网络规划方案设计.docx
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网络规划方案设计
课程名称
中小公司网络组建与管理
专业名称
计算机应用技术
授课教师/职称
授课方式（合、小班）
小班（理实一体）
授课题目
项目
（一）公司网络规划及综合布线任务2网络规划设计
教材及参照书目
《中小公司网络组建与管理》校本教材
教学目与规定：
理解
（1）网络拓扑规划设计；
（2）IP地址分派规划设计；（3）网络设备选用；（4）电源及UPS。
掌握网络拓扑规划设计、IP地址分派规划设计、网络设备选用、电源及UPS，能按照实际需求规划设计局域网拓扑与IP地址，并选用有关网络设备。
内容和时间安排、教学办法：
1．内容和时间安排：
网络拓扑规划设计2学时
IP地址分派规划设计2学时
网络设备选用1学时
电源及UPS1学时
2．教学办法：
理实一体
教学重点和难点：
1．重点：
IP地址分派规划设计
2．难点：
常用网络设备选用
复习思考题、作业题：
实训报告
实行状况及分析：
基本内容
辅助手段和时间分派
计算机网络中基本拓扑构造：
Ø总线型
Ø星型
Ø环型
Ø网状
总线型网络构造
总线型拓扑（BusTopology），所有工作站共用一条通信线路（总线），属于广播式通信方式。
1、总线型网络构造特点：
Ø普通使用同轴电缆进行网络连接，不需要中间连接设备，建网成本低。
Ø每一网段两端都要安装终端电阻器。
Ø仅合用于连接计算机较少（普通少于20台）网络。
Ø网络稳定性较差，任一节点浮现故障将导致整个网络瘫痪。
Ø单纯总线型构造重要用于10Mbit/s共享网络。
2、总线上通信方式——
（带有冲突检测载波侦听多路访问）CSMA/CD
3、总线上信号反射和终结器
当信号传到总线端点时，将产生反射信号，反射信号将继续占用总线，从而制止其她计算机发送信号，因此必要消除反射信号。
为了制止反射信号，总线两端各需安装一种终结器组件，称为终端电阻器，用于吸取传送到总线端点信号。
4、总线型网络通信中断
星型网络构造
星型拓扑（StarTopology），所有网络中计算机都直接连接到中心节点上，惯用中心节点有集线器（HUB）或互换机（SWITCH）。
传播数据都要通过中心节点。
1、星型网络构造特点：
HUB或SWITCH可以进行级连。
基本内容
辅助手段和时间分派
Ø缆线断开或松动只影响与缆线相连计算机。
Ø如果中心节点HUB或SWITCH浮现故障，与之相连所有计算机将所有无法进行通信。
Ø普通使用双绞线或光纤进行连接。
符合综合布线原则。
Ø可以满足各种网络带宽规定，涉及10Mbit/s，100Mbit/s，1000Mbit/s。
环型网络构造
环型拓扑（RingTopology），所有计算机连成环状，不需要终结器。
信号沿环一种方向传播，依次通过每台计算机。
环型网络中每一台计算机都是一种中继器，把信号放大并传给下一台计算机。
任何一台计算机浮现故障都会影响整个网络。
环上通信方式——令牌传递（TokenPassing）
令牌（Token）是一种表达信息发送允许证特殊控制帧。
令牌帧沿着环网单向循环，依次通过各个节点。
令牌环工作重要有三个环节：
①获取令牌并发送数据帧；
②接受和转发数据帧；
③撤除数据帧并释放令牌。
网状网络构造
网状拓扑（MeshTopology），各节点通过传播线互相连接，任何一种节点都至少与其她两个节点相连。
状构造具备较高可靠性，但实现费用高，构造复杂，不易管理和维护，惯用在广域网中，局域网中很少使用。
基本内容
辅助手段和时间分派
网络拓扑构造变体
1、星型总线网构造
特点：
Ø任何一台计算机发生故障都不会影响整个网络。
