计算机网络与Internet应用基础教程第5章局域网组网技术ppt课件.ppt

第5章 局域网组网技术,5.1 局域网的组成5.2 局域网组网设备5.3 网络操作系统5.4 局域网组网方法举例5.5 结构化布线与智能大楼5.6 网络规划与设计方法习题5,一个局域网主要由网络硬件和网络软件两部分组成。网络硬件主要涉及计算机系统、网络设备以及传输媒体，网络软件主要由网络操作系统、网络协议软件、网络通信软件和网络应用软件组成。不同的网络类型使用的网络适配器、传输媒体、拓扑结构以及网络连接器等都不相同。本章介绍的主要内容有： 局域网的组成 组网设备与网络操作系统 局域网组网方法举例 结构化布线 网络规划与设计,局域网由网络硬件和网络软件两大部分组成。网络硬件用于实现局域网的物理连接，为连在局域网上的计算机之间的通信提供一条物理通道。网络软件用来控制并具体实现通信双方的信息传递和网络资源的分配与共享。网络硬件主要由计算机系统和通信系统组成。网络软件可大致分为网络系统软件和网络应用软件两种类型。,5.1 局域网的组成,当要把两台以上的计算机连成局域网时，不仅需要为每台联网计算机安装网络接口卡，还需要一条通信电缆和介质连接器等附属部件，将计算机与电缆连接在一起。根据不同的联网技术，有时还需要使用集线器、交换机、路由器等网络设备，以实现局域网的物理连接。例如： 用10 Base-T以太网技术建立一个局域网，其硬件设备包括计算机系统、网络接口卡（网卡）、集线器（HUB）、无屏蔽双绞线（UTP）及标准接口部件RJ-45，如图5-1所示。,5.1.1 网络硬件,图5-1 局域网硬件系统（10 Base-T）,1. 网络服务器为网络用户提供服务和共享资源的网络结点就称为网络服务器。网络服务器的主要功能有： 提供网络通信功能，有管理网络服务器与网络工作站之间通信的能力。 为网络用户提供各种软硬件资源，并能管理和分配这些资源，协调用户对资源的访问。 提供文件管理功能。 提供各种Internet信息服务。 提供各种网络应用服务。 提供网络管理功能。,按照网络服务器所提供的服务进行分类，网络服务器有： 文件服务器、通信服务器、打印服务器、终端服务器、磁盘服务器、数据库服务器、视频服务器、邮件服务器、名字服务器、Web 服务器、目录服务器等。服务器应是一台高性能的计算机系统，它应具有高速的CPU、大容量磁盘和内存以及高速的网络接口卡、高档外部设备和多线程、多进程、多用户的系统管理功能等。在每台服务器上必须至少安装一块网络接口卡，使用传输介质和介质连接设备把网络服务器与网络设备连接起来，使其成为一个网络结点。同时，在网络服务器上安装并运行网络协议软件和相应的网络服务应用软件或网络操作系统。高性能的计算机系统、高速网卡和网络软件是构成网络服务器的基本条件。,2. 网络工作站网络工作站是指用户能够在网络环境中工作，访问网络共享资源的计算机系统，通常又被称为客户机（Client）。网络工作站是连接在局域网上的一台计算机，用户通过它来访问网络，共享资源。它的主要作用是为网络用户提供一个访问网络服务器，共享网络资源，与网上的其他结点交流信息的操作台和前端窗口，使用户能够在网上工作。在网络工作站上，必须安装一块网络接口卡，并通过传输介质及介质连接设备和网络设备把它连接到网络上，成为局域网上的一个站点。在网络工作站上，除运行自己的操作系统外，还必须运行有关的网络软件，包括： 网络协议软件、网络应用软件或网络操作系统的客户端软件。,用户在网络工作站上，使用网络软件提供的实用程序或操作命令向服务器申请网络服务，获取各种公共的网络资源，访问Internet信息服务等。网络工作站不仅能够访问本机的本地资源，同时也能访问网络上所有的远程资源（只要权限允许）。当网络工作站不在网上操作时，仍可以作为一台独立的计算机使用。,3. 网络接口卡网络接口卡（Network Interface Card，NIC），又称网络适配器（Network Interface Adapter，NIA），简称网卡。网卡是安装在计算机中的一块电路板，它可以作为计算机的外部设备插在扩展槽中，用于实现计算机和传输介质之间的物理连接，为计算机之间相互通信提供一条物理通道，并通过这条通道进行高速数据传输。在局域网中，每一台联网计算机都需要安装一块或多块网卡，通过介质连接器将计算机接入网络电缆系统。,4. 网络设备网络设备是集线器（Hub）、中继器（Repeater）、交换机（Switch）等网络连接设备和网桥（Bridge）、路由器（Router）等网间互联设备的统称。