东华理工大学_园区局域网设计与规划_毕业论文(编辑修改稿)

东华理工大学_园区局域网设计与规划_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

而形成的一种复杂的计算机系统。 网络系统使得在某地点的计算机用户能够享用另一地点的计算机系统所提供的数据处理功能和服务，从而达到资源共享和信息传递的目的。 所谓资源共享，就是指网络系统中的计算机用户可以利用网络内其他计算机系统中的全部或部分资源的过程。 根据网络的覆盖范围可把网络分为局域网、城域网和广域网。 局域网 （ Local Area Network， LAN） 是专有网络，通常位于一个建筑物内，或者一个校园内，也可以远到几千米的范围 ，局域网组网 方便，使用灵活，一般具有较高的传输速率。 城域网 （ Metropolitan Area Network， MAN） 一般是指建立在大城市、大都市区域的计算机网络，覆盖城市的大部分或全部区域。 广域网 （ Wide Area Network， WAN） 跨越了一个很大的地理区域，通常是一个国家或者一个洲，广域网的规模大、功能强，但也很复杂，利用广域网可实现 较大范围内的资源共享和信息传递。 根据 网络的使用性质 可把网络 划分 为 公用网 和专 用网 两类。 公用网是由电信部门或其他提供通信服务的经营部门组建、管理和控制，网络内的传输 和转接装置可供任何部门和个人使用；公用网常用于广域网络的构造，支持用户的远程通信。 如我国的电信网、广电网、联通网等。 专用网是由用户部门组建经营的网络，不容许其它用户和部门使用；由于投资的因素 ， 专用网常为局域网或者是通过租借电信部门的线路而组建的广域网络。 如由学校组建的校园网、由企业组建的企业网等。 网络体系结构 网络体系结构是指通信系统的整体设计 ， 它为网络硬件、软件、协议、存取控制和拓扑提供标准。 典型 的网络体系结构 包括： 开放系统互连（ Open System Interconnection， OSI） 参 考模型 和传输控制协议 /互联网协议 （ Transmission Control Protocol/Inter Protocol， TCP/IP） 参考模型。 尽管与 OSI 模型相关的协议已经很少在使用了，但是，该参考模型本身是非常 通用的，并且仍然有效，在每一层上讨论的到的特性也仍然非常重要。 TCP/IP 模型却有着不同的特点：模型本身东华理工大学本科毕业设计（论文） 局域网技术现状分析与分类 4 并不非常有效，但是协议却被广泛的使用开了。 OSI 参考模型 OSI 参考模型分为七层，如图 21 所示。 各层功能描述如下： 应用层： 是 OSI 参考模型的最高层，也是用户访问网络的 接口层，是直接面向用户的。 在 OSI 的环境下 ， 应用层为用户提供各种服务，例如：电子邮件、文件传输和远程登录等。 表示层：负责处理不同的数据在表示上的差异以及相互转换，如 ASCII 与UNICODE 之间的转换，不同格式文件的转换 ， 不兼容终端的数据格式之间的转换以及数据加密、解密等。 会话层：负责建立、管理和拆除进程之间的通信连接， “ 进程 ” 是指电子邮件、文件传输等一次独立运行的程序。 传输层： 提供端到端的通信，它从会话层接收数据，进行适当的处理之后传送的网络层。 在网络另一端的传输层从网络层接收对方传来的数据，进行 逆向处理后提交给会话层。 网络层： 负责提供连接和数据路由，包括处理输出报文分组的地址，解析输入报文的地址和维护路由信息，以便对通信链路的变化作出适当的响应。 数据链路层：提供网络相邻节点间的可靠通信。 传输以帧为单位的数据包，向网络层提供正确无误的信息包的发送和接收服务。 物理层：通过物理介质传送和接收原始的二进制位流。 应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数 据 链 路 层物 理 层应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数 据 链 路 层物 理 层网 络 传 输 介 质发 送 数 据 接 收 数 据图 2 1 O S I 参 考 模 型 TCP/IP 参考模型 TCP/IP 参考模型共有四个层次，相对 OSI 参考 模型要简单得多，因此在实东华理工大学本科毕业设计（论文） 局域网技术现状分析与分类 5 际的使用中比 OSI 模 型 更具有实用性，所以它得到了更好的发展。 