡的笔记本用户。它是通过主板上的USB接口进行连接的网卡。
(3)按总线接口类型分类。FDDI接口网卡使用在FDDI网络中，它的传输媒介是光纤，其接口也是光模接口，其速度可以达到100Mb/s。
ATM接口网卡，主要用于ATM光纤网络或者ATM双绞线网络，其速度可以达到155Mb/s。
RJ-45接口是采用10BASE T双绞线的网络接口类型。它的一端连接计算机网卡上的RJ-45插口，另一端连接集线器HUB上的RJ-45插口。
BNC接口是采用10BASE 2同轴电缆的接口类型，它同带有螺旋凹槽的同轴电缆上的金属接头相连，如T型头等。
AUI接口是粗同轴电缆接口。目前也有些网卡在一块网卡上同时提供2种、甚至3种接口，用户可依据自己所选的传输介质选用相应的网卡。
2)安装网卡
①关闭主机电源，拔下电源插头，打开机箱。
②根据用户所使用的网卡的总线类型，在主板上找到与其对应的插槽。ISA卡的插槽略长于PCI卡的插槽。
③将网卡对准插槽，使有输出接口的一侧面向机箱后侧，适当用力平稳地将网卡向下压入插槽中。
把网卡安装在主板上后，并没有完成网卡的安装，还需要安装设备驱动程序，这样才能实现接收和发送信息。
2．集线器
集线器的功能就是分配带宽。如下图所示。
1) 集线器的工作原理
集线器位于OSI模型中的物理层和数据链路层，其实质是一个中继器。集线器只是一个信号放大和中转的设备，不具备交换功能，但是由于集线器价格便宜、组网灵活，所以经常使用它。集线器应用于星型网络布线。
集线器
当网络较大、用户较多时，需采用交换机才能保证每台计算机拥有足够的网络带宽。
2)集线器的分类
集线器的分类
(1)按尺寸分类。集线器按照外形尺寸分类可分为机架式集线器和桌面式集线器两种。
①机架式集线器是指几何尺寸符合工业规范、可以安装在19英寸机柜中的集线器。由于集线器统一放置在机柜中，既方便了集线器间的连接或堆叠，又方便了对集线器的管理，如下图所示。
机架式集线器
②桌面式集线器是指几何尺寸不符合19英寸工业规范、不能够安装在机柜中、只能直接置放于桌面的集线器。如下图所示。
桌面式集线器
(2)按带宽分类。
①10Mb/s集线器是指该集线器中的所有端口只能提供10Mb/s的带宽。
②100Mb/s集线器是指该集线器中的所有端口只能提供100Mb/s的带宽。
③10/100Mb/s自适应集线器是指该集线器可以在10Mb/s和100Mb/s之间进行切换。如下图所示。
10/100Mb/s自适应集线器
(3)按管理方式分类。
①哑集线器是指不可管理的集线器，属于低端产品。
②智能集线器是指能够通过SNMP对集线器进行简单管理的集线器，如启用和关闭某些端口等。这种管理大多通过增加网管模块来实现。
(4)按扩展方式分类。
①堆叠式集线器是指能够使用专门的连接线，通过专用的端口将若干集线器堆叠在一起，从而将堆叠中的几个集线器视为一个集线器来使用和管理，如下图所示。
堆叠式集线器
②级联式集线器是在网络中增加节点数的另一种方法，其中有一个条件必须具备：集线器必须提供可级联的端口，此端口上常标有“Uplink”或“MDI”字样，用此端口与其他的集线器进行级联。如果没有提供专门的端口，连接两个集线器的双绞线应该是交叉线。
目前，几乎所有的机架式集线器都可以进行堆叠和级联，而桌面式集线器则大多只能级联而不能够堆叠。
3.交换机
交换机与一般集线器的不同之处在于：集线器是将数据转发到所有的集线器端口；而交换机的每个端口为固定带宽，有独特的传输方式，传输速率不因计算机台数的增加而受到影响，所以更优秀。
交换机的分类如下图所示。
交换机的分类
(1)根据架构特点分类。
①机架式交换机：是一种插槽式的交换机。
②带扩展槽固定配置式交换机：是一种有固定端口数并带少量扩展槽的交换机。
③不带扩展槽固定配置式交换机：仅支持一种类型的网络(一般是以太网)，可应用于小型企业或办公室环境下的局域网。
(2)根据传输介质和传输速度分类。交换机根据传输介质和传输速度可分为以太网交换机、令牌环交换机、FDDI交换机、ATM交换机、快速以太网交换机和千兆以太网交换机等多种，这些交换机分别适用于以太网、快速以太网、FDDI、ATM和令牌环网等环境。
(3)根据应用规模分类。
①企业级交换机：属于高端交换机，它采用模块化的结构，可作为网络骨干来构建高速局域网。
②部门级交换机：面向部门的以太网交换机，可以是固定配置，也可以是模块配置，一般有光纤接口。它具有较为突出的智能型特点。
③工作组交换机：是传统集线器的理想替代产品，一般为固定配置，配有一定数目的10Base T或10/100Base TX以太网口。
(4)根据OSI的分层结构分类。
