1、第5讲 局域网组建与网络互连,1 局域网硬件系统组成2 网络操作系统简介3 常见局域网组网方法4 网络互连的基本概念 5 网络互连设备6 第三层交换技术7 广域网通迅线路,一、局域网的硬件系统,1.1网络服务器(Server)网络服务器概念指能够向网络用户提供特定服务的计算机。服务器是局域网中资源子网的核心。其类型可以是专用的服务器、小型机、高档微机等。网络服务器的分类主控服务器、应用服务器（Web服务器、ftp服务器、邮件服务器） 。,网络服务器应具有的功能 运行和安装局域网的操作系统。实现网络中的软件、硬件和数据信息等资源的共享。网络管理员通过局域网内的管理服务器，实现对网络上的用户、资源
2、（设备、数据、软件等） 、通信和安全等全方位的管理。,概念： (workstation or client) 是用户向网络（服务器）申请服务的终端设备，用户使用它向服务器索取各种信息及数据，请求服务器提供各种服务。网络工作站的类型 各种类型的微机均可以成为网络工作站。 网络工作站的配置要求硬件：传输介质通过网卡与网络服务器连接。软件：工作站通常具有自己单独的操作系统，以便独立工作。,1.2 工作站或客户机,1.3 网络适配器（NIC）,网络适配器（网卡）的概念：构成网络的基本部件，安装在计算机主板上，与网络传输介质相连。网卡工作在物理层和介质访问控制层（MAC）实现数据帧的封装和拆封、进行差错
3、校验以及相应的数据通讯管理。,1.4 集线器（HUB）,集线器（HUB）是以太网的中心连接设备，所有节点通过双绞线与集线器相连成，物理上的星型结构，逻辑上属于总线型结构。工作在OSI模型中的物理层设备。按集线器端口连接介质的不同，集线器可连接同轴电缆、双绞线和光纤。集线器上除了带有RJ-45接口外，还带有一个AUI粗缆接口和(或)一个BNC细缆接口，以实现不同介质网络的连接。,集线器级联与堆叠,1.5 局域网交换机,局域网交换机的概念局域网交换机是交换式局域网的核心设备，它也被称为交换式集线器；局域网交换机支持交换机端口之间的多个并发连接，实现多个结点之间数据的并发传输。以太网交换机可以有多个
4、端口，每个端口可以单独与一个结点连接，也可以与一个以太网集线器连接；交换机的端口类型可以分为两类：半双工端口与全双工端口。,交换机的种类主干（企业）交换机 可以支持许多不同类型的网络组件，以支持对多种设备的连接；具有非常强大的管理功能 ；支干交换机上连主干交换机(1000Mb/s)，下连工作组交换机(100Mb/s)。工作组交换机不但可以连接计算机，而且连接一个集线器或另一个交换机。工作组交换机或桌面交换机都可以支持每个端口上10/100Mbps自适应的操作。,1.5 局域网交换机,10,二、局域网规划设计简介,2.1 局域网规划需求分析明确组建局域网络目标和具体任务，即局域网络的结构与规模、
5、目标与功能。包括可行性、环境因素、功能和性能要求、成本效益分析等内容。局域网规划包括场地、网络设备、网络软件、网络管理等。,11,2.2 局域网设计网络设备选择服务器：服务器级别、CPU速度、存储容量等；工作站：能够满足所需要进行的处理事务；网 卡：接口类型、总线类型、传输速度等；传输介质：传输介质主要就是双绞线和光缆；交换机：上级设备的带宽、 连接的结点数、应用需求、是否级连或堆叠、接口类型。,12,局域网规划设计简介,2.2 局域网设计网络拓扑结构设计有星型、总线型、环型、树型和网状目前组建局域网大多数采用的是星型局域网。软件的选择软件满足网络功能的要求，必须根据网络的结构和网络要实现的功
6、能来选择。布线设计依据网络分布架构，必须有长远考虑、统一规划、综合布线,13,三、常见局域网组网方法,3.1 组网的一般步骤待组局域网功能的确定局域网类型与拓扑结构的确定硬、软件选择综合布线设备安装连接软件安装与配置资源共享和网络服务开启,14,3.2 常见局域网组网形式1.双绞线组网单一交换机组网交换机级联,交换机,15,3.2 常见局域网组网形式2.快速以太网组网,16,3.3 常见局域网组网形式3.千兆以太网组网,四、局域网软件安装与配置,4.1 局域网软件系统基本组成网络操作系统、网卡驱动程序、协议软件、数据通信软件、应用软件等。软件安装配置涉及：网卡驱动网络协议属性配置应用软件4.2