通过这些设备可以把计算机连接起来组成局域网，或将局域网与局域网互联起来，组成更大规模的互联网。网络设备是组建计算机网络的关键设备。比如： 将计算机通过以太网卡、无屏蔽双绞线、RJ-45连接器和网络设备HUB相连，就能把这些计算机连接在一起，组成一个10 Base-T以太网。,5. 传输介质传输介质是通信双方交流信息的物理通道，用于两个网络站点之间原始比特流的实际传输。传输介质的品种繁多，每一种介质在带宽、延迟、信号衰减、抗干扰能力、传输距离、安装维护难度等方面都不相同。传输介质的选用是非常重要的，它对网络性能影响极大。在局域网中，常用的是有线传输介质，主要有非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线、同轴电缆和光缆。,网络软件是一种在网络环境下运行和使用，或者是控制与管理网络运行和通信双方交流信息的计算机软件。网络是在网络软件的控制下工作的。网络软件必须实现网络协议，并在协议的基础上管理网络、控制通信、提供网络功能和网络服务。网络软件可大致分为网络系统软件和网络应用软件。网络系统软件是控制和管理网络运行、提供网络通信和网络资源分配与共享功能的网络软件，它为用户提供了访问网络和操作网络的友好界面。网络应用软件是指为某一个应用目的而开发的网络软件，它为用户提供一些实际的应用。网络应用软件既可用于管理和维护网络本身，也可用于某个业务领域。,5.1.2 网络软件,在局域网组网时必须用到的设备是网卡。进行网络连接时，根据实际情况可能用到中继器、集线器或网络交换机。,5.2 局域网组网设备,网卡是构成网络的基本部件。网卡一方面连接局域网中的计算机，另一方面连接局域网中的传输介质。典型的网卡结构如图5-2所示。图5-2网卡结构示意图,5.2.1 网卡,网卡完成物理层和数据链路层的大部分功能，包括网卡与传输介质的物理连接、介质访问控制（如CSMA/CD）、数据帧的拆装、帧的发送与接收、错误校验、数据信号的编/解码（如曼彻斯特代码的转换）、数据的串、并行转换等功能。网卡是局域网通信接口的关键设备，它是决定计算机网络性能指标的重要因素之一。根据网卡所支持的物理层标准与主机接口的不同，网卡可以分为不同的类型。（1） 按照网卡支持的计算机种类分类，主要分为以下两类： 标准以太网卡; PCMCIA网卡。,（2） 按照网卡支持的传输速率分类，主要分为以下四类： 10Mbps网卡； 100Mbps网卡； 10/100Mbps自适应网卡； 1000Mbps网卡。（3） 按网卡所支持的传输介质类型分类，主要分为以下四类： 双绞线网卡； 粗缆网卡； 细缆网卡； 光纤网卡。,（4） 按网卡所支持的总线类型分类，主要分为以下两类： ISA网卡； PCI网卡。不同厂家生产的以太网卡，在集成度、处理芯片、数据缓冲区及配置方法上都有较大的区别。,集线器是以太网的中心连接设备，它是对“共享介质”总线型局域网结构的一种改进。用集线器作为以太网的中心连接设备时，所有的结点通过非屏蔽双绞线与集线器连接。这样的以太网在物理结构上是星型结构，但它在逻辑上仍然是总线型结构，并且在MAC层仍然采用的是CSMA/CD介质访问控制方法。当集线器接收到某个结点发送的帧时，它立即将数据帧通过广播方式转发到其他的连接端口。一般来说，普通的集线器都提供两类端口： 一类是用于连接结点的RJ-45端口，这类端口数可以是8, 12, 16, 24等；另一类端口可以是用于连接粗缆的,5.2.2 集线器,AUI端口，用于连接细缆的BNC端口，也可以是光纤连接端口，这类端口称为向上连接端口。从结点到集线器的非屏蔽双绞线最大长度为100m，利用集线器向上连接端口级联可以扩大局域网覆盖范围。单一集线器结构适宜于小型工作组规模的局域网。如果需要联网的结点数超过单一集线器的端口数时，通常需要采用多集线器的级联结构，或者是采用可堆叠式集线器。,1. 集线器的分类按照不同的分类方法，集线器可以分为不同的类型。（1） 按照集线器支持的传输速率，可以分为以下三类： 10Mbps集线器； 100Mbps集线器； 10/100Mbps自适应集线器。,（2） 按照集线器是否能够堆叠，可以分为以下两类： 普通集线器； 可堆叠式集线器。（3） 按照集线器是否支持网管功能，可以分为以下两类： 简单集线器； 带网管功能的智能集线器。,2. 