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09自考专科毕业设计论文
密级:
学号:
毕业设计(论文)
小型网络的构建
系别:
计算机系
专业:
计算机网络技术
班级:
09自考专科计网2班
姓名:
林学冠
指导老师:
胡博
完成日期:
2011年11月1日
江西蓝天学院
毕业综合训练任务书
系计算机系专业计算机网络技术年级09
班级自考专科计网2班姓名林学冠起止日期2011-11-1到2011-11-7
题目小型网络的构建
1.毕业综合训练任务及要求(根据题目性质对学生提出具体要求)
掌握计算机网络的应用领域、应用平台,能解决网络运行中所遇到到问题
要求:
对构建网络的各个设备要掌握和了解,对各种类型的网络要熟悉把握对各个类型的网络运行平台要有了解
2.毕业综合训练的原始资料及依据(包括做调研报告的背景,研究条件、应用环境等)
研究条件:
贺全荣,车世安主编《局域网组建、管理及维护实用教程》清华大学出版北京2010年
王达主编《网络工程基础》电子工业出版社北京2007年
应用环境:
WindowXP、Win7,MicrosoftWord2003,MicrosoftVisio
3.主要参考资料、文献
贺全荣,车世安主编《局域网组建、管理及维护实用教程》清华大学出版北京2010年
王达主编《网络工程基础》电子工业出版社北京2007年
指导教师
年月日
指导教师评语
建议成绩:
优良中及格不及格
指导教师签字
年月日
最终评定成绩:
优良中及格不及格
系主任签字
年月日
摘要
21世纪,随着计算机技术的迅猛发展,人们对网络的需求及依赖日益增大。
那么,网络应该怎么搭建、搭建怎样的网络才适合就日显重要。
一个合适的网络环境对办公的重要性的不言而喻的,合适的网络能更方便的进行管理、规划企业的资源,使企业的资源得到更充分及更合理的利用。
搭建网络的方式,在物理上,我们可以分为:
总线型网络、环形网络、树形网络、星型网络、网状型网络,实际上现在流行的大多数都是星型的网络。
网络搭建用的设备主要有:
路由器、交换机、集线器(HUB)、中继器、网桥,防火墙等。
各个网络设备在不同的网络中的作用都有所差异,因此我们选购网络设备时都要小心考虑。
网络搭建用的传输介质主要有:
双绞线、光纤(光缆)、同轴电缆。
一个网络的搭建我们需要考虑的东西很多,我们不仅要满足目前的需求,也要考虑到以后的网络扩展。
关键词:
网络;搭建
Abstract
The21stcentury,withtherapiddevelopmentofcomputertechnology,peoplerelyonthenetworkandincreasingdemand.
So,howthenetworkshouldbebuilt,howthenetworkissuitabletobuildontheincreasinglyimportant.Anetworkenvironmentsuitableforofficeself-evidentimportance,theappropriatenetworkmanagementmoreconvenient,enterpriseresourceplanning,enterpriseresourcesmorefullyandmorerationaluse.
Buildanetworkinamannerthatphysically,wecanbedividedinto:
busnetwork,ringnetwork,treenetwork,starnetwork,mesh-typenetwork,infact,mostofthenowpopularstarofthenetwork.
Buildingthenetworkequipmentusedare:
routers,switches,hubs,(HUB),repeaters,bridges,firewallsandsoon.Allnetworkdevicesindifferentnetworksallthedifferenceintherole,sowebuynetworkequipmentmustbecarefullyconsidered.
Buildingthenetworktransmissionmediumusedare:
twistedpair,opticalfiber(cable),coaxialcable.
Buildanetworkweneedtoconsidermanythings,wemustnotonlymeetcurrentneeds,butalsotakeintoaccountfuturenetworkexpansion.