Ø如果网络中HUB浮现问题就会影响到整个网络，使整个网络不能正常工作。
Ø星型总线型是以太网、迅速以太网、千兆以太网基本。
总线作为整个网络主干，普通采用光纤，成本较高。
2、星型环网络构造
星型环（Star－Ring）中，计算机连接到HUB或SWITCH上，在HUB或SWITCH内部采用环状，或将HUB或SWITCH直接连成环状。
IP地址
IP合同分为IPv4（当前使用）、IPv6（正在研发）。
IPv4IP地址是由32Bits二进制数值构成。
IP地址是具备逻辑格式地址：
IP地址=网络地址（标记/ID）+主机地址（标记/ID）
具备逻辑格式目是为了减轻路由器解决压力，只需要找到目的网络即可。
依照网络地址不同，IP地址分为5类（A、B、C、D、E），分别合用于不同规模网络。
网络地址分类是依照IP地址最左边几位——前导位，进行辨认。
A、B、C三类IP地址，分别合用于大、中、小型网络（以入网计算机数为衡量原则）。
基本内容
辅助手段和时间分派
同类IP地址在数据链路层或物理层通过Switch（物理寻址）或HUB（广播寻址）实现访问。
异类IP地址必要在网络层通过Router（IP逻辑寻址）实现访问。
特殊IP地址：
Ø主机地址全为0，表达网络地址。
Ø主机地址全为1，“广播”地址，表达目的地址为网络中所有设备。
Ø私用IP地址，供LAN使用，在Internet上非法。
ØMicrosoft保存IP地址，从169.254.x.x
要解决问题：
IP地址按照类别来划分不能适应网络灵活变化组织、管理规定。
Ø有30台计算机组网，使用C类地址（可容纳254台主机），则也许导致重大资源挥霍。
Ø如有300台计算机组网，使用C类地址（可容纳254台主机）则需要增长路由实现互连，若使用B类地址（可容纳65534台主机）则挥霍。
提出方案：
采用子网寻址技术来提高IP地址运用率。
将IP地址相应网络进行分割，产生各种逻辑网络，其中每一种逻辑网称为原网络子网，便于网络维护与管理。
当前是通过可变长子网掩码（VLSM）技术实现。
详细实现：
仅靠IP地址自身不能实现动态拟定主机地址与网络地址，必要采用额外方式加以拟定——采用子网掩码形式。
子网掩码是一种32位地址，与IP地址一一相应。
若子网掩码某位值为1，则IP地址相应位是网络地址；若子网掩码某位值为0，则IP地址相应位是主机地址。
（高位用于网络地址，低位用于主机地址，前一串持续1，背面都是0）。
系统默认子网掩码，不进行子网分割IP地址相应子网掩码。
基本内容
辅助手段和时间分派
解决问题：
有30台计算机组网，使用C类地址（可容纳254台主机），则也许导致重大资源挥霍，采用可变长子网掩码对C类地址进行逻辑分割避免挥霍。
详细实现：
∵24<30<25∴主机地址至少需要5位
分割逻辑子网，采用对主机地址借位方式进行。
所借位数=默认主机位数-需要主机位数
基本内容
辅助手段和时间分派
3=8-5
C类地址（192.168.0.0）借用3位主机地址所构成子网（子网掩码为255.255.255.224），每一子网容纳机器数：
30。
可将一种较大规模网络分割成若干逻辑子网便于（隔离）管理。
解决问题：
如有300台计算机组网，使用C类地址（可容纳254台主机）则需要增长路由器实现互连，若使用B类地址（可容纳65534台主机）则挥霍，使用可变长子网掩码，即节约路由器又避免地址挥霍。
详细实现：
∵28<300<29∴主机地址至少需要9位
扩展逻辑子网，采用对网络地址借位方式进行。
所借位数=需要主机位数-默认主机位数
1=9-8
对网络地址借位可变长子网掩码也被称为超网。
基本内容
辅助手段和时间分派
核心看与否属于同一网络——网络地址相似
相似（Switch/HUB）；不同（Router）