组网时集线器的选型集线器选型时应该注意以下几个问题： 是普通集线器，还是堆叠式集线器？ 是非智能集线器，还是智能集线器？ 是否支持网管功能？ 端口数量是多少，端口支持哪几种接口类型？堆叠式集线器进行选型时，需要注意以下几个问题： 支持堆叠的集线器数量最多是多少？ 集线器的背板带宽是多少？ 是否支持网络管理功能？ 最多可支持的端口数量是多少？ 支持哪几种局域网协议？,3. 典型的集线器产品目前，应用比较广泛的集线器产品主要有： Cisco公司的FastHub 400系列与Cisco 1528系列集线器，3Com公司的Office Connect系列与SuperStack 系列集线器，Accton公司的EtherHub系列与Fast EtherHub系列集线器，Nortel公司的Netgear DS508系列与BayStack 250系列集线器，Intel公司的InBusiness系列与Express 10/100系列集线器，以及D-Link公司的DE-800TP系列集线器。,交换式局域网的核心是局域网交换机，也有人把它叫做交换式集线器。交换机的端口类型也可以分为两类： 半双工端口与全双工端口。对于10Mbps的端口，半双工端口带宽为10Mbps，而全双工端口带宽为20Mbps；对于100Mbps的端口，半双工端口带宽为100Mbps，而全双工端口带宽为200Mbps。所谓全双工端口，是指该端口允许连接的计算机同时发送与接收数据。在网络结构与网络连线不变的情况下，采用全双工工作方式，可以使网络结点的数据吞吐量增加一倍。对于局域网服务器应用来说，采用全双工技术是很有价值的。,5.2.3 局域网交换机,1. 局域网交换机的分类（1） 简单的10Mbps局域网交换机（2） 10/100Mbps自适应局域网交换机（3） 大型局域网交换机2. 典型的局域网交换机目前，应用最广泛的局域网交换机主要有： Cisco公司的Catalyst系列交换机，3Com公司的SuperStack 系列交换机，Nortel公司的BayStack 300系列与EtherSpeed系列交换机，Intel公司的Express系列交换机，以及Accton公司的Cheetack Switch Workgroup系列交换机等。,仅有网络硬件而不安装网络软件就构不成网络系统。网络软件包括网络操作系统、编程语言和数据库管理系统、网络通信软件和用户程序。计算机网络像计算机一样，也需要网络操作系统来支持。计算机网络操作系统目前有三大系列： UNIX（Linux）、NetWare和Windows NT操作系统。,5.3 网络操作系统,从OSI参考模型角度看，完整的计算机网络由七层构成，而初期的局域网标准只定义了低层（物理层、数据链路层）协议。例如，IEEE 802协议只涵盖了OSI参考模型的物理层与数据链路层的内容。实现局域网协议的硬件与驱动程序只能为高层用户提供数据传输功能，因此人们将早期的局域网定义为通信网络。一个局域网要能实现分布式进程通信，为用户提供完备的网络服务功能，就必须具备局域网高层软件。所谓网络操作系统，就是能利用局域网低层提供的数据传输功能，为高层网络用户提供共享资源管理服务以及其他网络服务功能的网络操作系统软件。,5.3.1 网络操作系统的基本概念, 客户网络操作系统用于局域网中客户机上的网络操作系统，主要功能是获取服务器上所提供的网络服务，同时还可以为网络上的其他计算机提供网络服务。例如，Windows 2000 Professional属于客户网络操作系统。 服务器网络操作系统用于局域网中服务器上的网络操作系统，主要功能是为网络上的其他计算机提供网络服务。例如，Windows 2000 Sever属于服务器网络操作系统。由以上两种类型的操作系统可以分别组合成对等结构的网络和客户-服务器结构的网络。,5.3.2 网络操作系统的分类,1. 对等结构的网络在对等结构的网络中，所有的联网结点地位平等，安装在每个联网结点的操作系统软件类型相同（基本上是客户网络操作系统，如Windows NT Workstation、Windows 2000 Professional），联网计算机的资源在原则上都是可以相互共享的。每台联网计算机即为本地用户提供服务，同时也使用其他结点的网络用户所提供服务。局域网中任何两个结点之间都可以直接实现通信。图5-3给出了典型的对等结构局域网的结构。对等结构的网络操作系统可以提供共享硬盘、共享打印机、电子邮件、共享屏幕与共享CPU服务。