7、 安装客户端程序控制面板网络控制添加客户添加选择厂商客户程序确定重启,4.3 安装网络协议(与安装客户类似)TCP/IP：Internet/Intranet;NW Link IPX/SPX: 支持NetWare网络；NetBEUI ：支持小型局域网络(如200用户)。4.4 TCP/IP属性配置1. 配置内容IP地址、子网掩码、网关、DNS2.配置步骤控制面板网络TCP/IP属性依次配置IP地址、子网掩码 、网关地址和DNS等。,五、局域网通信检测,Ping命令:用于确定本地主机是否能与另一台主机交换（发送与接收）数据报。根据返回的信息，推断TCP/IP参数是否设置得正确以及运行是否正常。 I
8、pconfig命令用于显示当前的TCP/IP配置的设置值。一般用来检验人工配置的TCP/IP设置是否正确 netstat命令Netstat用于显示与IP、TCP、UDP和ICMP协议相关的统计数据，一般用于检验本机各端口的网络连接情况。http:/www.cowcow.us/wangan/wanggsc/200504/15582.htmltracert命令如果有网络连通性问题，可以使用 tracert 命令来检查到达的目标 IP 地址的路径并记录结果。,21,六、局域网综合布线系统,6.1 结构化布线系统的概念 是一种集成化通用传输系统，在楼宇和园区范围内，利用双绞线或光缆来传输信息，可连接电
9、话、计算机、会议电视和监视电视等设备的结构化信息传输系统，能支持电话、数据、图文、图像等多媒体业务需要。使用标准的双绞线和光纤，支持高速率数据传输。使用物理分层星型拓扑结构，积木式、模块化设计，遵循统一标准，系统可集中管理，信息点彼此独立，安装、维护、升级和扩展方便，节省费用。,22,6.2 结构化布线系统的组成 综合布线系统是建筑物或建筑群内的信息传输系统，使语音和数据通信设备、交换机设备、信息管理系统及设备控制系统彼此相连，也使这些设备与外部通信网络相连接。布线系统由不同系列的部件组成，其中包括：传输介质、线路管理硬件、连接器、插座、插头、适配器、传输电子线路、电器保护设备和支持硬件。,2
10、3,结构化布线系统的组成,工作区子系统；水平布线子系统；垂直布线子系统；设备间子系统；接线间子系统；建筑群系统；,24,6.3 典型的水平布线系统 在实际应用中，有很多的小型布线应用，通常只涉及到将一栋楼中某一层的几个房间进行布线。水平布线系统使用得最为广泛。由于布线规模和区域较小，通常将布线配线系统置于设备间中，而水平布线系统则将设备间的电缆直接连接到用户工作区 。,25,6.3 典型的水平布线系统 水平布线系统连接示意图,七 网络操作系统,网络操作系统的概念网络操作系统是最主要的网络软件，它通常被安装在服务器上，对网络实施高效、安全的管理；使各类网络用户能够在各种网络工作站的站点上实现方便
11、、高效、安全地享用和管理网络上的各种资源；为用户提供各种网络服务功能以及负责提供网络系统安全性的管理和维护。,网络操作系统功能屏蔽本地资源与网络资源的差异；作为网络用户和计算机网络的接口；管理计算机的硬件和软件资源，如网卡、网络打印机、大容量外存等；为用户提供文件共享、打印共享等各种网络服务；完成网络的共享资源管理、网络的安全管理。网络操作系统的定义：“利用局域网低层所提供的数据传输功能，为网络用户提供局域网共享资源管理服务和其他网络服务功能的局域网系统软件”。,如何解决网络传输介质长度的限制问题?如何满足更多的节点连接网络的的要求?如何解决异构网络的互相通信和资源共享问题?如何改进网络系统的
12、性能?,？,1 网络互连的基本概念 2 网络互连设备3 第三层交换技术4 广域网通迅线路,八 网络互连技术,8.1 网络互连的概述,网络互连的概念网络互连（Internetworking）指将分布在不同地理位置的网络、设备相连接，以构成更大规模的互连网络系统，并实现互连网络资源的共享；互连的各个网络可以是同类的网络、不同类型的网络以及运行不同协议的设备与系统。实现网络互连 就是在不同的网络体系结构上，选定一个相应的协议层次，使得从该层开始，被互连的网络设备中的高层协议都是相同的，其低层和硬件的差异可以通过该层屏蔽，从而使网络用户的应用得以互通。对网络用户来说，互连的网络结构总是透明的。,互连（