要解决问题：
IPv4可用资源有限，不能满足Internet发掌规定；IPv4数据包头信息比较复杂，消耗了额外网络资源；IPv4可扩展性较小。
提出方案：
建立新一代Internet通信合同，IPv6。
IPv6采用128位长度地址（8个16位某些），大大增长了网络地址空间，简化了头信息，安全性，可扩展性大大提高。
基本内容
辅助手段和时间分派
集线器
集线器（HUB）对网络进行集中管理最小单元，工作在ISO物理层，其实质是一种多端口中继器。
中继器是一种放大模仿或数字信号网络连接设备，重要是将接受到信号进行再生放大，以扩大网络传播距离。
集线器（HUB）基本功能是使用广播技术进行信息分发，将一种端口上接受到信号，以广播方式发送到集线器其她所有端口。
IEEE802.3合同定义：
集线器功能是随机选用某一端口设备，并让它独占所有带宽，与集线器上联设备（互换机、路由器或服务器等）进行通信。
集线器特点：
1HUB作为一种多端口信号放大设备，工作时先将接受信号整形放大（恢复到发送状态），再发送到所有处在工作状态端口（广播，不具备定向传送能力）。
2HUB只与其上联设备（如上层HUB、互换机等进行通信），同层间端口不直接通信，如要通信需通过上联设备再进行广播实现。
集线器在网络中作用
HUB重要用于共享网络组建，是解决服务器直接到桌面最经济方案。
集线器分类
依照端口分：
ØRJ－45端口
ØAUI端口
ØBNC端口
ØSC光纤端口
依照外形尺寸分
Ø机架式，符合工业原则，长19英寸（48.3cm），高1U（4.43cm）/2U等，16口/24口，合用较大型网络
Ø桌面式，简易式，端口较少（8口以内），用于小型网络
依照连接速度分
Ø10Mbit/s
Ø100Mbit/s和10/100Mbit/s自适应
Ø1000Mbit/s和100/1000Mbit/s自适应
依照与否支持网络管理功能分
Ø不可网管型集线器（DampHUB），中低端
Ø可网管型集线器（IntelligentHUB），支持SNMP
基本内容
辅助手段和时间分派
可网管型集线器都配备有Console接口。
依照与否具备可扩展功能分
Ø可对叠集线器
Ø不可堆叠集线器
堆叠方式是指将若干集线器以电缆通过堆叠端口连接起来，以实现单台集线器端口数扩充，要注意是只有可堆叠集线器才具备这种端口，一种可堆叠集线器中普通同步具备“UP”和“DOWN”堆叠端口。
集线器堆叠是为解决单个集线器端口局限性问题。
采用堆叠集线器端口扩展方式要受到集线器种类和间隔距离限制，首要条件是实现堆叠集线器必要是可堆栈：
集线器堆叠普通以同一品牌、同一型号相堆叠，堆叠数量普通不超过4～5台；另一方面堆叠连接几台集线器之间连接非常近（厂家所能提供堆栈连接电缆普通是1m）。
堆叠中所有集线器可视为一种整体集线器来进行管理，堆叠中所有集线器从拓扑构造上可视为一种集线器。
级联是另一种集线器端口扩展方式，指使用集线器普通或特定端口来进行集线器间连接。
普通端口就是通过集线器某一种惯用端口（如RJ－45端口）进行连接；特殊端口就是集线器为级联专门设计一种“级联端口”，普通都标有“Uplink”或“MDI”字样。
所有集线器都可以进行级联。
两种集线器端口扩展方式（“堆叠”与“级联”）比较
条件
实现
投资
距离
网络管理
性能
堆叠
有
困难
大
短<=1m
简朴、同一
良好
级联
无
简朴、灵活
小
长<=100m
困难、分散
普通
注：
“级联”还具备延扩局域网络范畴功能。
计算机网络收发器
网络收发器：
连接不同网络传播介质（RJ－45、AUI、BNC、ST）转接器。
计算机网络中互换机
互换机（SWITCH）是互换式集线器简称，工作在OSI参照模型数据链路层。