,对等结构网络操作系统的优点是： 结构相对简单，网中任何结点间均能直接通信。缺点是： 每台联网结点既要完成工作站的功能，又要完成服务器的功能。对等结构网络操作系统支持的网络系统一般规模比较小。图5-3 对等结构局域网的结构,2. 客户-服务器结构的网络联网结点分为以下两类： 网络服务器（Server）安装服务器网络操作系统。 网络工作站（Workstation），也称网络客户机安装客户网络操作系统。客户-服务器结构的局域网中，联网计算机都有明确的分工。网络服务器采用高配置与高性能计算机，安装服务器网络操作系统，以集中方式管理局域网的共享资源，并为网络工作站提供各类服务。网络工作站一般是配置比较低的微型机系统，主要为本地用户访问本地资源与访问网络资源提供服务。,客户-服务器结构的网络操作系统软件分为协同工作的两部分，一部分运行在服务器上的服务器网络操作系统，另一部分运行在工作站上的客户网络操作系统。因为网络服务器集中管理网络资源与服务，所以网络服务器是局域网的逻辑中心。网络服务器上运行的网络操作系统的功能与性能，直接决定着网络服务功能的强弱以及系统性能与安全性，它是网络操作系统的核心部分。,如果需要将办公室里的若干台计算机连成一个局域网，那么就需要为每台个人计算机购买一块网卡，购买相应数量的传输介质与介质连接设备，将它们安装起来后就构成局域网的硬件环境。最典型的方法是： 购置标准的以太网卡、非屏蔽双绞线与集线器，然后按照组建局域网的原则连接起来，这时就完成了局域网基本的硬件安装工作。在完成局域网的硬件安装后，你还需要选择与安装适合的网络操作系统。目前，流行的网络操作系统主要有以下几种： Microsoft公司的Windows NT Server操作系统;,5.3.3 网络操作系统的基本功能, Novell公司的NetWare操作系统; IBM公司的LAN Server操作系统; UNIX操作系统; Linux操作系统。网络操作系统是针对计算机应用从大型机向微型计算机转移的需求而设计的。在这种系统中，经常将一台或几台高档微型机、工作站或大型机作为局域网服务器，用于集中管理局域网中的共享资源，提供文件服务、数据库服务、打印服务与通信服务；同时，将很多台用户微型机作为工作站连入局域网。因此，典型的局域网可以看成由三个部分组成： 网络服务器、工作站与通信设备。它的典型结构如图5-4所示。,图5-4 典型的局域网结构,在一个实际的网络环境中，也可以将对等网络和客户-服务器网络混合使用。网络操作系统都具有以下八种基本功能: 文件服务（File Service） 打印服务（Print Service） 数据库服务（Database Service） 通信服务（Communication Service） 信息服务（Message Service） 分布式服务（Distributed Service） 网络管理服务（Network Management Service） Internet/Intranet服务（Internet/Intranet Service）,1. UNIX操作系统UNIX操作系统是当今最为流行的也是历史最悠久的网络操作系统。其功能强大、技术成熟。UNIX操作系统是典型的32/64位多用户、多任务网络操作系统，主要用于大型机、小型机和工作站。现今的UNIX系统虽然版本众多，但都支持相应的国际标准（如TCP/IP协议）。近年来，作为自由软件的操作系统Linux异军突起。Linux是UNIX的变种，不仅可用于Intel系列PC机，还支持如Alpha、SPARC等，完全可以胜任部门/工作组级服务器操作系统的工作。,5.3.4 网络操作系统举例,2. Novell公司的NetWare网络操作系统Novell NetWare曾经是PC机领域内最流行的网络操作系统。在PC机网络系统中，每一个用户有一台PC功能的操作平台作为客户机，用一些高性能的PC机作服务器，它提供文件服务、数据库服务和接收客户机的信息。换句话说，Novell NetWare是基于客户机/服务器模式的网络操作系统。,3. Microsoft公司的Windows NT网络操作系统Windows NT（简称NT）是Microsoft公司1993年开始推出的32位网络操作系统，是一种面向分布式图形应用程序的完整的交叉平台系统，可运行于Intel X86、Digital Alpha、Silicon Graphics MIPS及PowerPC等主要计算机系统，目前最流行的NT版本为Windows 2000和Windows XP专业版。