13、Interconnection）是指在两个物理网络之间至少有一条在物理上连接的线路，但不能保证两个网络一定能进行数据交换，这取决于两个网络的通信协议是否相互兼容；互通 （Intercommunication）是指两个网络之间可以交换数据；互操作（Interoperability）是指网络中不同计算机系统之间具有透明访问对方资源的能力；互连是网络互连的基础，互通是网络互连的手段，互操作是网络互连的目的。,1 网络互连类型,网络按照其覆盖范围分：局域网、城域网和广域网。从网络互连角度，我们只考虑局域网与广域网。网络互连的类型分以下几种：局域网局域网互连同构网互连：具有相同协议的局域网互连；异构网互
14、连：不同协议的局域网互连；局域网广域网互连；广域网广域网互连；局域网广域网局域网互连,2 网络互连的层次,根据OSI参考模型中层次的划分，网络协议分属不同的层次，实现互连可以在不同层次上进行。一般来说，网络互连可分为四个层次：,物理层互连互联设备是中继器（Repteater），信号放大，扩大局域网连接范围。数据链路层互连 互连的设备是网桥（Bridge）；在LAN之间存储转发帧，提供链路层上的协议转换。网络层互连互连设备是路由器（Router）；在不同的网间存储转发分组，提供网络层的协议转换，进行路由选择 。 高层互连传输层及以上各层协议不同的网络之间的互连属于高层互连，高层互连的设备是网关（
15、Gateway）。提供不同体系间互连接口。,3 物理层互连设备,中继器（Repteater ）中继器是最简单的局域网延伸设备，运行在物理层，即OSI的最底层。由于网络受最远距离的限制，当网络段超过最大传输距离时，需要增加一个设备来延伸该网络，这个设备称为中继器。它实际上是一种信号再生放大器，将接受到的弱信号中的数据提出放大，再重新传入物理媒体。中继器的主要优点是安装简单，使用方便，几乎不需要维护，它的处理速度快，基本能保持原有介质的传输速度。,网桥（Bridge）又称桥接器，是一种存储转发设备，主要用于局域网与局域网互联。可以将两个以上独立的物理网络连接在一起，构成一个逻辑局域网。网桥是一种数
16、据链路层上的网络互连设备，负责在数据链路层上将数据帧进行存储转发。网桥的作用是扩大网络的距离，并通过过虑信息流减轻网络的负担。,3.1 数据链路层互连设备,数据链路层互连,网桥的基本工作原理（1）,网桥的基本工作原理,计算机A,计算机C,计算机D,计算机F,C | data,网桥的基本工作原理,计算机A,计算机C,计算机D,计算机F,F | data,F | data,网桥的特点,网桥在数据链路层上实现局域网互连；网桥能够互连两个采用不同数据链路层协议、不同传输介质与不同传输速率的网络； 网桥以接收、存储、地址过滤与转发的方式实现互连的网络之间的通信；网桥需要互连的网络在数据链路层以上采用相同
17、的协议； 网桥可以分隔两个网络之间的广播通信量，有利于改善互连网络的性能与安全性。,局域网交换机的应用,交换机和网桥有很多共同的属性，随着交换机的的普遍使用，网桥逐渐被交换机代替。网桥的数据帧转发功能是通过软件来实现的，而局域网交换机的数据帧转发功能是通过硬件来实现的，转发速度快；局域网交换机可以起到网桥的作用，同时又具有低交换传输延迟、高传输带宽的优点；通过硬件结构，使得局域网交换机的数据帧处理的延迟时间由网桥的几百个s减少到几十s。,网络层互连要解决的问题是在不同的网络之间存储转发分组。互连的主要设备是路由器。网络层互连包括路由选择、拥塞控制、差错处理与分段技术等。用路由器实现网络层互连时
18、，允许互连网络的网络层及以下各层协议是相同的，也可以是不同的。路由器可以有效地隔离多个局域网的广播通信量，每一个局域网都是独立的子网。,3.2 网络层互连设备,网络层互连,路由器的基本工作原理（Router）,路由器的特点,特点路由器是在网络层上实现多个网络之间互连的设备；路由器为两个或三个以上网络之间的数据传输解决最佳路径选择；路由器与网桥的区别：网桥独立于高层协议，它把几个物理子网连接起来，向用户提供一个大的逻辑网络。路由器则是从路径选择角度为逻辑子网的节点之间的数据传输提供最佳的路线；路由器要求节点在网络层以上的各层使用相同或兼容的协议。,3. 路由器实现LAN-WAN-LAN互联示例,