Keywords:
networks;build
目录
第一章网络概述2
1.1网络的概述2
1.2网络的分类3
1.3网络的发展方向4
第二章常用的网络设备6
2.1网桥6
2.2集线器8
2.3中继器12
2.4交换机13
2.5路由器14
2.6防火墙15
第三章网络传输介质16
3.1同轴电缆16
3.2双绞线18
3.3光纤19
第四章网络的搭建20
4.1网络搭建前的准备工作20
4.2网络搭建后的完善工作20
参考文献21
致谢22
第一章网络概述
1.1网络的概述
1.网络的概念
网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物,它是把物理上分开的多台计算机或者其他计算机网络设备通过传输介质连接在一组成的系统。
计算机网络的基本组成包括:
计算机、网络操作系统、传输介质和相应的应用软件四部分。
计算机网络的功能主要有数据通信、资源共享和分布处理。
2.网络中常见的通信协议
通信协议是指计算机网络设备用来通信的一套规则,网络的协议可以概括为两类:
“内部协议”和“外部协议”,一般我们常说的局域网通信协议指的是外部协议。
目前局域网中最常见的3个协议是TCP/IP、Novell的IPX/SPX、和Microsoft的NetBEUI。
(1)TCP/IP协议:
它不是一个协议,而是一个系列协议的总和,其命名源于其中最重要的两个协议,一个是TCP协议,称为传输控制协议;另一个是IP协议,成为网间互联协议。
其他协议还包括:
ARP(地址解析协议)、RARP(反向地址解析协议)、ICMP(互联网控制报文协议)、IGMP(互联网组网管理协议)、UDP(用户数据报协议)、FTP(文件传输协议)、NFS(网络文件系统协议)、DNS(域名服务)、RIP(路由信息协议)、SMTP(简单邮件传输协议)、Telnet(网络终端协议)。
TCP/IP协议的特点:
一是,与网络物理硬件无关;二是,开放的协议标准,可免费使用;三是,采用统一的寻址方案;四是,提供多种用户服务。
IP地址:
连接到网络上的每台主机都有一个唯一的地址,即IP地址,是用来识别网上的位置和身份。
IP地址包括两个部分,即网络号部分和主机号部分;IP地址主要分成A、B、C、D、E5类。
(2)IPX/SPX协议:
即网际包交换/顺序包交换协议。
(3)NetBEUI协议:
即用户扩展接口协议。
(4)协议选择的原则:
一是,要与网络设备、需求保持一致;二是,要尽量选用同一种协议;三是,保持协议的一致性。
3.几个重要的概念
(1)CSMA/CD
CSMA/CD即载波监听多路访问/冲突检测,是一种介质访问控制协议。
它是一种分布式访问控制协议,网络中的各个站点都能独立地决定数据帧的发送和接受。
CSMA/CD的工作原理可以通俗的理解为:
先听后说,边听边说;一旦冲突,立即停说;等待时机,然后再说。
(2)共享与交换
共享与交换是网络中两种不同的数据传输方式。
共享式网络的特点是各个计算机通过集线器共享介质,也就是说如果此刻有某个用户在使用线路,那么其他用户只能等待;交换式网络的特点是使用交换机代替集线器,交换机可以使多个用户同时使用此网络。
3、全双工和半双工
全双工是指在信道发送数据的同时也能够接收数据,两者可以同步进行;半双工是指双向交替通信,即在同一时间内,通信双方只能有一方发送信息,当一方在发送或者接收信息时,另一方只能处于等待状态。
1.2网络的分类
网络的分类
按照网络结点4分布和规模来分类:
局域网、广域网和城域网。
按照交换方式分类:
线路交换网络、报文交换网络和分组交换网络。
按照网络拓扑结构分类:
星型网络、树型网络、总线型网络、环型、网络和网状网络。
图1-1典型的总线型网络
1.3网络的发展方向
1.ARPANET试验网阶段
ARP,即美国国防部高级研究计划局的简称,该局在20世纪60年代提出要研究一种全新的、能够适应现代战争的、生存能力很强的网络,用以对付来自前苏联的核进攻威胁。
其特点主要是:
资源共享、分散控制、分组交换、采用专门的通信控制处理机、分层的网络协议等
2.计算机网络标准化阶段
1、建立三级结构的因特网
1985年起,美国国家科学基金会NSF就认识到计算机网络对科学研究的重要性,1986年,NSF围绕六个大型计算机中心建设计算机网络NSFNET,它是个三级网络,分主干网、地区网、校园网。
它代替Arpanet称为internet的主要部分。
2、多级结构因特网的形成