NT具有良好的图形化用户界面、安装简便、易于维护，并且由于微软公司恰当的销售策略和宣传攻势，使得它在服务器市场上所占据的份额迅速提升。目前，虽然许多专家认为在整体性能上NT与UNIX还有差距，但是无论在局域网还是在Internet服务器领域都形成了Windows NT与UNIX相抗衡的局面。,1. 粗缆方式需要使用以下基本硬件设备： 带有AUI接口的以太网卡； 粗缆的外部收发器； 收发器电缆； 粗同轴电缆。中继器（Repeater）用来扩展作为总线的同轴电缆的长度。中继器可以分为以下三类：,5.4 局域网组网方法举例 5.4.1同轴电缆组网方法, 两端口相同介质中继器； 两端口不同介质中继器； 多端口多介质集中式中继器。在典型的粗缆以太网中，常用的是提供AUI接口的两端口相同介质中继器。如果不使用中继器，最大粗缆长度不能超过500m；如果要使用中继器，一个以太网中最多只允许使用4个中继器，连接5条最大长度为500m的粗缆缆段，那么用中继器连接后的粗缆缆段最大长度不能超过2500m。在每个粗缆以太网中，最多只能连入100个结点。两个相邻收发器之间的最小距离为2.5m，收发器电缆的最大长度为50m。,2. 细缆方式需要使用以下基本硬件设备： 带有BNC接口的Ethernet网卡； BNC T型连接器； 细同轴电缆。在典型的细缆以太网中，如果不使用中继器，最大细缆长度不能超过185m。如果实际需要的细缆长度超过185m后，可以使用支持BNC接口的中继器。在细缆以太网中，最多允许使用4个中继器，连接5条最大长度为185m的细缆缆段，因此细缆缆段的最大长度为925m。两个相邻的BNC T型连接器之间的距离应是0.5m的整数倍，并且最小距离为0.5m。,与粗缆方式相比，细缆方式具有造价低、安装容易等优点。但是同轴电缆连接的故障率较高，系统的可靠性受到影响。因此，细缆以太网多用于小规模网络或实验室环境中。,3. 粗缆与细缆混用方式在使用粗缆与细缆共同组建以太网时，除了需要使用与构成粗缆、细缆以太网相同的基本硬件设备外，还必须使用粗缆与细缆之间的连接器件。粗缆与细缆混合结构的电缆缆段最大长度为500m，如果粗缆长度为L（m），细缆长度为t（m），则L与t之间的关系为L+3.28t500粗缆与细缆混用方式的优点是造价合理，粗缆段用于室外，细缆段用于室内；缺点是结构复杂，维护困难。,使用双绞线组建以太网是目前流行的组网方式，由于使用非屏蔽双绞线组建局域网有易于安装与管理、造价低、系统可靠性好等优点，这种方式得到了广泛应用。,5.4.2 双绞线组网方法,1. 基本硬件设备在使用非屏蔽双绞线组建符合10 Base-T标准的以太网时，需要使用以下几种基本硬件设备： 带有RJ-45接口的以太网卡； 集线器； 3类或5类非屏蔽双绞线； RJ-45连接头。在双绞线组网方式中，集线器是以太网的中心连接设备，它是对“共享介质”的总线型局域网结构的一种“变革”。通过非屏蔽双绞线与集线器，可以很容易地将多台计算机连接成一个计算机网络，这是目前应用最广泛的一种基本局域网组网方法。,2. 双绞线组网方法按照使用集线器的方式，可以分为以下几种： 单一集线器结构； 多集线器级联结构； 堆叠式集线器结构。（1） 单一集线器结构使用单一集线器的以太网结构很简单，其结构如图5-5所示。所有结点通过非屏蔽双绞线与集线器连接，并构成物理上的星型拓扑结构。从结点到集线器的非屏蔽双绞线最大长度为100m。单一集线器结构适用于小型工作组规模的局域网，典型的单一集线器一般支持824个RJ-45端口与一个BNC、 AUI或光纤连接端口。,图5-5 单一集线器结构,（2） 多集线器级联结构如果需要联网的结点数超过单一集线器的端口数时，通常需要采用多集线器级联结构。普通的集线器一般都提供两类端口： 一类是用于连接结点的RJ-45端口；另一类是向上连接端口，包括连接粗缆的AUI端口、连接细缆的BNC端口或光纤连接端口。利用集线器向上连接端口级联可以扩大局域网覆盖范围。在实际应用中，人们常将使用双绞线级联与使用向上连接端口级联的方法结合起来。近距离使用双绞线实现集线器互连，远距离通过向上连接的端口实现集线器级联。在采用多集线器级联结构时，通常采用以下两种方法：, 使用双绞线，通过集线器的RJ-45端口实现级联； 使用同轴电缆或光纤，通过集线器提供的向上连接端口实现级联。图5-6（a）给出了两个集线器通过RJ-45端口级联的结构。