①二层交换机是指工作在OSI参考模型第2层(数据链路层)上的交换机，主要功能包括物理编址、错误校验、帧序列以及流控制等。
②三层交换机是一个具有3层交换功能的设备，即带有第3层路由功能的第2层交换机。
4.路由器
路由器(Router)是一种多端口的网络设备，如下图所示。从计算机网络模型角度来看，路由器的行为发生在OSI参考模型的第3层(网络层)。路由器主要应用于异种网络互联或多个子网互联。
路由器构成的网络
(1)路由器的工作原理
路由器所要做的工作主要是：判断网络地址和选择路径。为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。
用户A向用户B发送信息时，路由器的工作过程如下：
①用户A将用户B的地址192.168.0.33连同数据信息以数据帧的形式发送给路由器1。
②路由器1接收到用户A的数据帧后，先从报头中取出地址192.168.0.33，并根据路由表计算出发往用户B的最佳路径，并将数据帧发往路由器2。
分布在不同网段的两个用户
③路由器2重复路由器1的工作，并将数据帧转发给路由器5。
④路由器5同样取出目的地址，并判断出192.168.0.33就在该路由器所连接的网段，于是将该数据帧直接交给用户B。
⑤用户B接收到用户A的数据帧，一个由路由器参加工作的通信过程完成。
用户购买路由器时，需要根据自己的实际情况，选择支持所需网络协议的路由器。
(2)路由器协议介绍。路由器协议是路由器的重要软件组成部分，其分为静态路由和动态路由。
活动2 网络传输介质
1.双绞线
双绞线中的每一对都是由两根绝缘铜导线相互缠绕而成的(以降低信号的干扰程度而采取的措施如左图所示)。双绞线一般用于星型网络的布线连接，两端安装有RJ-45水晶头(接口)，如右图所示。
双绞线 双绞线(两端分别已经接上了RJ-45水晶头)
1)双绞线的分类
双绞线可分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)两大类，局域网中非屏蔽双绞线分为3类、4类、5类、超5类、6类和7类6种，屏蔽双绞线分为3类和5类两种，如下图所示。
双绞线的分类
在使用双绞线组建网络时应注意：必须遵循“5-4-3规则”。
2)双绞线线序和RJ-45接口引脚序号
双绞线由8根铜导线组成，这8根铜导线的顺序分别是橙白—1，橙—2，绿白—3，蓝—4，蓝白—5，绿—6，棕白—7，棕—8，如图下所示。
双绞线的顺序
RJ-45接口由金属片和塑料构成，特别需要注意的是引脚序号，当金属片面对我们的时候从左至右的引脚序号是1～8，如下图所示。这个序号在做网络连线时非常重要，不能弄错。
RJ-45接口引脚序号
3)双绞线的连接方式
(1)网卡到集线器的连接。网卡和集线器的连接，不需要错位，双绞线的顺序与接口引脚序号一致，即双绞线的两头都是如下线序：1(白绿)、2(绿)、3(白橙)、4(蓝)、5(白蓝)、6(橙)、7(白棕)、8(棕)。如下图所示。
网卡和集线器相连时的接线方式
根据10Base T和100Base TX的传输规范，双绞线的4对(8根)线中，1和2是一对，用于发送数据；3和6是一对，用于接收数据。其余的线在连接中虽然也被插入RJ-45接口，但实际上并没有使用，如下图所示。
成对双绞线
(2)网卡到网卡的连接。在某些特定情况下，需要把两台计算机通过网卡连接。此时双绞线需要错位，RJ-45接头一端的连接顺序是：1(白橙)、2(橙)、3(白绿)、4(蓝)5、(白蓝)6(绿)、7(白棕)、8(棕)；另一端RJ-45接头的连接顺序是：1(白绿)、2(绿)、3(白橙)、4(蓝)、5(白蓝)、6(橙)、7(白棕)、8(棕)，如下图所示。
网卡直连的接线方式
(3)集线器到集线器的连接。
集线器到集线器的双绞线连接方式可以根据集线器上的级联端口分为两种。如果使用集线器上专用的级联端口，则采用网卡到集线器连线方式，如果不使用集线器上专用的级联端口，则采用网卡到网卡连线方式。
2.同轴电缆
同轴电缆
同轴电缆的分类如下图所示。
同轴电缆的分类
目前，计算机局域网中一般都使用细缆组网。
3.光缆
目前主要有两种类型的光缆：单模光缆和多模光缆。
光缆是数据传输中最有效的一种传输介质，它有如下优点：
(1)频带较宽。
(2)不受电磁干扰。
(3)衰减较小。
(4)中继器的间隔较长。
4.无线电波
无线电波是一种能量的传播形式，电场和磁场在空间中是相互垂直的，并都垂直于传播方向。
无线局域网的标准是IEEE 802.11，它采用2GHz或5GHz频段，数据传输速率为11Mb/s或54Mb/s。
任务3 局域网的布线和施工
活动1 局域网的布线施工
(1)勘察现场。
(2)规划设计和预算。