互换机相称于多端口网桥，能辨认地址信息（MAC地址），通过解析所传递信息包目地址，能将每一信息包独立地从源端口转发至目端口。
网桥区别于中继器，工作在OSI参照模型数据链路层，够解析所收发数据，特别是可以读取目的地址信息（MAC），并决定与否向网络其她段转发（重发）数据包。
互换机工作方式
互换机工作原理是存储转发，它将某个端口发送信息先存储下来，然后按照信息包中目地址，在互换机地址表中查找目计算机所连接端口，找到后将信息直接发送给目端口，从而避免了和其她端口发生碰撞，提高了网络互换和传播速度。
互换机为每个端口都设立了独立通道和带宽，一种16口百兆互换机，它每一种端口都享有独立百兆带宽。
基本内容
辅助手段和时间分派
互换机拥有一条高带宽背板总线和内部互换矩阵，互换机所有端口都挂接在这条背板总线上，当控制电路收到数据包后来，解决端口会查找内存中地址对照表，以拟定目MAC网卡是挂接在哪一种端口上，然后通过内部互换矩阵迅速将数据包转发到目端口。
目MAC在地址表中若找不到，互换机便采用广播方式，将数据包广播到所有端口，接受端口回应后，互换机便会将该MAC地址和所相应端口记忆下来，添加到内部地址表中，后来若要向该目地址发送信息，则就采用直接转发了——互换机对目地址具备记忆和学习功能，是一种智能化设备。
互换机背板带宽越宽（背板带宽指是互换机在无阻塞状况下最大互换能力），互换机解决和互换速度就越快。
互换机与集线器本质区别
集线器（HUB）——共享式网络，共享带宽，信道争用。
互换机（SWITCH）——互换式网络，专用信道。
互换机重要功能：
1互换机可以将原有网络划提成各种子网络，可以做到扩展网络有效传播距离，并支持更多网络节点。
2运用互换机可有效隔离网络流量，减少网络中冲突，缓和网络拥挤状况。
选取互换机（SWITCH）因素：
Ø互换机（SWITCH）工作特点和良好性能。
Ø网络发展和互换机成本减少，推动互换机（SWITCH）将逐渐取代集线器（HUB）。
Ø千兆以太网高速网络发展推动了互换机应用。
互换机有关技术
互换机3种互换技术：
Ø存储转发（StoreandForward）：
互换机在接受数据帧时，先存储在一种共享缓冲区中，然后进行过滤（滤除不健全帧和冲突帧）和差错校验，最后将数据发送至目的端口。
质量高、速度慢。
Ø直通（CutThrough）：
只检查接受到帧目的地址，及时转发，不做差错和过滤解决。
速度快。
Ø无碎片直通（FragmentFreeCutThrough）：
假定网络中无碎片（碎片，由于冲突产生不完整不健全帧），接受到数据帧存储某些（前64字节），进行差错检查，无错则以为健全帧，转发。
三层互换技术——可以解析第三层（OSI网络层）数据互换机被称作第三层互换机，核心是将路由功能集成到普通互换机中。
路由器（工作在OSI网络层），以IP合同通过软件实现网络互联（路由），灵活、可扩展，但价格昂贵，转发速率慢；三层互换机采用互换技术来发送包实现路由，与普通互换机相比较在性能上有质奔腾，在网络分段、安全性、可管理性等方面均有很大提高，能提高网络运营速度，扩展网络规模，是网络核心较好选取。
Ø集线器运营在第一层（物理层）
Ø互换机运营在第二层（数据链路层）
Ø路由器运营在第三层（网络层）
基本内容
辅助手段和时间分派
随着互换技术发展，这种界限将会变得更加模糊。
可以解析第三层数据互换机被称作第三层（路由）互换机，可以解析第四层数据互换机被称作第四层（应用）互换机。
核心：
互换完全是由设备硬件解决，而路由则是由设备软件解决。
能解析更高层数据使得互换机可以执行先进过滤、记录和安全功能。
三、四层互换机可以比路由器更快地传播数据，并且比路由器更容易安装和配备。
普通，三、四层互换机整体性能比不上路由器。