两个集线器通过非屏蔽双绞线直接连接，非屏蔽双绞线的最大距离为100m。图5-6（b）给出了使用集线器向上连接端口实现级联的结构。,图5-6 多集线器级联结构,（3） 堆叠式集线器结构堆叠式集线器（Stackable Hub）适用于中、小型企业网环境。堆叠式集线器由一个基础集线器与多个扩展集线器组成。基础集线器是一种具有网络管理功能的独立集线器。通过在基础集线器上堆叠多个扩展集线器，一方面可以增加Ethernet的结点数，另一方面可以实现对网中结点的网络管理功能。图5-7给出了典型的使用堆叠式集线器的以太网结构。在实际应用中，人们常常将堆叠式集线器结构与多集线器结构结合起来，以适应不同网络结构的要求。,图5-7 堆叠式集线器结构,1. 基本硬件设备要组建快速以太网，需要使用以下基本硬件设备： 100Mbps集线器或100Mbps以太网交换机; 10Mbps集线器; 10Mbps以太网卡、100Mbps以太网卡或10/100Mbps以太网卡； 双绞线或光纤。100 Base-T网卡实际上分为三种，即支持100 Base-TX、 100 Base-T4与100 Base-FX标准的网卡。,5.4.3 快速以太网组网方法,2.快速以太网组网方法以共享式100 Base-T集线器为中心的快速以太网结构，与传统的以太网结构基本上相同。但是，在组建100 Base-T快速以太网时，需要注意以下两个问题： 快速以太网一般是作为局域网的主干部分; 很多公司开发出快速以太网交换机，可以用它代替100 Base-T集线器。,1. 基本硬件设备 1000Mbps以太网交换机; 1000Mbps以太网卡; 100Mbps以太网交换机或100Mbps集线器; 10Mbps以太网卡、100Mbps以太网卡或10/100Mbps以太网卡; 双绞线或光纤。1000 Base-T标准使用5类非屏蔽双绞线，双绞线长度可以达到100m；1000 Base-LX标准使用单模光纤，光纤长度可以达到3000m；而1000 Base-SX标准使用多模光纤，光纤长度可以达到300m550m。,5.4.4 千兆位以太网组网方法,2. 千兆位以太网组网方法合理地分配网络带宽是很重要的，需要根据网络的规模与布局，来选择合适的两级或三级网络结构。图5-8给出了典型的千兆位以太网组网方法示意图。图5-8 典型的千兆位以太网组网方法,结构化布线是指将计算机网络系统、电话系统、电视监控系统等的布线综合起来统一布线。在完成网络设计之后，如何完成网络结构化布线就成了一个重要的问题。解决好网络布线问题将对提高网络系统的可靠性起到重要作用。,5.5 结构化布线与智能大楼,结构化布线系统是指在一座办公大楼或楼群中安装的传输线路。这种传输线路能连接所有的语音、数字设备，并将它们与电话交换系统连接起来。结构化布线系统包括布置在楼群中的所有电缆线及各种配件，如转接设备、各类用户端设备接口，以及与外部网络的接口，但它并不包括各种交换设备。从用户的角度来看，结构化布线系统是使用一套标准的组网器件，按照标准的连接方法来实现的网络布线系统。结构化布线系统所使用的组网器件包括以下几种类型： 各类传输介质、各类介质的端接设备; 连接器、适配器、各类插座、插头及跳线;,5.5.1 结构化布线系统, 光电转换与多路复用器等电器设备; 电气保护设备、各类安装工具。结构化布线系统与传统布线系统的最大区别在于： 结构化布线系统的结构与当前所连接设备的位置无关。在传统的网络布线系统中，设备安装在哪里；传输介质就要铺设到哪里；结构化网络布线系统则是按建筑物的结构，将建筑物中所有可能放置计算机及外部设备的位置都预先布好线，然后再根据实际连接设备的情况，通过调整内部跳线装置，将所有计算机及外部设备连接起来。同一条线路的接口可以连接不同的设备，例如电话、终端或微型机，可以是工作站或主机，也可以是打印机等各种外部设备。,在设计大楼传输线路时，将局域网布线系统与大楼安全监控的信息传输线路集成在一起，即将计算机通信、信息服务和大楼安全监控集成在一个系统中，这样的大楼称为智能大楼。智能大楼的布线系统是一项大楼建设的基础工程。大楼的布线系统是建筑物结构的组成部分，应在土建施工过程中同步完成。结构化布线系统的兴起促使智能大楼概念出现。美国EIA与TIA组织共同提出了一套规范化的智能大楼布线系统标准。一个完善的智能大楼系统除了结构化布线系统外，还应包括以下几种系统：,5.5.2 智能大楼,（1） 办公自动化系统它由高性能的传真机、各种终端、微型机、文字处理机、大中型计算机以及声像装置等现代办公设备与相应软件组成。