现在的计算机网络大多 是 TCP/IP 参考 模型 结构。 图 22 所 示 为 OSI 参 考模型与 TCP/IP 参考模型的对比。 TCP/IP 模型 所定义的 4 个 层次 的主要 功能 如下： 应用层：为用户表示应用数据。 例如： HTTP 在 如 Inter 浏 览器 的 Web 浏览器应用程序中为用户表示数据。 传输层：支持设备间的通信和执行错误纠正。 Inter 层 （ 网际层 ） ： 确定通过网络的最佳路径。 网络接口层：控制网络的硬件设备和介质。 应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数 据 链 路 层物 理 层应 用 层传 输 层I n t e r n e t 层网 络 接 口 层图 2 2 比 较 O S I 和 T C P / I P 模 型 O S I 参 考 模 型 T C P / I P 模 型 OSI 参考模型与 TCP/IP 参考模型的比较 通过图 22 的 对比很容易可以发现： OSI 的应用、表示、会话层的功能被合并到 TCP/IP 模型的应用层；网络的大部分功能存在于传输层和网络层，因而他们保留在独立的层里； OSI 模型的数据链路层与物理层被合并到了 TCP/IP 模型的网络接口层。 OSI 参考模型是一种过于理想化的体系结构 ， 在实际的实施过程中有比较大的难度。 但它却很好的为我们担供了一个体系分层的参考 ， 有着很好的指导作用。 TCP/IP 参考模型是一个事实上模型，因其更具有实用性，所以它得到了更广泛的支持和应 用，使得 TCP/IP 成为事实上的工业标准。 常用网络连接设备 网关 （ Gateway） 网关是指在采用不同体系结构或协议的网络之间进行互通时，用于提供协议转换、路由选择、数据交换等网络兼容功能的设施。 东华理工大学本科毕业设计（论文） 局域网技术现状分析与分类 6 按照不同的分类标准，网关也有很多种。 TCP/IP 协 议里的网关是最常用的，在这里我们所讲的 “ 网关 ” 均指 TCP/IP 协议下的网关。 那么网关到底是什么呢。 网关实质上是一个网络通向其他网络 的 IP 地址。 比如有网络 A 和网络 B，网络A 的 IP 地 址范围为 “ ” ， 子网掩码为 ；网络 B 的 IP 地 址范围为 “ ” ， 子网掩码为。 在没有路由器的情况下，两个网络之间是不能进行 TCP/IP 通信的，即使是两个网络连接在同一台交换机 （ 或集线器 ） 上， TCP/IP 协议也会根据子网掩码（ ） 判 定两个网络中的主机处在不同的网络里。 而要实现这两个网络之间的通信，则必须通过网关。 如果网络 A 中的 用户 主机发现数据包的目的主机不在本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关，再由网关转发 给网络 B的网关，网络 B 的网关再转发给网络 B 的某个 用户 主机 （ 如图 23 所示 ）。 网络B 向网络 A 转发数据包的过程 也是类似的。 只有设置好网关的 IP 地址， TCP/IP协议才能实现不同网络之间的相互通信。 网关的 IP 地址是具有路由功能的设备的 IP 地 址， 具有 路由功能的设备有路由器、启用了路由协议的服务器 （ 实质上相当于一台路由器 ） 、代理服务器 （ 也相当于一台路由器 ）。 网 络 A : 1 9 2 . 1 6 8 . 1 . 0 / 2 4网 络 B : 1 9 2 . 1 6 8 . 2 . 0 / 2 4网 关 ： 1 9 2 . 1 6 8 . 2 . 1网 关 ： 1 9 2 . 1 6 8 . 1 . 1图 2 3 网 关 示 意 图用 户 A 用 户 B 路由器 （ Router） 路由器是连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情 况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号的设备。 路由器 是一种专门的计算机，在所有数据网络的运作中都扮演着极为重要的角色。 路由器主要负责连接各个网络，它的功能有：确定发送数据包的最佳路径 ，将数据包转发到目的地。 需要指出的是，当两个不同类型的网络彼此相连时 ， 必须使用路由器。 例如 LAN A 是以太网 类型 ， LAN B 是令牌环网 类型 ， 此时就可东华理工大学本科毕业设计（论文） 局域网技术现状分析与分类 7 以用路由器将这 两个局域网 相连 ，如图 24 所示。 