19、传输层及以上各层协议不同的网络之间的互连属于高层互连。实现高层互连的设备是网关(gateway)。高层互连使用的网关很多是应用层网关，通常简称为应用网关。如果使用应用网关来实现两个网络高层互连，那么允许两个网络的应用层及以下各层网络协议是不同的。,3.3 高层互连设备,高层互连,网关（网间协议变换器）网关是在高层上实现多个网络互连的设备；实现不同协议的网络之间的互连，包括不同网络操作系统的网络之间互连；实现局域网与远程网之间的互连。网关一般用于不同类型、差别较大的网络系统之间的互连。又可用于同一个物理网而在逻辑上不同的网络之间互连，还可用于不同大型主机之间和不同数据库之间的互连。,网桥、交换机
20、与第二层交换,局域网交换机与传统的集线器相比较，具有低数据传输延迟、高传输带宽的明显优点；网桥的数据帧转发功能是通过软件来实现的，而局域网交换机的数据帧转发功能是通过硬件来实现的；局域网交换机可以起到网桥的作用，同时又具有低交换传输延迟、高传输带宽的优点；通过硬件结构，使得局域网交换机的数据帧处理的延迟时间由网桥的几百个s减少到几十s。,第三层交换技术,第三层交换技术：将局域网交换机的设计思想应用在路由器的设计中，就出现了第三层交换的概念 ；传统的路由器通过软件来实现路由选择功能，而第三层交换的路由器通过硬件来实现路由选择功能在数据包处理时间从传统路由器的几千s减少到几十s，缩短数据包在交换设
21、备中的传输延迟时间；,第三层交换应用,标准的路由器作为主干结点的结构,增加一个第三层交换机的主干结点结构,九 广域网,通过普通拨号电话线；通过租用电话专线。,通过PSTN实现网络互连,xDSL技术,DSL是数字用户环路（Digital Subscriber Line）的简称，是以铜质电话双绞线为传输介质的点对点传输技术。在普通电话线路上实现了高速传输(1.552Mbit/s)。主要用于广域网的用户接入。 包括以下几种技术：ADSL 非对称数字用户线RADSL 速率自适应数字用户线HDSL 高速数字用户线VDSL 甚高速数字用户线SDSL 单线数字用户线 属于点对点专线，协议层次与DDN基本相同
22、。,ADSL,ADSL为非对称数字用户环路，在二个传输方向上的速率是不一样的。它使用单对电话线，为网络用户提供很高的传输速率，从32Kbps到8.192Mbps的下行速率和从32Kbps到1.088Mbps的上行速率，同时在同一根线上可以提供语音电话服务，支持同时传输数据和语音。ADSL的调制技术主要有离散多音频调制技术DMT和无载波调幅调相技术CAP两种。,ADSL工作原理,铜质双绞线在4km的距离内带宽可达1.1MHzADSL把1.1MHz的频带分为3个频率段：0 4kHz 仍然用于传输电话语音信号10 50kHz 用作上行信息流的传输带宽52kHz 1.1MHz 用作下行信息流的传输带宽
23、,铜质双绞线,语音通道,中速双工通道,高速下行通道,ADSL把整个线路的带宽划分为三个通道,ADSL的典型连接结构,(带路由),小结,网络互连是将分布在不同地理位置的网络连接起来，以构成更大规模的互连网络系统，实现更大范围内互连网络资源的共享； 网络互连类型主要有：局域网-局域网互连、局域网-广域网互连、局域网-广域网-局域网互连，以及广域网-广域网互连； 根据网络层次的结构模型，网络互连的层次可以分为：在数据链路层实现互连、在网络层实现互连，以及在传输层及以上的各层实现互连； 基本的互连的设备有网桥、路由器与网关；,网桥是在数据链路层上实现网络互连的设备，它能够互连两个采用不同数据链路层协议、不同传输介质与不同传输速率的网络； 路由器是在网络层上实现多个网络互连的设备。在一个大型互连网中，经常用多个路由器将多个局域网与局域网、局域网与广域网互连。路由器能够为不同子网的计算机之间的数据交换选择适当的传输路径；网关是在传输层及以上高层上实现多个网络互连的设备，网关可以实现不同网络协议之间的转换功能；第三层交换是指在网络层通过硬件来实现路由选择功能。,