（2） 通信自动化系统 以程控交换机为中心，以电话、传真为主的通信网。 用于将楼内的各种终端、微型机、工作站、大中型计算机联网的局域网。 远程数据通信网。（3） 楼宇自动化系统（4） 计算机网络,1. 建筑物综合布线系统建筑物综合布线系统一般具有很好的开放式结构，它采用模块化结构，具有良好的可扩展性和很高的灵活性。建筑物综合布线系统的传输介质主要采用非屏蔽双绞线与光纤混合结构，可以连接建筑物及建筑物群中的各种设备与网络系统，包括语音、数据通信设备、交换设备、传真设备和局域网系统。建筑物综合布线系统的主要应用范围是： 商务环境 办公室环境 建筑群环境,5.5.3 结构化布线系统的应用环境, 交通运输环境 卫生及保健环境图5-9 典型的建筑物综合布线系统结构,2. 智能大楼布线系统智能大楼布线系统采用开放式、模块化结构，具有很高的灵活性，能连接语音、数据、图像以及各种楼宇控制与管理装置，从而为用户提供一个高效、可靠的应用环境。智能大楼布线系统是一套构筑在大楼中的基本运行系统，用于大楼内的各种操作与控制系统内的信息共享。建造智能大楼布线系统需要使用一套完整的产品，其中包括双绞线、光纤、匹配器、接线箱、电子装置、保安设备、安装维护工具、管理软件等。它的模块化设计使得用户在系统扩充、更新设置时，布线系统可以不变或只做很小的变化，从而大大降低了用户对大楼的维护费用。,3. 工业布线系统工业布线系统是专门为工业环境设计的布线标准与设备。一个现代化工厂必须有一套先进的工业通信网络，才能适应生产自动化、管理现代化以及计算机集成制造系统（CIMS）的通信需要。一套先进的工业网络系统可以将工厂的自动控制设备、企业管理系统、通信与数据处理结合起来，从而大大提高生产效率与产品质量，提高工厂的设计、生产、销售与管理水平，能够产生明显的经济效益。工业布线系统用来解决工业厂房中信息传输的特殊要求，可以满足工业环境中数据传输的需要。针对工厂环境中存在强干扰的特点，工业布线系统一般要用双层网络结构来提高系统运行的稳定性。,要完成一个网络系统的规划，应当对所建系统的业务功能、技术规范、性能要求等方面有明确的了解，并建立相应的技术档案，以作为今后系统管理、维护及使用的一项依据。建立一个较大型的计算机网是一个相当复杂的系统工程，而且投资也是相当大的。因此在建设企事业网或校园网时，应采用一种科学而有效的方法来进行设计和实现，以达到既先进、实用、安全、可靠，又能够节约投资的目的。,5.6 网络规划与设计方法,建设一个网络的过程大体可分为三个阶段：（1） 对要建设的网络进行需求分析。在这一阶段的任务是： 明确要建成的网络应该具有那些功能。（2） 对网络进行设计。在这一阶段主要解决的问题是对需求分析中提出的网络功能如何去实现。网络设计包括总体设计和详细设计两部分。（3） 网络的实现和测试。实现是指将已详细设计好的网络方案付诸实施，测试的目的是保证建成的网络能正确无误地运行。,5.6.1 网络总体设计,1. 系统的可行性分析网络的建设首先应由网络用户提出需求，然后根据用户需求进行系统的可行性分析，一般就技术与费用两方面来进行可行性分析。通过分析提出一个满足用户需求的网络结构体系，它主要包含以下几个方面的内容： （1） 数据传输采用基带传输还是宽带传输，通信类型、通信容量和数据传输速率等。（2） 用户接口支持的协议、工作站类型等。（3） 服务器服务器的类型、容量、协议等。（4） 网络管理能力网络管理、网络控制、网络安全等。,一般在规划时，通常会有几个方案同时满足要求。这时，在评价不同方案性能，选取最终方案时，应多从以下几个方面考虑： （1） 技术的先进性（2） 可扩展性（3） 网络产品的技术支持及售后服务。（4） 网络的可管理性以及整个网络设施建设的投资费用。,2. 需求分析在需求分析阶段应完成的任务有： 确定对网络的综合要求；制定网络建设方案；形成需求分析说明书。（1） 确定对网络的综合要求对网络的综合要求，可归纳为以下四个方面： 1） 网络的功能要求。2） 网络的性能要求。3） 网络扩充性要求。4） 对网络运行环境的要求。,（2） 制定网络建设方案根据用户对网络的综合要求，初步形成建网方案，方案中应包括： 根据用户需求，制定设计原则与实现目标； 确定网络技术选型（包括网络硬件设备和系统软件）； 根据网络的实际地理位置，制定网络布线方案。