L A N BL A N AR o u t e rP CP CP CP CP C图 2 4 路 由 器 路由器通过获知远程网络和维护数据路由信息来进行数据包转 发，是多个 IP网络的汇合点或结合部分，它主要依据第三层信息即目的 IP 地址来做出转发觉定。 路由器使用路由表来查找数据包的目的 IP 与 路由表中网络地址之间的最佳匹配，路由表最后会确定转发数据包的送出接口，然后路由器会将数据包封装为适合该送出接口的数据链路帧。 路由器选择通畅快捷的近路，能大大提高通信速度，减轻网络系统通信负荷，节约网络系统资源，提高网络系统畅通率，从而让网络系统发挥出更大的效益来。 目前路由器已经广泛应用于各行各业，各种不同档次的产品已经成为实现各种骨干网内部连接、骨干网间互联和骨干网与互联网互联互 通业务的主力军。 交换机 （ Switch） 交换机 （ Switch） 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。 以太网交换机是 基于 目的 主机 网卡的硬件地址 （ Media Access Control MAC地址 ） 进行转发。 交换机 自身 维护 着 一个表， 称为 MAC 表，该表将目的 MAC地址与连接节点的端口进行映射。 交换机可以 通过 “ 学习 ” 向 MAC 表中填入MAC 地址 及其对应的端口 之间的映射关系 ， 通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的 交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。 交换机还可以将 LAN 细分为多个单独的冲突域，其每个端口都代表一个单独的冲突域，并为该端口连接的节点提供完全的介质带宽。 如图 25 所示，在所有节点直接连接到交换机的 LAN 中，网络的吞吐量大幅增加， 每个用户 计算机连接到交换机的独立端口，是一个独立的冲突域并拥有全部带宽，这种增加主要是由于三个原因：每个端口有专用的带宽；没有冲突的环境；全双工通信。 所谓东华理工大学本科毕业设计（论文） 局域网技术现状分析与分类 8 全双工是指：在全双工通信中，数据流为双向，因此可以同时发送和接受数据。 I n t e r n e tS w i t c h图 2 5 交 换 机 网桥 （ Bridge） 网桥是 LAN 早期较为常用的设备， 网桥逐渐被交换机所取代，使得交换机成为目前 LAN 常用设备。 网桥 用于连接或桥接两个物理网段，可 对网络数据的流通进行管理。 它工作于数据链路层， 根据 MAC 地址来转发帧， 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。 网桥的功能如同交换机，网桥与交换机的区别在与市场，而不在与技术。 网桥和交换机对网络进行分段的方式相同，交换机就是一个多端口的网桥。 确切地说，高端口密度的网桥就称为局域网交换机。 通俗的说，网桥的工作 像 很早以前的电话接线员 ， 你拨给接线员 ， 告诉他接给谁 ， 他接给谁 .但网桥和接线员不同的地方是 ， 网桥 自身维护着一张表，称为MAC 表，它可以通过 “ 学习 ” 向 MAC 表中填入 MAC 地址及其对应的端口之间的映射关系， 下次再发送数据时不会再广播。 网桥内所有接口都在一个广播域 ，在网桥不知道你去的目的地时会发送广播包到所有设备 ， 直到有你想找的为止。 集线器 （ Hub） 集线器 （ Hub） 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 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（ Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect）东华理工大学本科毕业设计（论文） 局域网技术现状分析与分类 9 即载波监听多路访问 /冲突检测方法 访问方式。 集线器不具有网络管理的功能，故价格比较便宜，在一般中、小型企业的环境中，若所连接的电脑不多 （ 1020台 ） ，且使用者集中在某一区域，则可选用廉价且使用的集线器。 集线器属于纯硬件网络底层设备，基本上不具有类似于交换机的 智能记忆 能力和 学习 能力。 它也不具备交换机所具有的 MAC 地址表 ，所以它发送数据时都是没有针。