1993年开始,美国政府资助的NSFNET就逐渐被若干个商用的因特网主干网替代,这种主干网也叫因特网辅助提供者ISP,考虑到因特网商用化后可能出现很多的ISP,为了使不同ISP经营的网络能够互通,在1994创建了4个网络接入点NAP分别有4个电信公司经营,本世纪初,美国的NAP达到了十几个。
NAP是最高级的接入点,现在的因特网已经很难对其网络结构给出很精细的描述,但大致可分为五个接入级:
网络接入点NAP,多个公司经营的国家主干网,地区ISP,本地ISP,校园网、企业或家庭PC机上网用户。
3、局域网
局域网
通常我们常见的“LAN”就是指局域网,这是我们最常见、应用最广的一种网络。
现在局域网随着整个计算机网络技术的发展和提高得到充分的应用和普及,几乎每个单位都有自己的局域网,有的甚至家庭中都有自己的小型局域网。
很明显,所谓局域网,那就是在局部地区范围内的网络,它所覆盖的地区范围较小。
这种网络的特点就是:
连接范围窄、用户数少、配置容易、连接速率高。
目前局域网最快的速率要算现今的10G以太网了。
IEEE的802标准委员会定义了多种主要的LAN网:
以太网(Ethernet)、令牌环网(TokenRing)、光纤分布式接口网络(FDDI)、异步传输模式网(ATM)以及最新的无线局域网(WLAN)。
4、城域网
(MetropolitanAreaNetwork;MAN)
城域网
这种网络一般来说是在一个城市,但不在同一地理小区范围内的计算机互联。
这种网络的连接距离可以在10 ̄100公里,它采用的是IEEE802.6标准。
MAN与LAN相比扩展的距离更长,连接的计算机数量更多,在地理范围上可以说是LAN网络的延伸。
城域网多采用ATM技术做骨干网。
ATM是一个用于数据、语音、视频以及多媒体应用程序的高速网络传输方法。
ATM包括一个接口和一个协议,该协议能够在一个常规的传输信道上,在比特率不变及变化的通信量之间进行切换。
ATM也包括硬件、软件以及与ATM协议标准一致的介质。
5、广域网
(WideAreaNetwork;WAN)
广域网
这种网络也称为远程网,所覆盖的范围比城域网(MAN)更广,它一般是在不同城市之间的LAN或者MAN网络互联,地理范围可从几百公里到几千公里。
因为距离较远,信息衰减比较严重,所以这种网络一般是要租用专线,通过IMP(接口信息处理)协议和线路连接起来,构成网状结构,解决循径问题。
第二章常用的网络设备
2.1网桥
定义:
一种在链路层实现中继,常用于连接两个或更多局域网的网络互联设备
网桥结构示意图
网桥(Bridge)像一个聪明的中继器。
网桥是一种对帧进行转发的技术,根据MAC分区块,可隔离碰撞。
网桥将网络的多个网段在数据链路层连接起来。
网桥将两个相似的网络连接起来,并对网络数据的流通进行管理。
它工作于数据链路层,不但能扩展网络的距离或范围,而且可提高网络的性能、可靠性和安全性。
网桥的功能在延长网络跨度上类似于中继器,然而它能提供智能化连接服务,即根据帧的终点地址处于哪一网段来进行转发和滤除。
网桥对站点所处网段的了解是靠“自学习”实现的,有透明网桥、转换网桥、封装网桥、源路由选择网桥。
当使用网桥连接两段LAN时,网桥对来自网段1的MAC帧,首先要检查其终点地址。
因为网桥起到了隔离作用。
网桥在一定条件下具有增加网络带宽的作用。
网桥的存储和转发功能与中继器相比有优点也有缺点,其优点是:
使用网桥进行互连克服了物理限制,这意味着构成LAN的数据站总数和网段数很容易扩充。
网桥的中继功能仅仅依赖于MAC帧的地址,因而对高层协议完全透明。
网桥将一个较大的LAN分成段,有利于改善可靠性、可用性和安全性。
网桥的主要缺点是:
由于网桥在执行转发前先接收帧并进行缓冲,与中继器相比会引入更多时延。
由于网桥不提供流控功能,因此在流量较大时有可能使其过载,从而造成帧的丢失。
网桥的优点多于缺点正是其广泛使用的原因。
网桥与路由器的比较
网桥并不了解其转发帧中高层协议的信息,这使它可以同时以同种方式处理IP、IPX等协议,它还提供了将无路由协议的网络(如NetBEUI)分段的功能。
由于路由器处理网络层的数据,因此它们更容易互连不同的数据链路层,如令牌环网段和以太网段。
网桥通常比路由器难控制。
像IP等协议有复杂的路由协议,使网管易于管理路由;IP等协议还提供了较多的网络如何分段的信息(即使其地址也提供了此类信息)。
而网桥则只用MAC地址和物理拓扑进行工作。
因此网桥一般适于小型较简单的网络。
兼容性问题:
在802.x到802.y的九种组合中,每一种都有它自己的特殊问题要解决。
在讨论这些特殊问题之前,先来看一看这些网桥共同面临的一般性问题。
首先,各种局域网采用了不同的帧格式。