(3)指定工程负责人和工程监理人员，负责规划备料、备工，用户方配合要求等事宜，提出各部门配合的时间表，负责内外协调以及施工组织和管理。
(4)现场施工。
(5)现场认证测试，并制作测试报告。
(6)制作布线标记系统。
(7)验收文档。
活动2 综合布线系统的设计与实现
1.网络系统建设的目的和具体要求
(1)网络系统的建设目的。
(2)网络建设的具体要求。
2.综合布线系统的设计原则
(1)用户至上原则。
(2)先进性。
(3)灵活性和可扩展性。
(4)标准化和扩展性。
(5)经济性。
(6)规整性。
3.综合布线系统的要求
(1)能支持数据高速度高质量的传输。
(2)能支持话音的准确传输。
(3)提供统一线路规格和设备接口。
(4)具备完整的产品结构，如UTP、光纤、连接、模块以及工具等系列产品。
4.综合布线系统的组成
综合布线系统结构如下图所示。
综合布线系统
1)工作区子系统
2)水平干线子系统
3)管理间子系统
4)垂直干线子系统
5)建筑群子系统
6)设备间子系统
5.综合布线系统的优点
(1)结构清晰，便于管理维护。
(2)材料统一先进，适应今后的发展需要。
(3)灵活性强，适应各种不同的需求。
(4)便于扩充，既节约费用又提高了系统的可靠性
任务4 如何组网
活动1 选择网络结构
1.成本
在组建网络时，成本是首要的考虑因素。选择不同的网络结构，所使用的软硬件设备大不相同，成本也会相差很多。
2.可靠性
在组建对安全可靠性有一定要求的网络时，一般选择星型结构，或者星型结构和总线型结构混合的结构。
3.可扩充性
从网络的兼容性和可扩充性角度来看。为了网络日后扩大规模，故建议选择星型网络。
4.选择合适的组成结构
根据网络的不同应用选择不同的组成结构。
活动2 选择网络设备
1.网卡的选购
(1)带宽。
(2)总线类型。
(3)接口。
(4)外观。
(5)防伪。
(6)品牌。
(7)外包装与驱动程序。
2.双绞线的选购
在此提供如下几点建议：
(1)速度测试。
(2)检查外部标志。
(3)柔韧程度。
(4)双绞线的绕距。
(5)外皮的延展性。
(6)外皮的抗高温性。
(7)外皮的阻燃性。
(8)选购建议。
3.集线器的选购
1)网络规模
网络的规模决定了采用何种集线器。
(1)如果只有两台计算机互联，则采用双绞线交叉相连的方法即可，无需使用集线器。
(2)如果有3~8台计算机联网，且在一段时间内不再增加计算机，则购买一个8口的集线器即可。
(3)计算机规模在8台以上的星型网络，则应该在16口和24口集线器中选择。
(4)计算机数量如果多于24台，就要选择两台或两台以上的集线器进行级联，或者使用堆叠集线器。如果网络中有上百台甚至更多的计算机，集线器已经不能满足需求，则需要使用交换机。
2) 数据传输速率
集线器的数据传输速率，主要取决于如下3个因素：
(1)其他配套设备的带宽。
(2)联网的计算机数量。
(3)应用需求。
3)品牌和价格
价格永远是选购商品时考虑的主要因素。
4.交换机的选购
1)网络规模
2)端口带宽
3)背板带宽
4)售后服务
5.服务器的选购
1)依据主机类型
(1)采用大型机、中型机和小型机：可以使网络具有非常强的容错性和扩充性，保证数据的完整性和可靠性。
(2)采用PC专用服务器：这种服务器将大型机和小型机超强的优点融为一体，尤其是一些关键技术的突破和采用，使得这种服务器的功能和指标进一步发展，大大冲击了中小型机的市场。
(3)采用高档PC作为服务器：也是普通用户的首选相对于上述两种服务器，使用PC服务器有时会遇到数据出错丢失的现象，在大容量的网络中会产生网络瓶颈，甚至出现死机现象。
2)依据用途
运算服务器是执行快速事务处理的运算系统，其性能主要取决于服务器的中央处理器(CPU)的运算速度。
网络文件服务器是网络逻辑结构的中心，主要为网络用户提供文件共享和存储服务。
上机实战
对于计算机1，操作描述如下：
(1)右击桌面的“网上邻居”图标，选择“属性”命令，打开“本地连接状态”对话框，如下图所示。
本地网络连接
(2)单击“属性”按钮，弹出“本地连接属性”对话框，选择“Internet协议(TCP/IP)”复选框，单击“属性”按钮，如下图所示。
本地连接属性
(3)在打开的“Internet协议(TCP/IP)属性”对话框中，查看IP地址的格式信息，如下图所示。
协议属性
对于计算机2，操作与计算机1相同，只是在配置IP地址时，配置成192.168.0.2，如下图所示。
计算机2的IP配置
然后，用一根交叉RJ-45网线，一端接计算机1的网卡，另一端接计算机2的网卡，这时托盘会检测网络，最后会显示网络已通。这时，就可以在两台机器上进行联网游戏了。
六、课后习题
完成每一个项目后面的项目习题。

展开更多......

收起↑