例如，三、四层互换机不能在以太网和令牌环网间传播数据，不能打包合同，也不能优化数据传播。
这些差别使得三、四层互换机不合用于某些特殊连接需要。
如果想连接一种10BaseT以太网和一种100BaseT以太网，使用互换机也就可以。
但如果连接一种令牌环网和一种以太网，就必要要使用路由器。
互换机分类和特点
依照技术分类：
1以太网（Ethernet）互换机，用于以太网（以以太网帧为传播单位）互换机，互换机主流产品。
2ATM（异步传播模式）互换机，用于ATM网络（拟定长度为53个字节信元为传播单位），电信主干网络中应用较多。
3FDDI（光纤分布式数据接口）互换机，被以太网取代，基本不用。
4令牌网互换机，失去市场，基本不用
依照构造分类：
Ø固定端口互换机，只提供有限端口，无法通过模块来扩展端口数量。
当前绝大多数互换机属于此类。
Ø模块化互换机，可选取不同数量、速度、接口类型模块，支持热插拔。
部门级核心互换机采用较多。
依照所在合同层分：
Ø二层互换机，工作在OSI数据链路层，以介质访问控制（MAC）子层为基本，完毕不同端口数据间互换，互换机应具备基本功能。
Ø三层互换机，工作在OSI网络层，具备路由功能，实现不同网段间数据互换，大中心网络核心多采用。
Ø四层互换机，工作在OSI传播层，可使用传播层有关功能进行数据互换和解决。
原则为制定完毕，实际使用较少。
路由器
路由器（Router）工作在OSI参照模型网络层，可以将使用相似或不同合同网段或网络连接起来，实现互通，扩大网络连接范畴（Internet就是以无数个路由器连接起来）。
路由器具备较高智能，内部拥有CPU、内存，基于合同（软件）转发数据包。
基本内容
辅助手段和时间分派
路由器特点
1在不同网络或网段之间转发数据包（基于合同）。
2选取最适当途径，引导通信（通过路由表、路由选取算法实现）。
3依照预定规则拆分、组合数据包，使之适合于网络传播。
4支持多合同，作为不同通信合同网络连接平台。
5通过隔离网络一某些来防止网络瓶颈，避免网络运营停止和网络广播风暴产生。
6保护网络免受入侵（通过方略、访问控制列表、路由表实现）。
路由器与互换机区别
路由器（Router）
互换机（Switch）
工作层次
网络层
数据链路层
工作方式
软件合同
硬件互换
智能限度
高
低
寻址方式
IP地址
MAC地址
广播域
可分割
不可分割，只能分割冲突域
连接对象
端到端连接不同网络、Internet连接
网络中段
电源及UPS
供电安全，要解决网络能源安全问题（重要是解决供电中断对网络产生影响）。
为了避免突然供电中断对网络导致严重危害（硬件、软件、数据），普通采用配备UPS（不间断电源）方式。
后备式UPS，内部有一充电电池，平时供电正常时设备使用从电源输出电力，保证电池处在满电状态。
当UPS检测到电源断电或电压波动时就及时切换到电池供电方式，通过内部电路转换实现将电池直流变交流为设备继续供电。
后备式UPS核心是在极短时间内检测到供电中断或电压波动，并迅速进行供电切换。
后备式UPS相对与在线式UPS性能较差，功率负载较小（普通不大于3KvA），价格便宜。
在线式UPS，工作时与电源相连，电源正常供电时对UPS内部电池不断地进行充电，然后UPS内部电路将电池直流电转换为交流电，设备不与电源直接相连，电源中断或电压波动对设备毫无影响。
在线式UPS输出负载大，对服务器供电系统安全性能有较大提高，价格较高。
UPS为网络设备（普通是核心服务器）提供后备电力，但普通UPS供电能力是有限，普通为20～30分钟（视电池容量大小与负载大小关于）。
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