这种不兼容性并不是由技术上的原因造成的,而仅仅是由于支持三种标准的公司(Xerox,GM和IBM),没有一家愿意改变自己所支持的标准。
其结果是:
在不同的局域网间复制帧要重排格式,这需要占用CPU时间,重新计算校验和,而且还有可能产生因网桥存储错误而造成的无法检测的错误。
第二个问题是互联的局域网并非必须按相同的数据传输速率运行。
当快速的局域网向慢速的局域网发送一长串连续帧时,网桥处理帧的速度要比帧进入的速度慢。
网桥必须用缓冲区存储来不及处理的帧,同时还得提防耗尽存储器。
与网桥瓶颈问题相关的一个细微而重要的问题是其上各层的计时器值。
假如802.4局域网上的网络层想发送一段很长的报文(帧序列)。
在发出最后一帧之后,它开启一个计时器,等待确认。
如果此报文必须通过网桥转到慢速的802.5网络,那么在最后一帧被转发到低速局域网之前,计时器就有可能时间到。
网络层可能会以为帧丢失而重新发送整个报文。
几次传送失败后,网络层就会放弃传输并告诉传输层目的站点已经关机。
第三,在所有的问题中,可能最为严重的问题是三种802LAN有不同的最大帧长度。
对于802.3,最大帧长度取决于配置参数,但对标准的10M/bs系统最大有效载荷为1500字节。
802.4的最大帧长度固定为8191字节。
802.5没有上限,只要站点的传输时间不超过令牌持有时间。
如果令牌时间缺省为10ms,则最大帧长度为5000字节。
一个显而易见的问题出现了:
当必须把一个长帧转发给不能接收长帧的局域网时,将会怎么样?
在本层中不考虑把帧分成小段。
所有的协议都假定帧要么到达要么没有到达,没有条款规定把更小的单位重组成帧。
这并不是说不能设计这样的协议,可以设计并已有这种协议,只是802不提供这种功能。
这个问题基本上无法解决,必须丢弃因太长而无法转发的帧。
其透明程度也就这样了。
2.2集线器
定义:
作为网络中枢连接给类节点,以形成星状机构的一种网络设备
集线器工作方式示意图
集线器的英文称为“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(开放系统互联参考模型)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(一种检测协议)访问方式。
集线器配置图示
这种广播发送数据方式有三方面不足:
(1)用户数据包向所有节点发送,很可能带来数据通信的不安全因素,一些别有用心的人很容易就能非法截获他人的数据包;
(2)由于所有数据包都是向所有节点同时发送,加上以上所介绍的共享带宽方式,就更加可能造成网络塞车现象,更加降低了网络执行效率。
(3)非双工传输,网络通信效率低。
集线器的同一时刻每一个端口只能进行一个方向的数据通信,而不能像交换机那样进行双向双工传输,网络执行效率低,不能满足较大型网络通信需求。
正因如此,尽管集线器技术也在不断改进,但实质上就是加入了一些交换机(SWITCH)技术,发展到了今天的具有堆叠技术的堆叠式集线器,有的集线器还具有智能交换机功能。
可以说集线器产品已在技术上向交换机技术进行了过渡,具备了一定的智能性和数据交换能力。
但随着交换机价格的不断下降,仅有的价格优势已不再明显,集线器的市场越来越小,处于淘汰的边缘。
尽管如此,集线器对于家庭或者小型企业来说,在经济上还是有一点诱惑力的,特别适合家庭几台机器的网络中或者中小型公司作为分支网络使用。
集线器的工作特点
依据IEEE802.3协议,集线器功能是随机选出某一端口的设备,并让它独占全部带宽,与集线器的上联设备(交换机、路由器或服务器等)进行通信。
由此可以看出,集线器在工作时具有以下两个特点。
首先是Hub只是一个多端口的信号放大设备,工作中当一个端口接收到数据信号时,由于信号在从源端口到Hub的传输过程中已有了衰减,所以Hub便将该信号进行整形放大,使被衰减的信号再生(恢复)到发送时的状态,紧接着转发到其他所有处于工作状态的端口上。
从Hub的工作方式可以看出,它在网络中只起到信号放大和重发作用,其目的是扩大网络的传输范围,而不具备信号的定向传送能力,是—个标准的共享式设备。
因此有人称集线器为“傻Hub”或“哑Hub”。
其次是Hub只与它的上联设备(如上层Hub、交换机或服务器)进行通信,同层的各端口之间不会直接进行通信,而是通过上联设备再将信息广播到所有端口上。
由此可见,即使是在同一Hub的不同两个端口之间进行通信,都必须要经过两步操作:
第一步是将信息上传到上联设备;第二步是上联设备再将该信息广播到所有端口上。
Hub主要用于共享网络的组建,是解决从服务器直接到桌面最经济的方案。
在交换式网络中,Hub直接与交换机相连,将交换机端口的数据送到桌面。