（3） 形成需求分析说明书经过需求分析，使用户、系统分析员和网络技术人员之间在网络的功能和性能上达成共识，再以需求分析说明书的形式描述出来并形成文档，经评审专家评审后，若已达到用户的要求，则可将文档保存起来作为具体网络设计的依据。,3. 网络总体设计网络方案设计阶段的任务是： “说明整个网络功能应该怎样实现”。在这一阶段中要确定组成企事业网络的各个物理元素，即确定网络的结构、网络操作系统、网络中的主要应用系统、构成网络的主要网络硬件设备等。（1） 网络结构设计（2） 网络操作系统的选择（3） 网上应用系统（5） 网络性能及管理设计（6） 网络互联设计,4. 投资预算网络的投资主要从两个方面考虑： 建网成本费用；网络的运行和维护费用。（1） 建网成本费用 硬件费用。 软件费用。 网络布线工程费用。 网络系统安装、联调费用。 培训费用（或网络应用开发费用）以及其他一些不可预见性的费用。（2） 网络的运行和维护费用,1. 网络拓扑的选择选择何种网络拓扑是重要的，它关系到采用什么样的网络技术，关系到网络设备的选型以及网络物理上的具体实现。如何选择网络拓扑： 一是要根据用户对网络的性能要求，二是要考虑网络的实际地理环境。较常用的局域网拓扑结构有： 总线型拓扑、环型拓扑和星型拓扑。而目前又以星型拓扑最为常用，主要原因是用于星型拓扑的百兆位以太网和交换式以太网技术的成熟，20世纪80年代后期推出的综合布线技术。,5.6.2 网络拓扑的选择及结构化布线,2. 结构化布线系统目前在建筑物中多采用统一的综合布线技术。计算机网络拓扑结构通常采用星型结构，传输媒体常采用5类/超5类双绞线。结构化布线的设计方法通常是由低层向高层，逐层进行布线设计。第一步确定信息点的数量和位置，第二步确定每个楼层的水平布线，第三步确定楼层的垂直布线，第四步确定各建筑物之间的主干布线。,网络设备选型应该根据如下几条原则来进行： （1） 根据用户对网络的性能及应用要求来确定；（2） 根据总体方案所选定的网络技术、拓扑结构来确定；（3） 根据可投入资金情况和上述两条，选择最佳性能价格比。目前在我国的企事业局域网建设中，多采用以太网技术，而今后的局域网技术将向着异步传输模式（ATM）技术发展。网络拓扑则以可级连的星型拓扑为主。下面我们分别介绍常用的网络设备。,5.6.3 网络设备的选型,1. 主干交换机（Switch）的选型主干交换机是指连接服务器及楼与楼之间、层与层之间的数据交换设备，它是整个网络的中心交换设备，对整个网络的畅通运行起着十分重要的作用。如果选型不当将会成为整个网络的瓶颈，为了减少网络冲突提高网络效率，对较大型网络往往要进行网段或虚网的划分，而不同网段或虚网之间通信就需要路由。因此，主干交换机不仅需要支持高带宽（百兆位、千兆位），而且需要支持虚拟网划分，带有第三层交换功能。此类交换机有以下品牌。,（1） Cisco Catalyst系列Cisco Catalyst系列是一个广泛的高性能的交换机系列，Catalyst系列包括了一整套高性能的交换机，从用于核心层交换的5000系列到接入层的用于取代共享式10 Base-T集线器的1900和2820独立式交换机。这些交换机能够帮助用户很容易地从传统共享式局域网转移到完全的交换式网络。,（2） Bay Accelar 1100 系列Bay Accelar 1100 路由交换机，可作为中型网络的中心交换机，是一种性价比较高的选择，该交换机具有16个10/100 Base-TX自适应UTP及两个扩展槽，一个扩展槽中可插一块2口1000 Base-SX的光纤模块，可作为千兆位以太网的中心交换设备。Bay Accelar 1100具有第三层交换和第四层过滤功能，其内部交换结构使它的合计转发包功能达到每秒钟七百万次，具有强有力的虚拟网支持，能够建立多达127个基于端口或基于策略（协议、子网等）的虚拟网（VLAN）。,2. 工作组/子网交换机（1） Catalyst 3000系列Catalyst 3000交换机系列起源于以太网交换机技术的先驱Kalpana公司，可用于网络工作组或子网段的中心交换设备。Catalyst 3000可有效地应用于中小型工作组交换环境。由于自身具有交换堆叠能力的灵活性，它也适应在较大规模局域网中作为子网段的中心交换设备，并作为子网段与主干网的接入设备。,（2） Bay Stack 450交换机Bay Stack 450交换机具有24口10/100 Base-TX自适应UTP端口，该交换机的扩展槽可插