使用Hub组网灵活,它处于网络的一个星型结点,对结点相连的工作站进行集中管理,不让出问题的工作站影响整个网络的正常运行,并且用户的加入和退出也很自由。
集线器的分类
集线器有很多种类型。
按结构和功能分类,集线器可分为未管理的集线器、堆叠式集线器和底盘集线器三类。
(1)未管理的集线器
最简单的集线器通过以太网总线提供中央网络连接,以星形的形式连接起来。
这称之为未管理的集线器,只用于很小型的至多12个节点的网络中(在少数情况下,可以更多一些)。
未管理的集线器没有管理软件或协议来提供网络管理功能,这种集线器可以是无源的,也可以是有源的,有源集线器使用得更多。
(2)堆叠式集线器
堆叠式集线器
堆叠式集线器是稍微复杂一些的集线器。
堆叠式集线器最显著的特征是8个转发器可以直接彼此相连。
这样只需简单地添加集线器并将其连接到已经安装的集线器上就可以扩展网络,这种方法不仅成本低,而且简单易行。
(3)底盘集线器
底盘集线器是一种模块化的设备,在其底板电路板上可以插入多种类型的模块。
有些集线器带有冗余的底板和电源。
同时,有些模块允许用户不必关闭整个集线器便可替换那些失效的模块。
集线器的底板给插入模块准备了多条总线,这些插入模块可以适应不同的段,如以太网、快速以太网、光纤分布式数据接口(FiberDistributedDataInterface,FDDl)和异步传输模式(AsynchronousTransferMode,ATM)中。
有些集线器还包含有网桥、路由器或交换模块。
有源的底盘集线器还可能会有重定时的模块,用来与放大的数据信号关联。
各种集线器:
2.3中继器
中继器介绍:
中继器
中继器(REPEATER)中继器是网络物理层上面的连接设备。
中继器(RPrepeater)是连接网络线路的一种装置,常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。
由于存在损耗,在线路上传输的信号功率会逐渐衰减,衰减到一定程度时将造成信号失真,因此会导致接收错误。
中继器就是为解决这一问题而设计的。
它完成物理线路的连接,对衰减的信号进行放大,保持与原数据相同。
从理论上讲中继器的使用是无限的,网络也因此可以无限延长。
事实上这是不可能的,因为网络标准中都对信号的延迟范围作了具体的规定,中继器只能在此规定范围内进行有效的工作,否则会引起网络故障。
中继器的作用:
中继器(Repeater)工作于OSI的物理层,是局域网上所有节点的中心,它的作用是放大信号,补偿信号衰减,支持远距离的通信。
OSI
2.4交换机
定义:
网络节点上话务承载装置、交换级、控制和信令设备以及其他功能单元的集合体。
交换机能把用户线路、电信电路和(或)其他要互连的功能单元根据单个用户的请求连接起来。
概念:
以太网交换机
交换机(英文:
Switch,意为“开关”)是一种用于电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。
其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。
交换(switching)是按照通信两端传输信息的需要,用人工或设备自动完成的方法,把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术的统称。
根据工作位置的不同,可以分为广域网交换机和局域网交换机。
广义的交换机(switch)就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。
在计算机网络系统中,交换概念的提出改进了共享工作模式。
我们以前介绍过的HUB集线器就是一种共享设备,HUB本身不能识别目的地址,当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时,数据包在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的,由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。
也就是说,在这种工作方式下,同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通讯,如果发生碰撞还得重试。
这种方式就是共享网络带宽。
2.5路由器
路由器
定义:
为信息流或数据分组选择路由的设备。
路由器(Router)是连接因特网
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